Summary

구슬 눈물 Cytokine 프로 파일의 분석에 대 한 다중 분석 결과 기반으로

Published: October 13, 2017
doi:

Summary

눈물 영화 cytokines의 분석은 다양 한 안구 질환을 공부에 도움이 됩니다. 비드 기반 다중 분석 간단 하 고 민감한 고 작은 볼륨으로 샘플에서 여러 대상의 테스트를 활성화. 우리가 눈물 영화 cytokine 사용 하 여 프로 파일링에 대 한 프로토콜을 설명 하는 여기 비드 다중 분석 결과 기반으로.

Abstract

눈물 영화 윤 활, 영양 및 원본 셀에 대 한 보호를 제공 하는 눈의 외부 표면을 커버 하는 지질, 단백질과 미네랄의 복잡 한 혼합물 이다. 눈물의 분석 예측, 진단, 및 각종 눈 질병의 예 후에 대 한 생체의 식별에 대 한 신흥 지역 이다. 눈물은 쉽게 접근할 수 있는 하 고 그들의 컬렉션은 비 침략 적 이다. 따라서, 발전 기술 여러 analytes 단백질 또는 대사 산물 구성과 연관의 병 적인 조건에 변화를 공부 하는 눈물에서의 식별에 대 한 굴지를 얻고 있다. 눈물 cytokines 안구 표면 상태를 공부에 대 한 이상적인 생체 이며 또한 건조 눈 질병 및 vernal 결막염 같은 다른 안구 표면 질환의 메커니즘을 이해에 도움이. 비드 기반 다중 분석 실험의 높은 감도와 적은 양의 샘플에서 여러 analytes를 감지 기능이 있다. 우리가 눈물 샘플 컬렉션의 표준화 된 프로토콜을 설명 하는 여기, 추출 및 cytokine 구슬을 사용 하 여 프로 파일링 분석 기반 다중 분석 결과.

Introduction

눈물 눈물 동맥 액세서리 땀 샘에 의해 생산 하 고 눈의 외부 표면 코트. 눈물 영화 외부 지질 층 및 수용 성 단백질을 포함 하는 내부 수성 층의 구성, mucins과 막 바인딩된 mucins. 눈물 미생물 침입 방지, 영양분을 공급 하 고 눈 표면에 윤 활을 제공 합니다. 눈물은 공기와 각 막에 산소 수송을 위한 조직 간의 인터페이스 역할을 합니다. 1 눈물 영화 단백질, 탄수화물, 지질, 전해질의 구성 되어 있습니다. 눈 및 조직의 질병 눈물 단백질 사이 협회 같은 당뇨병 mellitus, vernal 결막염, 건조 한 눈 질환, 녹 내장, 갑 상선 관련 orbitopathy 및 암 여러 연구에서 발견 되었습니다. 2 , 3 , 4 눈물 샘플을 microcapillary 관에 의해 수집 될 수 있습니다 또는 눈물 흐름 스트립 (Schirmer 스트립). 또한, Schirmer의 시험 각 막 굴절 수술 클리닉, cytokine 분석 분석 실험의 결과 사용할 수 있습니다에서 수행 하는 표준 절차입니다. 비-침략 적 샘플 컬렉션, 생물 표본의 접근성 및 다양 한 생리 및 병리학 조건 눈물 구성의 협회 영화 여러 눈 및 전신 질환에 대 한 생체의 눈물 확인 합니다. 4 , 5 , 6

