I dette papir beskriver vi en protokoll for å karakterisere T-avhengige og T-uavhengig immunglobulin (Ig) isotype svar i mus med ELISA. Denne metoden brukes alene eller i kombinasjon med flyt cytometri vil tillate forskere å påpeke forskjeller i B-celle-mediert Ig isotype svar i mus etter T-avhengige og T-uavhengig antigen immunisering.
Antistoffer, også kalt som immunglobuliner (Ig), skilles ut av differensiert B-lymfocytter, plasmablasts/plasma celler, i humoral immunitet gir en formidabel forsvar mot invaderende patogener via ulike mekanismer. Ett hovedmål vaksinasjon er å indusere beskyttende antigen-spesifikke antistoffer hindre livstruende infeksjoner. Både thymus-avhengige (TD) og thymus-uavhengig (TI) antigener kan framprovosere robust antigen-spesifikke IgM reaksjoner kan også indusere dannelsen av antistoffer som isotype-byttet (IgG, IgA og IgE) og generasjon minne B-celler med hjelp som antigen presentere celler (APCs). Her beskriver vi en protokoll for å karakterisere TD og TI Ig isotype svar i mus med enzym knyttet immunosorbent analysen (ELISA). I denne protokollen, er TD og TI Ig svar vakte i mus ved intraperitoneal (IP) immunisering med hapten-konjugerte modell antigener TNP-KLH (i Alun) og TNP-polysakkarid (i PBS), henholdsvis. For å indusere TD minne svar, gis en booster immunisering av TNP-KLH i Alun ved 3 uker etter første immunisering med samme antigen/adjuvant. Musen sera høstes på ulike tidspunkt før og etter immunisering. Totalt serum Ig nivåer og TNP-spesifikke antistoffer er deretter kvantifisert med Ig isotype-spesifikke Sandwich og indirekte ELISA, henholdsvis. Riktig kvantifisere serum konsentrasjonen av hver Ig isotype, må prøver fortynnes hensiktsmessig for å passe innen lineær standard kurvene. Bruker denne protokollen, har vi konsekvent fått pålitelige resultater med høy spesifisitet og følsomhet. Når brukt i kombinasjon med andre komplementære metoder som flowcytometri, i vitro kultur splenic B celler og immunohistochemical tillater flekker (IHC), denne protokollen forskere å få et konstitusjonelt forståelse av antistoff svar i en gitt eksperimentelle.
B-lymfocytter er den viktigste spilleren i humoral immunitet og eneste celle type i pattedyr som kan produsere antistoffer, også kalt immunglobuliner (Ig)1,2. Antistoffer utskilles av B-cellene inneholder en formidabel forsvar mot invaderende patogener via ulike mekanismer, inkludert nøytralisering, opsonization og komplementaktivering, fører til beskyttende immunitet3. Utskillelsen av antistoffer av B-celler oppnås bare etter full aktivering av bestemte B celler, som normalt krever to forskjellige signaler3. Signalet 1 videresendes ved direkte binding av antigen (Ag) til B-celle reseptor (BCR) uttrykt på overflaten av bestemte naiv B celler3. Avhengig av Signal 2, kan B celle aktivering deles inn i thymus-avhengige (TD) eller thymus-uavhengig (TI)3,4. En TD antigen svar leveres Signal 2 av aktivert beslektet CD4 T hjelper (TH) celler, som uttrykker CD154, ligand for co-stimulatory reseptoren CD40 uttrykt på B celler1,2,3. En TI antigen svar, Signal 2 kommer fra enten engasjement Toll-like reseptorer (TLRs ved 1 TI Ag) eller omfattende cross-linking av BCRs (ved 2 TI Ag) på B celler3,4. Type 1 TI (TI-1) antigener er mikrobiell ligander av TLRs, inkludert bakteriell lipopolysaccharides (LPS), viral RNAs og mikrobiell CpG DNA4,5. Type 2 TI (TI-2) antigener har svært repeterende struktur og kan levere langvarig og vedvarende signalisering til B-cellen ved flere cross-linking av BCRs4,6. Typiske eksempler på TI-2 antigener er pneumokokk polysakkarider og hapten-konjugerte polysakkarid6,7. Både TD og TI antigener kan framprovosere robust antigen-spesifikke IgM reaksjoner og kan også indusere dannelsen av antistoffer som isotype-byttet (IgG, IgA og IgE) ved hjelp av antigen presentere celler (APCs) som dendrittiske celler (DCs)1 ,2,3. Videre både TD og TI antigener kan indusere minne svar ved hjelp av APCs, men TD antigener er effektiv inducing minne B celle generasjon3,8.
