I detta papper beskriver vi ett protokoll för att karakterisera T-beroende och T-oberoende immunglobulin (Ig) isotypen svaren i möss med hjälp av ELISA. Denna metod används ensamt eller i kombination med flöde flödescytometri tillåter forskare att identifiera skillnader i B cell-medierad Ig isotypen Svaren hos möss efter T-beroende och T-oberoende antigen immunisering.
Antikroppar, också betecknas som immunoglobuliner (Ig), utsöndras av differentierade B-lymfocyter, plasmablasts/plasma celler, i humorala immuniteten ger en formidabel försvar mot invaderande patogener via olika mekanismer. Ett huvudsyfte med vaccination är att inducera skyddande antigen-specifika antikroppar att förhindra livshotande infektioner. Både bräss-beroende (TD) och thymus-oberoende (TI) antigener kan framkalla robust antigen-specifika IgM svaren och kan även inducera produktion av isotyp-bytte antikroppar (IgG, IgA och IgE) samt generering av minnesceller B med hjälp som tillhandahålls av antigenpresenterande celler (APC). Här beskriver vi ett protokoll för att karakterisera TD och TI Ig isotypen svaren i möss med glykoproteinenzymkopplad immunadsorberande analys (ELISA). I detta protokoll, är TD och TI Ig Svaren framkallas hos möss av intraperitoneal (IP) immunisering med hapten-konjugerad modell antigener TNP-KLH (i Alun) och TNP-polysackarider (i PBS), respektive. För att inducera TD minne svar, ges en booster immunisering av TNP-KLH i alum på 3 veckor efter den första immunisering med samma antigen/adjuvans. Mus sera skördas vid olika tidpunkter före och efter immunisering. Totalt Ig serumnivåer och TNP-specifika antikroppar kvantifieras därefter med Ig isotyp-specifika smörgås och indirekt ELISA, respektive. För att korrekt kvantifiera serumkoncentrationen av varje Ig isotypen, behöver proverna spädas på lämpligt sätt för att passa i det linjära området av standard kurvor. Använder detta protokoll, har vi konsekvent få pålitliga resultat med hög specificitet och känslighet. När används i kombination med andra kompletterande metoder såsom flödescytometri, in vitro- kultur av mjälten B-celler och immunhistokemisk tillåter färgning (IHC), detta protokoll forskare att få en omfattande förståelse av antikropp svaren i en viss experimentella inställning.
B-lymfocyter är den viktigaste spelaren i humoral immunitet och den enda Celltypen i däggdjur som klarar producera antikroppar, också betecknas som immunoglobuliner (Ig)1,2. Antikroppar utsöndras av B-celler ger en formidabel försvar mot invaderande patogener via olika mekanismer, inklusive neutralisering, opsonization och komplementaktivering, leder till skyddande immunitet3. Utsöndringen av antikroppar av B-celler uppnås endast efter fullständig aktivering av specifika B-celler, vilket normalt kräver två separata signaler3. Signal 1 vidarebefordras genom direkta bindning av antigenet (Ag) till B-cells receptor (BCR) uttrycks på ytan av specifika naiva B celler3. Beroende på källan Signal 2, kan B-cellaktivering delas in i thymus-beroende (TD) eller thymus-oberoende (TI)3,4. En TD antigen svar lämnas Signal 2 aktiverade cognate CD4 T helper (TH) celler, som uttrycker CD154, liganden för co-stimulatory receptorn CD40 uttryckt på B celler1,2,3. En TI antigen svar, Signal 2 kommer från antingen engagemang av Toll-liknande receptorer (TLR vid typ 1 TI Ag) eller omfattande cross-linking av de bindande företagsbestämmelser (vid typ 2 TI Ag) på B-celler3,4. Typ 1 TI (TI-1) antigener är mikrobiell ligander av TLRs, inklusive bakteriella lipopolysackarider (LPS), viral RNAs, och mikrobiell CpG DNA4,5. Typ 2 TI (TI-2) antigener har mycket repetitiva struktur, och kan leverera långvarig och ihållande signalering till B-cellen av flera cross-linking av bindande företagsbestämmelser4,6. Typiska exempel av TI-2 antigen är pneumokocker polysackarider och hapten-konjugerade polysackaridvaccin6,7. Både TD och TI antigener kan framkalla robust antigen-specifika IgM svaren och kan även inducera produktion av isotyp-bytte antikroppar (IgG, IgA och IgE) med hjälp som tillhandahålls av antigenpresenterande celler (APC) såsom dendritiska celler (DCs)1 ,2,3. Dessutom både TD och TI antigener kan inducera minne svaren med hjälp av trupptransportfordon, men TD antigener är effektivare framkalla minne B cell generation3,8.
