변형된 샌드위치 ELISA를 사용하여 호중구 세포외 트랩에서 Myeloperoxidase-DNA 및 Neutrophil Elastase-DNA 복합체 정량화

Summary

우리는 활성화된 호중구에서 파생된 호중구 세포외 트랩 잔해의 두 가지 구성 요소인 골로페록시다제 접합 DNA 및 호중구 엘라스타제 접합 DNA 복합체를 정량적으로 측정하기 위한 변형된 샌드위치 효소 결합 면역흡착 분석 기술에 대한 프로토콜을 제시합니다.

Abstract

미생물과 같은 특정 자극은 호중구가 호중구 세포외 트랩(NET)을 방출하게 하는데, 이는 기본적으로 골수과산화효소(MPO) 및 호중구 엘라스타제(NE)와 같은 과립 단백질과 세포질 및 세포골격 단백질이 있는 DNA로 구성된 거미줄과 같은 구조입니다. 최근 NET에 대한 관심이 높아졌지만 임상 환경에서 NET을 측정하는 데 사용할 수 있는 민감하고 신뢰할 수 있는 분석 방법은 없습니다. 이 기사에서는 순환 NET의 두 가지 구성 요소인 MPO-DNA 및 NE-DNA 복합체를 정량적으로 측정하기 위한 변형된 샌드위치 효소 결합 면역흡착 분석에 대해 설명하며, 이는 NET의 특정 구성 요소이며 NET의 분해 산물로 세포외 공간으로 방출됩니다. 상기 분석은 포획 항체 및 DNA 특이적 검출 항체로서 MPO 또는 NE에 대한 특이적 단일클론 항체를 사용한다. MPO 또는 NE는 MPO-DNA 또는 NE-DNA 복합체를 함유하는 샘플의 초기 인큐베이션 동안 포획 항체의 한 부위에 결합한다. 이 분석은 우수한 선형성과 높은 분석 간 및 분석 내 정밀도를 보여줍니다. 우리는 급성 호흡 곤란 증후군을 동반하는 COVID-19 환자 16 명에게 사용했으며 MPO-DNA 및 NE-DNA의 혈장 농도가 건강한 대조군에서 얻은 혈장보다 유의하게 높다는 것을 발견했습니다. 이 검출 분석은 인간 혈장 및 배양 상청액에서 NET의 특성을 조사하기 위한 신뢰할 수 있고 매우 민감하며 유용한 방법입니다.

Introduction

이 기사에서는 샌드위치 효소 결합 면역흡착 분석법(ELISA)을 사용하여 DNA ^1,2와 골수과산화효소(MPO) 및 호중구 엘라스타제(NE)의 복합체를 검출함으로써 생물학적 체액에서 호중구 세포외 트랩(NET) 형성을 정량화하는 방법을 설명합니다. NET은 호중구 과립 ^3,4에서 유래한 항균 프로테아제로 장식된 DNA 골격으로 구성됩니다. MPO-DNA와 NE-DNA 복합체는 모두 NET의 중요하고 특정한 구성 요소이며 NET ^3,4의 분해 산물로서 세포외 공간으로 방출됩니다.

NET은 항균 방어³에서 중요한 생리^{학적 역할 외에도} 혈전 형성6의^{촉진과 패}혈증7의 악화를 포함하여 다양한 병리학적 효과^4,5를 가지고^있다. 이에 따라 최근 NET이 주목받고 있다. 그럼에도 불구하고 NET의 생체 내 정량화는 민감하고 신뢰할 수 있는 정량 분석 방법이 없기 때문에 어려운 것으로 입증되었습니다.

형광 현미경 ^8,9 및 유세포 분석(flow cytometry⁾¹⁰에 의한 NET의 직접 측정과 순환 cell-free DNA, 뉴클레오솜 및 시트룰린화 히스톤 H3의 간접 측정을 포함하여 몇 가지 방법을 사용할 수 있지만, 각 방법에는 고유한 장점과 한계가 있습니다¹¹. 면역형광 현미경 방법은 NET에 특이적이며 국소화 및 NET 형성 정도를 명확하게 보여주지만 샘플은 생검 조직 및 분비 물질로 제한됩니다. 또한, 이 방법은 숙련된 연구원이 수행해야 하며 결과를 얻는 데 오랜 시간이 필요합니다. 유세포 분석을 통해 NET 관련 구성 요소의 순환 수준을 측정하는 것은 쉽고 결과를 빠르게 제공합니다. 그러나 이 방법은 NET¹²에만 국한되지 않습니다.

