I dette papir beskriver vi en protokol for at karakterisere T-afhængige og T-uafhængig immunglobulin (Ig) isotype svar i mus ved hjælp af ELISA. Denne metode anvendes alene eller i kombination med flow flowcytometri giver forskere til at identificere forskelle i B-celle-medieret Ig isotypen svar i mus efter T-afhængige og T-uafhængig antigen immunisering.
Antistoffer, også betegnes som immunoglobuliner (Ig), udskilles af differentierede B-lymfocytter, plasmablasts/plasma celler, i LUN Immunitet giver et formidabelt forsvar mod invaderende patogener via forskellige mekanismer. Et større mål af vaccination er at fremkalde beskyttende antigen-specifikke antistoffer til at forhindre livstruende infektioner. Både thymus-afhængige (TD) og thymus-uafhængig (TI) antigener kan fremkalde robust antigen-specifikke IgM svar og kan også fremkalde produktion af isotype-switched antistoffer (IgG, IgA og IgE) såvel som generation af hukommelse B-celler med hjælp leveret af antigen præsentere celler (PMV’er). Her, beskriver vi en protokol for at karakterisere TD og TI Ig isotypen svar i mus ved hjælp af enzym-forbundet immunosorbent assay (ELISA). I denne protokol, er TD og TI Ig svar fremkaldes i mus ved intraperitoneal (i.p.) immunisering med hapten-konjugeret model antigener TNP-KLH (i alun) og TNP-polysaccharid (i PBS), henholdsvis. For at fremkalde TD hukommelse svar, gives en booster immunisering af TNP-KLH i alun 3 uger efter den første vaccination med den samme antigen/adjuvans. Musen sera er høstet på forskellige tidspunkter før og efter immunisering. Total serum Ig niveauer og TNP-specifikke antistoffer er efterfølgende kvantificeres ved hjælp af Ig isotypen-specifikke Sandwich og indirekte ELISA, henholdsvis. For korrekt kvantificere serumkoncentrationen af hver Ig isotypen, skal prøverne fortyndes tilstrækkeligt til at passe inden for det lineære område af standard kurver. Ved hjælp af denne protokol, har vi konsekvent opnået pålidelige resultater med høj specificitet og sensitivitet. Når de anvendes i kombination med andre komplementære metoder såsom flowcytometri, i vitro kultur af milt B-celler og immunhistokemisk vil farvning (IHC), denne protokol give forskere en omfattende forståelse af antistof svar i en given eksperimentelle indstilling.
B-lymfocytter er den vigtigste aktør i LUN Immunitet og den eneste celletype i pattedyr, der er i stand til at producere antistoffer, også betegnes som immunoglobuliner (Ig)1,2. Antistoffer udskilles af B-celler giver et formidabelt forsvar mod invaderende patogener via forskellige mekanismer, herunder neutralisering, hjælp og komplement aktivering, fører til beskyttende immunitet3. Sekretion af antistoffer af B-celler er kun opnås efter fuld aktivering af specifikke B-celler, der normalt kræver to særskilte signaler3. Signal 1 relæsendes af direkte binding af antigen (Ag) til B-celle receptoren (BCR) udtrykkes på overfladen af specifikke naive B celler3. Afhængigt af kilden til Signal 2, kan B-celle aktivering opdeles i thymus-afhængige (TD) eller thymus-uafhængig (TI)3,4. En TD antigen svar tilbydes Signal 2 af aktiverede beslægtet CD4 T hjælper (TH) celler, der udtrykker CD154, ligand for den co-stimulatory receptor CD40 udtrykt på B celler1,2,3. En TI antigen svar, Signal 2 kommer fra enten engagement af Toll-lignende receptorer (TLRs for type 1 TI Ag) eller omfattende cross-linking af oplysningspligt (i tilfælde af type 2 TI Ag) på B-celler3,4. Type 1 TI (TI-1) antigener er mikrobielle ligander af TLRs, herunder bakteriel lipopolysaccharides (LPS), viral RNA’er, og mikrobielle CpG DNA4,5. Type 2 TI (TI-2) antigener har hyppigt gentagne struktur, og er i stand til at levere langvarig og vedvarende signalerer til B-celle af flere cross-linking af referencematerialer4,6. Typiske eksempler på TI-2 antigener omfatter pneumokok polysaccharider og hapten-konjugeret polysaccharid6,7. Både TD og TI antigener kan fremkalde robust antigen-specifikke IgM svar og kan også fremkalde produktion af isotype-switched antistoffer (IgG, IgA og IgE) ved hjælp af antigen præsentere celler (PMV’er) såsom dendritiske celler (DCs)1 ,2,3. Desuden både TD og TI antigener er stand til at inducere hukommelse svar ved hjælp af pansrede mandskabsvogne, men TD antigener er mere effektive på overtalelse hukommelse B-celle generation3,8.