I detta protokoll, är TD och TI Ig Svaren framkallas hos möss av intraperitoneal (IP) immunisering med hapten-konjugerad modell antigener 2,4,6-trinitrophenyl-keyhole limpet hemocyanin (TNP-KLH) och TNP-polysackarid (neutral, mycket Grenade och stor massa) respektive9,10,11. TD antigener används vanligen med ett adjuvans för att öka produktionen av antikroppar12. Här i våra protokoll injiceras TNP-KLH med Alun, ett vanligt förekommande adjuvant i immunisering studier12. Andra exempel på tillsatser som kan användas är fullständig eller ofullständig Freund’s adjuvans (CFA eller IFA), monophosphoryl-lipid A / trehalos dicorynomycolate (”Ribi” adjuvans) och CpG oligodeoxynucleotides, etc.13, 14. efter immunisering, mus sera skördas vid olika tidpunkter och TNP-specifika antikroppar i sera kvantifieras med Ig isotyp-specifika enzyme-linked immunosorbent assay (ELISA)9,10, 11.
ELISA är en tallrik-baserad analys som ofta används som ett diagnostiskt verktyg i medicin och även som ett analytiskt verktyg i biomedicinsk forskning15,16. Det används för att påvisa och kvantifiera analyter inklusive antikroppar, hormoner, cytokiner, chemokiner, och olika antigener, etc. ELISA kan utföras i flera olika format, inklusive direkta, indirekta, smörgås och konkurrenskraftiga ELISA15,16. I allmänhet innebär det immobilisering av antigenet på en fast yta, vanligtvis en 96 brunnar mikrotiterplattan, som ruvas av en primär antikropp. Efter inkubation tvättas den obunden antikroppen bort. I en direkt ELISA, primära antikroppen är direkt konjugerat med ett enzym (vanligtvis pepparrotsperoxidas eller alkaliskt fosfatas), som kan klyva ett kromogent substrat för att ge en synlig färgförändring upptäcks av ett signaldetektion instrument såsom en spektrofotometer15,16. Däremot om en enzymkopplad sekundär antikropp används för att binda den primär antikroppen, anses då detta som en indirekt ELISA15,16. Direkt ELISA är snabbare medan indirekt ELISA är känsligare15,16. I en sandwich-ELISA, plattorna är belagda med en ”fånga” antikropp används för att immobilisera antigenet sevärdheter i proven och sedan fångade antigenet kan upptäckas av en annan ”upptäckt” antikropp i en direkt eller indirekt sätt15, 16. Sandwich ELISA erbjuder hög specificitet eftersom antigenet påvisas genom två olika antikroppar av antigenet. I ett kompetitivt ELISA, tävlingen upprättas mellan prov antigenet och plattan-bundna antigenet för bindning till primära antikroppen och då koncentrationen av antigen i provet kvantifieras genom att mäta minskningen av signalen från underlaget 15 , 16. kompetitiva ELISA-test kan utföras i ovan nämnda direkta eller indirekta format och är användbart för att upptäcka små antigener med endast en epitop15,16.
Alternativa tekniker för mätning av antikroppar inkluderar radioimmunoassay (RIA), elektrokemiluminescens (ECL) test och ytan plasmon resonans (SPR) assay17. RIA var den första immunoassay utvecklade som mäter förekomsten av ett antigen (eller antikropp) med hög specificitet och känslighet med radiomärkt reagenser18,19. Men på grund av oro som radioaktiva toxicitet, kostnader för bortskaffande, hållbarhet och speciella licenser att arbeta med radioaktivt material, ELISA är en bättre och bekvämare teknik för common använder20,21. ECL är en mycket känslig analys där Kemiluminiscens reaktioner initieras använder el för att generera mycket reaktiva arter från stabil prekursorer på ytan av en elektrod och kan användas för att mäta mängden analyter (såsom antigener eller antikroppar)22. Dock ECL kräver ett speciellt instrument och därmed så brett används inte som ELISA23. SPR är en direkt som kan användas för att mäta bindningen av ligander (t.ex., antikroppar) till orörlig molekyler (t.ex., antigener) på en sensor chip ytan24. SPR upptäcker interaktioner i realtid mycket specifikt och kräver inte användning av märkta reagenser som i ELISA. SPR också kräver emellertid en särskild utrustning och har lägre känslighet än ELISA17. ELISA med tanke på begränsningarna av alternativa metoder, och är den mest lämpliga och bekväma tekniken för vårt syfte i detta protokoll. Här, beskriver vi användningen av sandwich-ELISA för analys av totalt Ig isotypen nivåer och förfarandena i indirekt ELISA för analys av antigen-specifika Ig isotyper.
Här beskriver vi protokollet för karakterisering av TD och TI Ig isotypen svaren i möss med hjälp av ELISA. Framgångsrikt genomförande av detta protokoll kräver användning av material som anges i tabell 1, inklusive immunisering Ags, mus Ig isotyp-specifika antikroppar, ELISA assay tallrikar och standarder. Vård bör vidtas för att undvika att använda vävnadsodling behandlade plattor för ELISA. Utspädningar av standarder och serumprov bör göras i separata obehandlad plattor (runda-ner) oc…
The authors have nothing to disclose.
Denna studie stöddes av National Institutes of Health bidrag R01 CA158402 (P. Xie) och R21 AI128264 (P. Xie), Department of Defense bevilja W81XWH-13-1-0242 (s. Xie), en Pilot Award från den Cancer Institute New Jersey genom Grant nummer P30CA072720 från National Cancer Institute (s. Xie), Busch biomedicinsk bidrag (s. Xie), en Stollar Victor-stipendiet (A. Lalani), och en Anne B. och James B. Leathem Fellowship (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 |