눈물 cytokines 안구 표면 상태를 공부 하 고 다양 한 눈 질환의 염증 성 조건에서 중요 한 역할을 한다. 7 눈물 샘플에서 여러 가지 cytokines의 비정상적인 농도 건조 눈 질병, vernal 성 각 결막염 (VKC), 아 토 피 성 각 결막염 (AKC), 계절 알레르기 결막염, 그리고 포도와 관련 된 것으로 알려졌다. 8 , 9 , 10 , 11 , 12 , 13 눈물 단백질 질량 분석, 서 부 럽 고 효소 연결 된 immunosorbent 분석 실험 (ELISA) 같은 전통적인 방법으로 분석할 수 있습니다. 14 , 그러나 15 , 이러한 방법의 한계는 불 쌍 한 감도 각 환자에서 여러 눈물 cytokines의 분석에 필요한 샘플의 더 큰 볼륨. 16 , 17 비드 기반 다중 분석 실험 분석 하는 복잡 한 혼합 샘플에 여러 analytes를 개발 하 고 되었습니다 눈물 샘플을 분석 하는 다른 질병에 여러 cytokines에 성공적으로 적용. 6 , 샌드위치 ELISA의 18 A 조합과 흐름 cytometry 기술을 단일 샘플에서 여러 analytes의 정량화에 대 한 엘리 사 보다 더 민감한 되기 이러한 분석 가능 19 이 메서드는 다양 한 임상 및 세포 문화 supernatants 샘플과 여러 병 태 생리 조건에서 면역 반응의 연구에 도움이에 적용할 수 있습니다. 20 , 21 , 22 , 23 , 24

여러 연구 비교 기반 비드 멀티플렉스와 ELISA 분석 실험 방법 사이의 상관 관계를 보고 있다. 화장실 외. 비해 구슬 resistin, leptin 및 인간의 혈 청 또는 플라스마 견본에 렐 adiponectin의 검출에 대 한 기존의 ELISA 다중 분석 결과 기반으로 하 고 강한 상관 관계를 보고 (r > 0.9)는 분석 실험 사이. 25 듀 폰 외. 보고 IL 1β의 검출에 대 한 비드 기반 다중 분석 실험 및 ELISA 사이 강한 상호 관계 일리노이-4, IL-5, 일리노이-6, 일리노이-10, IFN-ϒ, 및 phytohemagglutinin에 lipopolysaccharide TNF-α 전 혈 자극 임산부에서 수집. 26 피커링 외. 보고 Haemophilus 인플루엔자 b 형 다 당 류를 혈 청 항 체의 검출에 대 한 비드 기반 다중 분석 결과 엘리 사 사이 또 다른 강한 상관 관계 (r = 0.96), 의 toxoids Clostridium tetani (r = 0.96), 그리고 Corynebacterium diphtheriae (r = 0.91). 27 Biagini 그 외 여러분 보고 높은 긍정적인 상관 관계 (r = 0.852) 구슬 기반 다중 분석 결과 균 결국 안티-PA IgG 혈 청 샘플에서의 검출 ELISA 사이. 28외. 보고 알츠하이머병 바이오 마커의 아 밀 로이드 β 42의 검출에 대 한 비드 기반 다중 분석 결과 엘리 사 사이 상관 관계 (r = 0.77), 총 타우 (r = 0.94), 그리고 아미노산 181에 phosphorylated 타우 (r = 0.82)에 척수 샘플입니다. 29 이러한 연구 구슬의 적용 다양 한 임상 샘플, 작은 샘플 볼륨 요구 사항 및 표준 ELISA와 상관 관계는 유망한 비드 기반 다중 분석 실험에 다중 분석을 기반으로 증명 다른 유형의 다른 질병 고기에서 샘플에 여러 analytes의 검출을 위한 전통적인 ELISA 방법에 대안. 여기 우리가 cytokine Schirmer 스트립을 사용 하는 건강 한 과목에서 수집 된 눈물 샘플에서 41 analytes에 대 한 프로 파일링에 대 한 비드 기반 다중 분석 결과 대 한 표준화 된 프로토콜을 설명 합니다.

Protocol

이 연구에 사용 되는 프로토콜 탄 딱 셍 병원, 싱가포르의 기관 검토 위원회에 의해 승인 했다. 1. Cytokine 분석 눈물 눈물의 컬렉션: 주제는 검사의 자에 편안 하 게 앉아 고 머리 받침에 대 한 자신의 머리를 물어. 주제 조회, 신중 하 게 (Whatman 여과 지 no. 41의 만든) Schirmer 스트립을 열고 및 스트립의 둥근된 끝에 눈의 열 등 한 fornix 놓고 5 분 ?…

