重组人IL-18 protein以193个氨基酸前体形式表达,理论分子量22.3 kDa,但SDS-PAGE实测总在24-26 kDa区间。这种差异源于前体序列中Asp134-X-X-Asp137基序的强负电性,导致SDS结合异常。真正关键的是切割位点,caspase-1在Tyr36后切割产生活性形式(157个氨基酸),成熟肽理论分子量18.3 kDa。切割效率必须>95%,残留前体会竞争性结合IL-18Rα但不传导信号,ED50值假性右移10倍。质谱检测应要求前体峰面积<3%,并提供切割位点肽段(Tyr36-Ala37)的二级质谱图。某些批次标注IGIF Protein, Human,若未明确切割状态,可能混有前体,需用抗前体序列抗体(clone H1)做Western blot验证。IL1F4是基因名,IL-18是蛋白名,参数文件混淆两者会导致加工状态误判。
IL-18在还原SDS-PAGE中呈单一条带,但这恰恰说明二硫键被破坏。活性IL-18依赖三对二硫键(Cys46-Cys132, Cys74-Cys104, Cys107-Cys141)稳定β-trefoil结构。正确纯度的电泳应在非还原条件下显示主条带18 kDa,同时有38 kDa二聚体和57 kDa三聚体,多聚体含量应>20%。若仅见单体,暗示还原剂残留或氧化折叠错误。HPLC-SEC检测应显示三个峰:单体(RT 18.2 min)、二聚体(RT 16.8 min)、三聚体(RT 15.9 min),单体比例>80%但<90%为宜。纯度过高(>95%单体)反而提示多聚能力不足,体内半衰期缩短至20分钟。反相HPLC应显示单峰,保留时间13.5分钟,半峰宽<0.25分钟。Cys74氧化会提前出峰0.3分钟,该氧化率必须<5%。
IL-18的活性标定依赖KG-1细胞IFN-γ诱导实验,但此法检测的是IL-18与IL-12协同效应,单独IL-18几乎不诱导IFN-γ。这造成参数标定的根本性困境。独立活性检测应使用人NK92细胞CD69上调实验,ED50约2-5 ng/mL。但NK92细胞表达IL-1R8(SIGIRR),负调控IL-18信号,需敲除此基因才能获得线性剂量曲线。更可靠的是表面等离子共振(SPR)测IL-18Rα结合,KD值应在18-25 nM。若KD>50 nM,暗示切割位点错误或氧化损伤。IL-18与IL-18Rβ(IL-1R7)结合是信号关键,亲和力弱100倍但解离慢10倍,SPR需用捕获法固定Rα再滴定Rβ。标注IL-1g Protein, Human的产品沿用早期标准,仅用ELISA定量蛋白浓度,未标定受体结合活性,采购此类产品必须自测SPR。
IL-18的Cys74处于分子表面,是氧化首要靶点。PBS中4 ℃储存24小时,Cys74氧化率可达35%,形成无活性磺酸化产物。氧化后IL-18仍结合受体但阻断信号转导,成为天然拮抗剂。质谱应检测Cys74相关肽段,氧化修饰(+48 Da)含量必须<3%。冻干粉储存时,顶空氧含量需<0.5%,否则每月氧化率增加5%。西林瓶胶塞透气率是主要风险点,溴化丁基胶塞每日透氧0.08 mL,应改用覆膜胶塞。复溶后添加2 mM TCEP可维持还原态,但TCEP在pH 7.4会缓慢氧化,需每8小时补加。工作液在25 ℃暴露1小时,活性损失40%,实验操作必须在冰上进行。IL-8 Protein, Human这个别名虽不正确出现在列表中,但提示IL-18与IL-8在氧化敏感性上相似,需同等对待。
IL-18实验对内毒素敏感度极高,0.01 EU/μg即可激活NLRP3炎症小体,上调pro-IL-18表达,使外源IL-18效应假性放大5倍。LAL检测必须用重组C因子法,避开B因子干扰。体内实验标准应<0.005 EU/μg,腹腔注射5 μg IL-18时,0.025 EU内毒素足以诱导IL-1β释放,与IL-18协同致死。标注Interleukin 18 Protein, Human的产品若仅写LAL<0.1 EU/μg,未达到精密实验要求。更隐蔽的是,某些批次使用多粘菌素B去除内毒素,残留的多粘菌素(>0.5 ppm)会裂解细胞膜,使IL-18渗透性增强,信号紊乱。应要求内毒素检测报告注明检测方法(rFC)和去除工艺(无多粘菌素)。
IL-18冻干粉Tg值仅41 ℃,常温下处于亚稳态,分子运动导致聚集。行业标准应规定添加冻干保护剂使Tg>55 ℃。10%海藻糖效果最佳,但需控制水分残留<1%,否则海藻糖结晶反而降低Tg。冻干程序关键参数:预冻至-50 ℃保持3小时,确保完全玻璃态;升华阶段真空度<50 mTorr,板层温度-30 ℃;解析干燥25 ℃。冻干饼塌陷温度Tc为-35 ℃,若升华过快导致温度>-35 ℃,饼体塌陷,复溶时间从5分钟延长至40分钟,活性回收<50%。塌陷后蛋白表面积减少90%,二硫键重排加速。DSC检测应显示单玻璃态转变,若出现双Tg暗示不均一相分离。标注IL18(无连接线)的国产批次常见此缺陷,进口产品通常标注IL-18,参数更规范。
大肠杆菌表达的IL-18占市场80%,但N端甲硫氨酸氧化率30-50%,fMet-IL-18与受体结合速率慢3倍。应选用N端甲硫氨酸氨肽酶共表达菌株,切除效率>90%。CHO细胞表达的IL-18无此问题,但糖基化干扰:CHO在Asn40位点添加N-糖链,虽非必需但使蛋白在血清中稳定性提升2倍。糖型不均一性CV可达40%,要求糖谱分析,G0F、G1F、G2F比例应稳定。昆虫细胞表达产品在Asn40添加高甘露糖型,被巨噬细胞甘露糖受体清除,体内半衰期仅15分钟。标注IGIF Protein, Human的早年产品多为昆虫细胞表达,现代研究应选用CHO产品。无标签IL-18纯化需阳离子交换,但高pH洗脱会氧化Cys,应采用pH梯度温和洗脱。
IL-8在浓度<50 ng/mL时,吸附损失>70%。IL-18虽稍好,但在<10 ng/mL时仍损失40%。行业标准应规定浓度标定必须用氨基酸分析法,A280法误差±20%不可接受。工作液添加0.01% Pluronic F-68可减少吸附,但F-68会干扰SPR检测,需根据下游应用选择。储存容器材质关键:玻璃表面硅烷化处理不均,吸附率25%;聚丙烯低吸附管可降至8%;LoBind管<3%。体积效应显著:100 μL分装液在1.5 mL管中,气液界面吸附损失15%,应使用200 μL管装100 μL液体以缩小界面。标注IL-1F1 Protein, Human的产品可能未考虑浓度标定时的吸附损失,提供的浓度数据偏高,实验时需自行校准。