Um método para avaliar funções efetoras mediada por Fc induzidas por anticorpos específicos de hemaglutinina de gripe
Summary
Nós descrevemos um método para medir a ativação das funções efetoras Fc-mediada por anticorpos que visam a hemaglutinina do vírus da gripe. Este ensaio também pode ser adaptado para avaliar a capacidade dos anticorpos monoclonais ou policlonais soros visando outras glicoproteínas de superfície virais para induzir imunidade mediada por Fc.
Abstract
Os anticorpos desempenham um papel crucial no acoplamento as respostas imune inatas e adaptativas contra patógenos virais através dos seus domínios de ligação do antígeno e Fc-regiões. Aqui, descrevemos como medir a ativação do Fc funções efetoras por anticorpos monoclonais visando a hemaglutinina do vírus da gripe com o uso de uma linhagem de células Jurkat geneticamente expressando uma ativação tipo Fc 1-FcγR. usando esse método, o contribuição de interações específicas de Fc-FcγR conferidos por imunoglobulinas pode ser determinada usando um ensaio em vitro .
Introduction
Imunidade fornecida pela vacina contra a gripe sazonal tradicionalmente tenha sido avaliada pela hemaglutinação (HI) de inibição do ensaio1, que mede a presença de anticorpos que visam o sítio de ligação do receptor da hemaglutinina. Estes anticorpos HI-ativo podem conferir imunidade esterilizante, mas são geralmente estreitos em sua amplitude de proteção, oferecendo imunidade para apenas um seleto poucos estirpes do vírus gripe. O isolamento e caracterização de amplamente reativos anticorpos monoclonais que reconhecem a hemaglutinina (HA) sugerem que o desenvolvimento de uma vacina universal da gripe está ao alcance de3,2,4, 5 , 6 , 7 , 8. um dos objectivos principais de uma vacina universal da gripe é induzir uma resposta do anticorpo forte em direção as regiões conservadas do vírus da gripe9,10,11,12 , 13 , 14 , 15 , 16. amplamente reativos anticorpos que reconhecem estes resumos conservados, composto de neutralizantes e não-neutralizando anticorpos17,18, foram mostrados para exigir Fc-FcγR interações para ideal proteção na vivo e destacar a contribuição da imunidade mediada por Fc para a resposta imune geral a gripe vírus19,20.
Correlações de proteção são cruciais na avaliação de imunidade à infecção. Essas métricas permitem que os cientistas e médicos estimar a eficácia das vacinas, o significado dos dados e o curso do tratamento. O único estabelecido correlato de proteção contra a infecção pelo vírus da gripe é o ensaio de inibição da hemaglutinação. Um título de 01:40 é associado com uma redução de 50% no risco de doença1,21 – e reflete a presença de anticorpos que inibem a aglutinação alvejando o receptor binding site localizado na cabeça globular do HA. No entanto, também deve ser notado que respostas de células T podem ser uma melhor correlação de proteção contra a infecção pelo vírus da gripe em idosos. Curiosamente, um relatório recente sugere que a atividade de inibição de neuraminidase pode ser um melhor preditor de imunidade à gripe22. Felizmente, típico em vitro ensaios tais como ensaios de inibição de neutralização ou neuraminidase podem medir os anticorpos de talo ou neuraminidase-específicos HA. A maioria destes ensaios convencionais em vitro , no entanto, só leva em conta a função da região de ligação do antígeno do anticorpo e não meça o papel da região de Fc. Além disso, a contribuição dos anticorpos não neutralizantes que proteger via Fc receptor noivado na vivo não são detectados17,18. Para medir a proteção conferida pelos anticorpos que induzem a imunidade mediada por Fc como citotoxicidade mediada de célula dependente de anticorpo (ADCC), é necessário um ensaio robusto em vitro .