Representative Results

눈물 샘플 눈물 흐름 스트립을 사용 하 여 4 건강 한 주제의 8 눈에서 수집 된 고 cytokine 레벨 위에서 언급 한 프로토콜을 사용 하 여 분석 했다. 모든 과목은 남성 및 4 명의 과목의 연령은 36, 42, 44, 52 년 각각. 안구 표면 상태 및 건조 눈 질병에 따라 임상 시험 (눈물 영화 휴식 시간, Schirmer의 시험, 각 막 얼룩, conjunctival 얼룩, 뚜껑/meibomian 동맥 검사, 각 막 눈물과 시각적 표시…

Discussion

Cytokines는 작은 세포 분 비 단백질 면역 반응을 조절 하는 강력한 면역 변조기. 32 눈물 샘플 눈과 프로필 질병 pathogenesis의 메커니즘을 이해, 눈 건강의 상태를 확인 하는 데 도움이 cytokine에 대 한 연구의 다양 한 병 적인 조건에 관련 된 다양 한 cytokines의 식 프로필 질병의 심각도, 진단 및 진행입니다. 2 , 5 더 낮은 단백질 농도 및 작은 ?…

Declarações

The authors have nothing to disclose.

Acknowledgements

연구 작업 탄 딱 셍 병원 맞춤형 씨앗 자금 프로그램 2015;에서 센터 그랜트에 의해 지원 되었다 싱가포르 눈 연구 연구소 파일럿 그랜트와 탄 딱 셍 병원 피치 기금 부여합니다.

Materials

Milliplex MAP human cytokine / chemokine magnetic bead panel -1 kit Merck, USA HCYTOMAG-60K-41
Flexmap 3D luminex instrument  Luminex Corp, Austin, TX, USA
xPonent software  Luminex Corp, Austin, TX, USA
RBXGenerator software BIO-RAD, France
Bio-Plex Manager 6.1 BIO-RAD, France
Plate shaker Corning, USA
TECAN Microplate Washer Tecan, Switzerland HydroSpeed
Vortex Genie 2 Scientific Industries inc, USA G560E
Pipettes Mettler Toledo, CA, USA
1.5ml microcentrifuge tube Axygen, USA MCT-150-C
Schirmer tear flow test strip Eye Care and Cure, USA 101657
Flexmap 3D Calibration Kit Luminex Corp, Austin, TX, USA 40-028
Flexmap 3D Verfication Kit Luminex Corp, Austin, TX, USA 40-029
Ocular examination chair