I denne protokollen, er TD og TI Ig svar vakte i mus ved intraperitoneal (IP) immunisering med hapten-konjugerte modell antigener 2,4,6-trinitrophenyl-nøkkelhullet albuskjell hemocyanin (TNP-KLH) og TNP-polysakkarid (nøytral, svært forgrenet og høy masse), henholdsvis9,10,11. TD antigener brukes vanligvis med en adjuvans for å forbedre produksjonen av antistoffer12. Her i vår protokollen injiseres TNP-KLH med alum, en brukte adjuvans i immunisering studier12. Andre eksempler på adjuvants som kan brukes er fullstendig eller ufullstendig Freund’s adjuvant (CFA eller IFA), monophosphoryl-lipid A / trehalose dicorynomycolate (“Ribi” adjuvant) og CpG oligodeoxynucleotides, etc.13, 14. etter immunisering, musen sera høstes på forskjellige tidspunkt og TNP-spesifikke antistoffer i sera er kvantifisert bruker Ig isotype-spesifikke enzymet knyttet immunosorbent analysen (ELISA)9,10, 11.
ELISA er en plate-baserte analysen som er mye brukt som et diagnostisk verktøy i medisin og også som en analytisk verktøy i biomedisinsk forskning15,16. Det brukes til å oppdage og kvantifisere analytter inkludert antistoffer, hormoner, cytokiner, chemokines, og ulike antigener, etc. ELISA kan utføres i flere ulike formater, inkludert direkte, indirekte, sandwich og konkurransedyktig ELISA15,16. Vanligvis innebærer immobilisering av antigen til en solid overflate, vanligvis en 96-brønnen microtiter plate, som er ruges med en primær antistoff. Etter inkubasjon er ubundet antistoffer vasket bort. I en direkte ELISA, primære antistoffer er direkte konjugert til et enzym (vanligvis pepperrotperoksidase eller alkalisk fosfatase), som kan holde seg et kromogent substrat for å gi en synlig fargeendring oppdaget av et signal-gjenkjenning instrument som en spektrofotometer15,16. I kontrast hvis et enzym knyttet sekundære antistoff binde primære antistoffer, regnes da dette som en indirekte ELISA15,16. Direkte ELISA er raskere mens indirekte ELISA er mer følsomme15,16. I en sandwich ELISA, platene er belagt med en “capture” antistoffer til nakkens antigen interesse prøvene, og deretter fanget antigen kan oppdages av en annen “oppdagelsen” antistoff i en direkte eller indirekte måte15, 16. Sandwich ELISA tilbyr høy spesifisitet siden antigen oppdages av to forskjellige antistoffer av antigen. En konkurransedyktig ELISA, konkurransen er etablert mellom eksempel antigen og plate-bundet antigen for binding til primære antistoffer og deretter antigen konsentrasjon i eksemplet er kvantifisert ved måling reduksjon i signalet fra underlaget 15 , 16. konkurransedyktige ELISA utføres med det ovennevnte formatet for direkte eller indirekte, og er nyttig for påvisning av små antigener med bare én epitope15,16.
Alternative teknikker for måling av antistoffer inkluderer radio-immunanalyse (RIA), electrochemiluminescence (ECL) analysen og overflate plasmon resonans (SPR) analysen17. RIA var den første immunanalyse utviklet som måler tilstedeværelsen av et antigen (eller antistoff) med stor detaljrikdom og følsomhet ved hjelp av radiolabeled reagenser18,19. Men på grunn av bekymringer for radioaktivt toksisitet, kasseringskostnader, holdbarhet og spesielle lisenser til å arbeide med radioaktivt materiale, ELISA er en bedre og enklere teknikk for vanlig bruker20,21. ECL er en høylig følsom analysen der chemiluminescent reaksjoner er initiert bruke elektrisitet til å generere svært reaktive arter fra stabil forløpere på overflaten av en elektrode, og kan brukes til å måle mengden av analytter (for eksempel antigener eller antistoffer)22. Men ECL krever en spesiell instrument og dermed så bredt brukes ikke som ELISA23. SPR er en direkte analyse som kan brukes til å måle binding av ligander (f.eks., antistoffer) til immobilisert molekyler (f.eks., antigener) på en sensor chip overflaten24. SPR oppdager interaksjoner i sanntid veldig spesielt og krever ikke bruk av merket reagenser som ELISA. Men SPR også krever en spesiell utstyr og har lavere følsomhet enn ELISA17. Gitt begrensninger av alternative metoder, er ELISA den mest egnet og praktisk teknikken for vår hensikt med denne protokollen. Her beskriver vi bruk av sandwich ELISA for analyse av totale Ig isotype nivåer og prosedyrene for indirekte ELISA for analyse av antigen-spesifikke Ig isotypes.
Her beskriver vi protokollen for karakterisering av TD og TI Ig isotype svar i mus med ELISA. Vellykket implementering av denne protokollen krever bruk av materialer som er angitt i tabell 1, inkludert ELISA analysen plater, immunisering Ags, musen Ig isotype-spesifikke antistoffer og standarder. Forsiktighet bør utvises bruke vev kultur behandlet plater for ELISA. Fortynninger av standarder og serumprøver bør gjøres i separate ubehandlet plater (runde-nederst) og deretter lagt inn ELISA platene. Bru…
The authors have nothing to disclose.