O método descrito abaixo avalia a capacidade de murino anticorpos monoclonais para induzir funções Fc-mediada através da utilização de uma linhagem de células Jurkat geneticamente modificada expressando uma ativando murino digite 1 FcR, FcγRIV. Noivado de anticorpo da FcγR transduces esse fator nuclear de gatilhos de atividade luciferase mediada por células T ativadas de sinalização intracelular. O ensaio tem várias vantagens sobre as técnicas tradicionais que exigem isolamento e cultura de células efetoras primário e o uso da citometria de fluxo para detectar a ativação do efetor mediada por Fc funções19,23,24 ,25,26. Em primeiro lugar, o protocolo descrito aqui pode ser facilmente adaptado para incorporar diferentes alvos virais, FcγRs e anticorpos de diferentes espécies (humanos e murino). Em segundo lugar, o uso de um modificado células Jurkat linha expressando uma FcγR com um gene do repórter do luciferase sob um fator nuclear das células T ativadas (NFAT) permite a um ensaio de grande formato que pode ser facilmente analisado usando um leitor de placa medindo luminescência. Aqui, a tradicional ativação de células efetoras primário é substituída com a indução do NFAT-luciferase sobre noivado de anticorpo de um FcγR na superfície da célula Jurkat. Este ensaio de formato de placa de 96 poços permite a medição de até quatro diferentes amostras em triplica com sete diluições – um número de amostras que poderia ser complicado usando técnicas tradicionais. Existem pontos adicionais a serem considerados com este ensaio que pode afetar o projeto de experimentos e interpretação de dados. O alvo viral deve ser expressos na superfície da pilha em ordem para reconhecimento de anticorpos. Para atenuar isso, o antígeno alvo (por exemplo, uma proteína viral interna) pode ser revestido diretamente na superfície de uma placa. No entanto, isto não ainda foi rigorosamente testado. Além disso, a linhagem de células Jurkat modificada expressa apenas um tipo de ativação FcγR e não expressa qualquer FcγRs inibitório, enquanto linhas de célula primária expressam todos os receptores em um contexto fisiológico.
Utilizámos anteriormente neste ensaio para demonstrar que o epítopo especificidade em um contexto de polyclonal desempenha um papel crucial na regulação de funções efetoras mediada por Fc e que ideal ativação da resposta de mediada por células dependente de anticorpo requer dois pontos de contato27,28. Aqui, descrevemos um método que avalia a capacidade dos anticorpos monoclonais específicos do talo para engajar e ativar o murino ativando FcγRIV. Embora haja exceções29,30, um grande número de anticorpos reativos amplamente região da haste antigenicamente conservada a hemaglutinina de destino e, portanto, desempenhar um papel importante no desenvolvimento de uma gripe universal vacina.
Protocol
Representative Results
Discussion
O método descrito aqui permite que o usuário medir a capacidade de um anticorpo monoclonal de HA-específicas para envolver o FcγRIV murino. O antígeno alvo, hemaglutinina do vírus da gripe, é expressa na superfície das células após a infecção por vírus ou transfeccao de Plasmideo DNA. O ensaio é mais ameno com diferentes proteínas virais superfície-expresso em combinação com outros FcγRs (humanos ou murino). Além disso, nós usamos amostras de soros para avaliar a capacidade de anticorpos em um contex…
Divulgazioni
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Este projecto foi financiado em parte com fundos federais do Instituto Nacional de alergia e doenças infecciosas, National Institutes of Health, departamento de saúde e serviços humanos, sob CEIRS P01AI097092-04S1 (P.E.L.) do contrato.