Referências

  1. Conrady, C. D., Joos, Z. P., Patel, B. C. Review: The Lacrimal Gland and Its Role in Dry Eye. J Ophthalmol. 7542929, (2016).
  2. von Thun Und Hohenstein-Blaul, N., Funke, S., Grus, F. H. Tears as a source of biomarkers for ocular and systemic diseases. Exp Eye Res. , 126-137 (2013).
  3. Pieragostino, D., D’Alessandro, M., di Ioia, M., Di Ilio, C., Sacchetta, P., Del Boccio, P. Unraveling the molecular repertoire of tears as a source of biomarkers: beyond ocular diseases. Proteomics Clin Appl. 9 (1-2), 169-186 (2015).
  4. Azkargorta, M., Soria, J., Acera, A., Iloro, I., Elortza, F. Human tear proteomics and peptidomics in ophthalmology: Toward the translation of proteomic biomarkers into clinical practice. J Proteomics. 150, 359-367 (2017).
  5. Hagan, S., Martin, E., Enríquez-de-Salamanca, A. Tear fluid biomarkers in ocular and systemic disease: potential use for predictive, preventive and personalised medicine. EPMA J. 7, 15 (2016).
  6. Rentka, A., et al. Membrane array and multiplex bead analysis of tear cytokines in systemic sclerosis. Immunol Res. 64 (2), 619-626 (2016).
  7. Zhou, L., Beuerman, R. W. Tear analysis in ocular surface diseases. Prog Retin Eye Res. 31 (6), 527-550 (2012).
  8. Jackson, D. C., et al. Tear Interferon-Gamma as a Biomarker for Evaporative Dry Eye Disease. Invest Ophthalmol Vis Sci. 57 (11), 4824-4830 (2016).
  9. Agrawal, R., et al. A distinct cytokines profile in tear film of dry eye disease (DED) patients with HIV infection. Cytokine. 88, 77-84 (2016).
  10. Uchio, E., Ono, S. Y., Ikezawa, Z., Ohno, S. Tear levels of interferon-gamma, interleukin (IL) -2, IL-4 and IL-5 in patients with vernal keratoconjunctivitis, atopic keratoconjunctivitis and allergic conjunctivitis. Clin Exp Allergy. 30 (1), 103-109 (2000).
  11. Leonardi, A., Curnow, S. J., Zhan, H., Calder, V. L. Multiple cytokines in human tear specimens in seasonal and chronic allergic eye disease and in conjunctival fibroblast cultures. Clin Exp Allergy. 36 (6), 777-784 (2006).
  12. Enríquez-de-Salamanca, A., Calonge, M. Cytokines and chemokines in immune-based ocular surface inflammation. Expert Rev Clin Immunol. 4 (4), 457-467 (2008).
  13. Carreño, E., et al. Cytokine and chemokine tear levels in patients with uveitis. Acta Ophthalmol. , (2016).
  14. Bjerrum, K. B., Prause, J. U. Collection and concentration of tear proteins studied by SDS gel electrophoresis. Presentation of a new method with special reference to dry eye patients. Graefes Arch Clin Exp Ophthalmol. 232 (7), 402-405 (1994).
  15. Saijyothi, A. V., et al. Two dimensional electrophoretic analysis of human tears: collection method in dry eye syndrome. Electrophoresis. 31 (20), 3420-3427 (2010).
  16. Thakur, A., Willcox, M. D. Cytokine and lipid inflammatory mediator profile of human tears during contact lens associated inflammatory diseases. Exp Eye Res. 67 (1), 9-19 (1998).
  17. Wei, Y., Gadaria-Rathod, N., Epstein, S., Asbell, P. Tear cytokine profile as a noninvasive biomarker of inflammation for ocular surface diseases: standard operating procedures. Invest Ophthalmol Vis Sci. 54 (13), 8327-8336 (2013).
  18. Topcu-Yilmaz, P., et al. Determination of tear and serum inflammatory cytokines in patients with rosacea using multiplex bead technology. Ocul Immunol Inflamm. 21 (5), 351-359 (2013).
  19. Hagan, S., Tomlinson, A. Tear fluid biomarker profiling: a review of multiplex bead analysis. Ocul Surf. 11 (4), 219-235 (2013).
  20. Choi, R., et al. Serum inflammatory profiles in pulmonary tuberculosis and their association with treatment response. J Proteomics. 149, 23-30 (2016).
  21. Kang, J. H., Vanderstichele, H., Trojanowski, J. Q., Shaw, L. M. Simultaneous analysis of cerebrospinal fluid biomarkers using microsphere-based xMAP multiplex technology for early detection of Alzheimer’s disease. Methods. 56 (4), 484-493 (2012).
  22. Staples, E., Ingram, R. J., Atherton, J. C., Robinson, K. Optimising the quantification of cytokines present at low concentrations in small human mucosal tissue samples using Luminex assays. J Immunol Methods. 394 (1-2), 1-9 (2013).
  23. Inic-Kanada, A., et al. Comparison of ophthalmic sponges and extraction buffers for quantifying cytokine profiles in tears using Luminex technology. Mol Vis. 18, 2717-2725 (2012).