Denne studien ble støttet av National Institutes of Health tilskudd R01 CA158402 (P. Xie) og R21 AI128264 (P. Xie), det amerikanske forsvarsdepartementet gi W81XWH-13-1-0242 (s. Xie), en Pilot Award fra Cancer Institute of New Jersey gjennom bevilgning nummer P30CA072720 fra National Cancer Institute (s. Xie), Busch biomedisinsk stipend (s. Xie), en Victor Stollar fellesskap (A. Lalani), og en Anne B. og James B. Leathem fellesskap (S. Zhu).
VersaMax Tunable Microplate Reader | MDS Analytical Technologies | VERSAMAX | Equipment to read the plates |
SOFTmax PRO 5.3 | MDS Analytical Technologies | SOFTmax PRO 5.3 | Software for the plate reader |
GraphPad Prism | GraphPad | Prism | Software for graphing and statistics |
TNP-AECM-polysaccharide (FICOLL) | Biosearch Technologies | F-1300-10 | A TI Ag for immunization |
TNP-KLH | Biosearch Technologies | T-5060-5 | A TD Ag for immunization |
TNP(38)-BSA | Biosearch Technologies | T-5050-10 (conjugation ratio: 38) | Coating Ag for TNP-specific ELISA |
TNP(3)-BSA | Biosearch Technologies | T-5050-10 (conjugation ratio: 3) | Coating Ag for high affinity TNP-specific Ig |
Imject Alum | Fisher Scientific | PI-77161 | Alum adjuvant for immunization |
Falcon Polypropylene tubes | Fisher Scientific | 14-959-11A | For incubation of TNP-KLH/alum |
BD Insulin Syringe | Fisher Scientific | 14-829-1B | For i.p. injection of mice |
Immuno 96-Well Plates, Flat-Bottom | Fisher Scientific | 14-245-61 | For ELISA |
Untreated 96-Well Microplates, Round-Bottom | VWR | 82050-622 | For serial dilutions of standards and samples |
Phosphatase substrate, 5 mg Tablets | Sigma | S0942-200TAB | AP substrate |
Diethanolamine | VWR | IC15251690 | A component of AP substrate buffer |
Goat anti-mouse IgM | SouthernBiotech | 1020-01 | Capture Ab for mouse IgM |
Goat anti-mouse IgG1 | SouthernBiotech | 1070-01 | Capture Ab for mouse IgG1 |
Goat anti-mouse IgG2a | SouthernBiotech | 1080-01 | Capture Ab for mouse IgG2a |
Goat anti-mouse IgG2b | SouthernBiotech | 1090-01 | Capture Ab for mouse IgG2b |
Goat anti-mouse IgG3 | SouthernBiotech | 1100-01 | Capture Ab for mouse IgG3 |
Goat anti-mouse IgA | SouthernBiotech | 1040-01 | Capture Ab for mouse IgA |
Goat anti-mouse IgE | SouthernBiotech | 1110-01 | Capture Ab for mouse IgE |
AP-Goat anti-mouse IgM | SouthernBiotech | 1020-04 | Detection Ab for mouse IgM |
AP-Goat anti-mouse IgG1 | SouthernBiotech | 1070-04 | Detection Ab for mouse IgG1 |
AP-Goat anti-mouse IgG2a | SouthernBiotech | 1080-04 | Detection Ab for mouse IgG2a |
AP-Goat anti-mouse IgG2b | SouthernBiotech | 1090-04 | Detection Ab for mouse IgG2b |
AP-Goat anti-mouse IgG3 | SouthernBiotech | 1100-04 | Detection Ab for mouse IgG3 |
AP-Goat anti-mouse IgA | SouthernBiotech | 1040-04 | Detection Ab for mouse IgA |
AP-Goat anti-mouse IgE | SouthernBiotech | 1110-04 | Detection Ab for mouse IgE |
Mouse IgM standard | BD Biosciences | 553472 | TNP-specific IgM, Clone G155-228 |
Mouse IgG1 standard | BD Biosciences | 554054 | TNP-specific IgG1, Clone 107.3 |
Mouse IgG2a standard | BD Biosciences | 556651 | TNP-specific IgG2a, Clone G155-178 |
Mouse IgG2b standard | BD Biosciences | 554055 | TNP-specific IgG2b, Clone 49.2 |
Mouse IgG3 standard | BD Biosciences | 553486 | KLH-specific IgG3, Clone A112-3 |
Mouse IgA standard | BD Biosciences | 550924 | Mineral oil-induced IgA, Clone MOPC-320 |
Mouse IgE standard | BD Biosciences | 557079 | TNP-specific IgE, Clone C38-2 |