Materials
| A549 cells | ATCC | CCL-185 | Adenocarcinomic human alveolar basal epithelial cells |
| HEK 293T cells | ATCC | CRL-3216 | Human embryonic kidney cells |
| Lipofectamine 2000 | Life Technologies | 11668019 | Transfection reagent |
| 1X Opti-MEM Reduced Serum Medium | ThermoFisher Scientific | 51985-034 | |
| White tissue culture treated 96-well plate | Corning, Inc. | 3917 | Assay plates |
| 10X MEM | Gibco | 11430-030 | |
| Jurkat cell expressing murine FcgRIV | Promega | M1201 | Kit provides includes cells, Bio-Glo Luciferase assay system, 1X RPMI and low IgG serum |
| Jurkat cell expressing human FcgRIIIa | Promega | G7010 | Kit provides includes cells, Bio-Glo Luciferase assay system, 1X RPMI and low IgG serum |
| Jurkat cell expressing human FcgRIIa | Promega | G9901 | Kit provides includes cells, Bio-Glo Luciferase assay system, 1X RPMI and low IgG serum |
| Luminometer | BioTek | Synergy H1 Multi-Mode reader | Luminescence plate reader |
| Bio-Glo Luciferase Assay System | Promega | G7940 | Contains luciferase assay buffer and luciferase assay substrate |
| Madin Darby canine kidney cells | ATCC | CCL-34 | Canine kidney cells |
Riferimenti
- Hobson, D., Curry, R. L., Beare, A. S., Ward-Gardner, A. The role of serum haemagglutination-inhibiting antibody in protection against challenge infection with influenza A2 and B viruses. J Hygiene. 70 (04), 767-777 (1972).
- Throsby, M., et al. Heterosubtypic neutralizing monoclonal antibodies cross-protective against H5N1 and H1N1 recovered from human IgM+ memory B cells. PloS One. 3 (12), e3942 (2008).
- Ekiert, D. C., et al. Antibody recognition of a highly conserved influenza virus epitope. Science. 324 (5924), 246-251 (2009).
- Ekiert, D. C., et al. A Highly Conserved Neutralizing Epitope on Group 2 Influenza A Viruses. Science. 333 (6044), 843-850 (2011).
- Tan, G. S., et al. A pan-H1 anti-hemagglutinin monoclonal antibody with potent broad-spectrum efficacy in vivo. J Virol. 86 (11), 6179-6188 (2012).
- Tan, G. S., et al. Characterization of a Broadly Neutralizing Monoclonal Antibody That Targets the Fusion Domain of Group 2 Influenza A Virus Hemagglutinin. J Virol. 88 (23), 13580-13592 (2014).
- Friesen, R. H. E., et al. A common solution to group 2 influenza virus neutralization. PNAS. 111 (1), 445-450 (2014).
- Dreyfus, C., et al. Highly Conserved Protective Epitopes on Influenza B Viruses. Science. 337 (6100), 1343-1348 (2012).
- Krammer, F., Palese, P., Steel, J. Advances in Universal Influenza Virus Vaccine Design and Antibody Mediated Therapies Based on Conserved Regions of the Hemagglutinin. Curr Top Microb and Immunol. , (2014).
- Impagliazzo, A., et al. A stable trimeric influenza hemagglutinin stem as a broadly protective immunogen. Science. , (2015).
- Nachbagauer, R., Krammer, F. Clinical Microbiology and Infection. Clin Microb Infect. , 1-7 (2017).
- Krammer, F. Novel universal influenza virus vaccine approaches. Current opinion in virology. 17, 95 (2016).
- Steel, J., et al. Influenza virus vaccine based on the conserved hemagglutinin stalk domain. mBio. 1 (1), (2010).
- Krammer, F., Pica, N., Hai, R., Margine, I., Palese, P. Chimeric hemagglutinin influenza virus vaccine constructs elicit broadly protective stalk-specific antibodies. J Virol. 87 (12), 6542-6550 (2013).
- Krammer, F., Pica, N., Hai, R., Tan, G. S., Palese, P. Hemagglutinin Stalk-Reactive Antibodies Are Boosted following Sequential Infection with Seasonal and Pandemic H1N1 Influenza Virus in Mice. J Virol. 86 (19), 10302-10307 (2012).
- Hai, R., et al. Influenza viruses expressing chimeric hemagglutinins: globular head and stalk domains derived from different subtypes. J Virol. 86 (10), 5774-5781 (2012).
- Dunand, C. J. H., et al. Both Neutralizing and Non-Neutralizing Human H7N9 Influenza Vaccine-Induced Monoclonal Antibodies Confer Protection. Cell Host and Microbe. 19 (6), 800-813 (2016).
- Tan, G. S., et al. Broadly-Reactive Neutralizing and Non-neutralizing Antibodies Directed against the H7 Influenza Virus Hemagglutinin Reveal Divergent Mechanisms of Protection. PLoS Path. 12 (4), e1005578 (2016).