  24. Moncunill, G., Aponte, J. J., Nhabomba, A. J., Dobaño, C. Performance of multiplex commercial kits to quantify cytokine and chemokine responses in culture supernatants from Plasmodium falciparum stimulations. PLoS One. 8 (1), e52587 (2013).
  25. Loo, B. M., Marniemi, J., Jula, A. Evaluation of multiplex immunoassays, used for determination of adiponectin, resistin, leptin, and ghrelin from human blood samples, in comparison to ELISA assays. Scand J Clin Lab Invest. 71 (3), 221-226 (2011).
  26. Dupont, N. C., Wang, K., Wadhwa, P. D., Culhane, J. F., Nelson, E. L. Validation and comparison of luminex multiplex cytokine analysis kits with ELISA: determinations of a panel of nine cytokines in clinical sample culture supernatants. J Reprod Immunol. 66 (2), 175-191 (2005).
  27. Pickering, J. W., Martins, T. B., Schroder, M. C., Hill, H. R. Comparison of a multiplex flow cytometric assay with enzyme-linked immunosorbent assay for auantitation of antibodies to tetanus, diphtheria, and Haemophilus influenzae Type b. Clin Diagn Lab Immunol. 9 (4), 872-876 (2002).
  28. Biagini, R. E., Sammons, D. L., Smith, J. P., MacKenzie, B. A., Striley, C. A., et al. Comparison of a multiplexed fluorescent covalent microsphere immunoassay and an enzyme-linked immunosorbent assay for measurement of human immunoglobulin G antibodies to anthrax toxins. Clin Diagn Lab Immunol. 11 (1), 50-55 (2004).
  29. Wang, L. S., Leung, Y. Y., Chang, S. K., Leight, S., Knapik-Czajka, M., et al. Comparison of xMAP and ELISA assays for detecting cerebrospinal fluid biomarkers of Alzheimer’s disease. J Alzheimers Dis. 31 (2), 439-445 (2012).
  30. Kalsow, C. M., Reindel, W. T., Merchea, M. M., Bateman, K. M., Barr, J. T. Tear cytokine response to multipurpose solutions for contact lenses. Clin Ophthalmol. 7, 1291-1302 (2013).
  31. . The definition and classification of dry eye disease: report of the Definition and Classification Subcommittee of the International Dry Eye WorkShop (2007). The ocular surface. 5 (2), 75-92 (2007).
  32. Stenger, S., Röllinghoff, M. Role of cytokines in the innate immune response to intracellular pathogens. Ann Rheum Dis. 60, (2001).
  33. Li, S., et al. Antibody protein array analysis of the tear film cytokines. Optom Vis Sci. 85 (8), 653-660 (2008).
  34. Tighe, O., Negm, I., Todd, L., Fairclough, Utility, reliability and reproducibility of immunoassay multiplex kits. Methods. 61 (1), 23-29 (2013).
  35. Dionne, K., Redfern, R. L., Nichols, J. J., Nichols, K. K. Analysis of tear inflammatory mediators: A comparison between the microarray and Luminex methods. Mol Vis. 22, 177-188 (2016).
  36. Sitaramamma, T., Shivaji, S., Rao, G. N. HPLC analysis of closed, open, and reflex eye tear proteins. Indian J Ophthalmol. 46 (4), 239-245 (1998).
  37. Saijyothi, A. V., et al. Two dimensional electrophoretic analysis of human tears: collection method in dry eye syndrome. Electrophoresis. 31 (20), 3420-3427 (2010).
  38. VanDerMeid, K. R., Su, S. P., Krenzer, K. L., Ward, K. W., Zhang, J. Z. A method to extract cytokines and matrix metalloproteinases from Schirmer strips and analyze using Luminex. Mol Vis. 17, 1056-1063 (2011).
  39. Khalifian, S., Raimondi, G., Brandacher, G. The use of luminex assays to measure cytokines. J Invest Dermatol. 135 (4), e31 (2015).
  40. Richens, J. L., Urbanowicz, R. A., Metcalf, R., Corne, J., O’Shea, P., Fairclough, L. Quantitative validation and comparison of multiplex cytokine kits. J Biomol Screen. 15 (5), 562-568 (2010).
  41. Berthoud, T. K., et al. Comparison of commercial kits to measure cytokine responses to Plasmodium falciparum by multiplex microsphere suspension array technology. Malar J. 10, 115 (2011).
  42. Boehm, N., Riechardt, A. I., Wiegand, M., Pfeiffer, N., Grus, F. H. Proinflammatory cytokine profiling of tears from dry eye patients by means of antibody microarrays. Invest Ophthalmol Vis Sci. 52 (10), 7725-7730 (2011).
  43. Sack, R., Conradi, L., Beaton, A., Sathe, S., McNamara, N., Leonardi, A. Antibody array characterization of inflammatory mediators in allergic and normal tears in the open and closed eye environments. Exp Eye Res. 85 (4), 528-538 (2007).
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Balne, P. K., AU, V. B., Tong, L., Ghosh, A., Agrawal, M., Connolly, J., Agrawal, R. Bead Based Multiplex Assay for Analysis of Tear Cytokine Profiles. J. Vis. Exp. (128), e55993, doi:10.3791/55993 (2017).

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