우리¹³ 및 기타 ^1,2는 MPO 또는 NE에 대한 특이적 항체를 포획 항체 및 DNA 특이적 검출 항체로 사용하는 변형된 ELISA 기술을 사용하여 인간 혈장에서 순환하는 NET 성분, MPO-접합 또는 NE-접합 DNA를 측정하기 위한 매우 민감하고 신뢰할 수 있는 분석법을 개발했습니다. 이 분석은 또한 생체 외에서 phorbol 12-myristate 13-acetate(PMA) 자극에 반응하여 활성화된 호중구에 의해 방출되는 세포 배양 상청액의 NET 성분을 식별하는 데 사용할 수 있습니다.

Protocol

본 연구는 헬싱키 선언에 따라 수행되었으며, 아이치 의과대학 임상시험심사위원회(2017-H341, 2019-H137)의 승인을 받았다. 각 참가자로부터 서면 동의서를 얻었습니다. 1. 시약 준비 참고: 샌드위치 ELISA 분석을 수행하기 위해 시약은 아래에 설명된 대로 준비됩니다. 코팅 버퍼:0.1 mol/L 탄산염-중탄산염 완충액을 만들기 위해 무수 탄?…

Representative Results

이 방법은 MPO 관련 및 NE 관련 DNA를 측정하기 위해 항-MPO, 항-NE 및 항-DNA 단클론 항체와 함께 샌드위치 ELISA를 사용했습니다(그림 1). 이 방법에서, 마이크로타이터 플레이트의 웰을 MPO-특이적 또는 NE-특이적 단일클론 항체로 코팅하여 DNA-연관 MPO 및 DNA-연관 NE 뿐만 아니라, 비-DNA-연관 MPO 및 NE를 포획하였다. 분석 내 가변성 계수(CV)를 계산하기 위해 COVID-19 환자와 건강한 대조군…

Discussion

본 발명자들은 MPO-DNA 또는 NE-DNA 복합체를 함유하는 샘플의 초기 배양 동안 MPO 또는 NE가 포획 항체의 한 부위에 결합하는 샌드위치 ELISA 방법을 설명하였다. 세척 후, “샌드위치”는 샘플을 퍼옥시다아제-관련 항-DNA 모노클로날 항체와 함께 인큐베이션함으로써 완성된다. 결합되지 않은 2차 항체를 제거한 후, 발색 ABTS 과산화효소 기질을 첨가하여 결합된 퍼옥시다제 접합체를 검출하고, 이는 405nm에?…

Materials

1-Step Polymorphs	Accurate Chemical and Scientific Corporation	AN221725	Isolation of PMN's from human blood.
96-well microtiter plate	Thermo Fisher Scientific	467466	flat bottom
ABTS buffer solution	Sigma-Aldrich Merck	11 204 530 001	Contains sodium perborate, citric acid, and disodium hydrogen phosphate.
ABTS tablets	Sigma-Aldrich Merck	11 204 521 001	Each tablet contains 5 mg ABTS substrate and 60 mg vehicle substances.
Adhesive plastic cover, Axygen	Thermo Fisher Scientific	14222348
Anti-MPO antibody	Sigma-Aldrich Merck	07-496-I	Store at 2-8 °C. stable for 1 year. Host species is rabbit.
Anti-NE antibody, clone AHN-10	Sigma-Aldrich Merck	MABS461	Store at 2-8 °C. stable for 1 year. Host species is mouse.
Bovine serum albumin	Biomedical Science	BR-220700081	Albumin from bovine fraction V. Store at 2–8 °C. stable for 2 year.
DNase I	New England BioLabs	M0303M	Store at -20 °C
IgG, rabbit, Isotype Control	GENETEX, Inc.	GTX35035	Store as concentrated solution at 2–8 °C.
IgG1, mouse Isotype Control, clone Ci4	Merck	MABC002	Store as concentrated solution at 2–8 °C.
Lithium heparin blood collection tube	Becton Dickinson and Company
Microplate mixer	As one corporation	NS-P
Microplate Reader	Molecular Devices	SpectraMax 190	Any microplate plate reader capable of reading wavelengths from 405–490 nm can use.
Microplate reader application	Molecular Devices	SoftMax pro
Peroxidase-conjugated anti-DNA antibody, Cell death Detection ELISA	Roche Diagnostics	1154467500	bottle 2. Store at 2–8 °C. stable for 1 year.
Phorbol 12-myristate 13-acetate	Sigma-Aldrich Merck	P8139	Activation of PMN's from human blood.
Phosphate buffered solution	Takara Bio	T9181	Store at room temperature. Stable for 6 months.
SigmaPlot v14.5	Systat Software Inc. San Jose, CA, USA
Sodium azide	Fujifilm Wako Chemicals	190-14901	Store at room temperature.
t-Octylphenoxypolyethoxyethanol, Polyethylene glycol tert-octylphenyl ether	Fujifilm Wako Chemicals	9002-93-1	Store at room temperature.