- DiLillo, D. J., Tan, G. S., Palese, P., Ravetch, J. V. Broadly neutralizing hemagglutinin stalk-specific antibodies require FcγR interactions for protection against influenza virus in vivo. Nat Med. 20 (2), 143-151 (2014).
- DiLillo, D. J., Palese, P., Wilson, P. C., Ravetch, J. V. Broadly neutralizing anti-influenza antibodies require Fc receptor engagement for in vivo protection. J Clin Invest. 126 (2), 605-610 (2016).
- Potter, C. W., Oxford, J. S. Determinants of immunity to influenza infection in man. Brit Med Bull. 35 (1), 69-75 (1979).
- Memoli, M. J., et al. Evaluation of Antihemagglutinin and Antineuraminidase Antibodies as Correlates of Protection in an Influenza A/H1N1 Virus Healthy Human Challenge Model. mBio. 7 (2), e00417 (2016).
- Jegaskanda, S., et al. Age-associated cross-reactive antibody-dependent cellular cytotoxicity toward 2009 pandemic influenza A virus subtype H1N1. J Infect Dis. 208 (7), 1051-1061 (2013).
- Jegaskanda, S., et al. Cross-Reactive Influenza-Specific Antibody-Dependent Cellular Cytotoxicity Antibodies in the Absence of Neutralizing Antibodies. J Immunol. 190 (4), 1837-1848 (2013).
- Jegaskanda, S., Wheatley, A. K., Kent, S. J. ScienceDirectAntibody-dependent cellular cytotoxicity and influenza virus. Curr Opin Virol. 22 (C), 89-96 (2017).
- Srivastava, V., et al. Identification of Dominant Antibody-Dependent Cell-Mediated Cytotoxicity Epitopes on the Hemagglutinin Antigen of Pandemic H1N1 Influenza Virus. J Virol. 87 (10), 5831-5840 (2013).
- He, W., et al. Epitope specificity plays a critical role in regulating antibody-dependent cell-mediated cytotoxicity against influenza A virus. PNAS. 113 (42), 11931-11936 (2016).
- Leon, P. E., et al. Optimal activation of Fc-mediated effector functions by influenza virus hemagglutinin antibodies requires two points of contact. PNAS. , 201613225 (2016).
- Benjamin, E., et al. A Broadly Neutralizing Human Monoclonal Antibody Directed against a Novel Conserved Epitope on the Influenza Virus H3 Hemagglutinin Globular Head. J Virol. 88 (12), 6743-6750 (2014).
- Ekiert, D. C., Kashyap, A. K., et al. Cross-neutralization of influenza A viruses mediated by a single antibody loop. Nature. 488 (7417), 526-532 (2013).
- He, W., et al. Broadly Neutralizing Anti-Influenza Virus Antibodies: Enhancement of Neutralizing Potency in Polyclonal Mixtures and IgA Backbones. J Virol. 89 (7), 3610 (2015).
- Kristensen, A. B., et al. Antibody Responses with Fc-Mediated Functions after Vaccination of HIV-Infected Subjects with Trivalent Influenza Vaccine. J Virol. 90 (12), 5724-5734 (2016).
- Greenberg, S. B., Criswell, B. S., Six, H. R., Couch, R. B. Lymphocyte cytotoxicity to influenza virus-infected cells. II. Requirement for antibody and non-T lymphocytes. J Immunol (Baltimore, Md. : 1950). 119 (6), 2100-2106 (1977).
- Corrales-Aguilar, E., Trilling, M., et al. A novel assay for detecting virus-specific antibodies triggering activation of Fcγ receptors. J Immunol Meth. 387 (1-2), 21-35 (2013).
- de Vries, R. D., et al. Influenza virus-specific antibody dependent cellular cytoxicity induced by vaccination or natural infection. Vaccine. 35 (2), 238-247 (2017).
- Cheng, Z., et al. Development of a robust reporter-based ADCC assay with frozen, thaw-and-use cells to measure Fc effector function of therapeutic antibodies. J Immunol Meth. 414 (1), 69-81 (2014).