I denne protokol, er TD og TI Ig svar fremkaldes i mus ved intraperitoneal (i.p.) immunisering med hapten-konjugeret model antigener 2,4,6-trinitrophenyl-Nøglehullet limpet hemocyanin (TNP-KLH) og TNP-polysaccharid (neutral, stærkt forgrenet og high-mass), henholdsvis9,10,11. TD antigener bruges normalt med en adjuvant til at øge produktionen af antistoffer12. Her i vores protokol sprøjtes TNP-KLH med alun, et almindeligt anvendte adjuvans i immunisering undersøgelser12. Andre eksempler på adjuvanser, der kan bruges fuldstændig eller ufuldstændig Freund’s adjuvans (CFA eller IFA), monophosphoryl-lipid A / trehalose dicorynomycolate (“Ribi” adjuvans) og CpG oligodeoxynucleotides, etc.13, 14. efter immunisering, mus sera er høstet på forskellige tidspunkter og TNP-specifikke antistoffer i sera er kvantificeret ved hjælp af Ig isotypen-specifikke enzym-forbundet immunosorbent assay (ELISA)9,10, 11.
ELISA er en plade-baseret analyse, der er almindeligt anvendt som en diagnostisk redskab i medicin og også som et analytisk redskab i biomedicinsk forskning15,16. Det bruges til at detektere og kvantificere analysander herunder antistoffer, hormoner, cytokiner, kemokiner, og forskellige antigener, osv. ELISA kan udføres i flere forskellige formater, herunder direkte, indirekte, sandwich og konkurrencedygtige ELISA15,16. I almindelighed, indebærer det immobilisering af antigen til en fast overflade, normalt en 96-brønd mikrotiter plade, der er inkuberes med en primær antistof. Efter inkubationen er den ubundne antistof skyllet væk. I en direkte ELISA, er det primære antistof direkte konjugeret med et enzym (typisk peberrodsperoxidase eller alkalisk fosfatase), der kan Kløve et kromogent substrat for at give en synlig farveændring opdaget af en signal-påvisning instrument som en Spektrofotometer15,16. Derimod hvis en enzym-forbundet sekundær antistof bruges til at binde det primære antistof, betragtes så dette som en indirekte ELISA15,16. Direkte ELISA er hurtigere indirekte ELISA er mere følsomme15,16. I en sandwich ELISA, pladerne er belagt med en “fange” antistof bruges til at immobilisere antigener af interesse i prøverne, og derefter de erobrede antigen kan påvises ved en anden “opdagelse” antistof i en direkte eller indirekte måde15, 16. Sandwich ELISA tilbyder høj specificitet da antigen påvises ved to forskellige antistoffer af antigenet. I en konkurrerende ELISA, konkurrencen er etableret mellem de prøve og plade-bundet antigen for binding til det primære antistof og derefter antigen koncentration i prøven er kvantificeret ved at måle reduktionen af signal fra underlaget 15 , 16. konkurrerende ELISA kan udføres ved hjælp af den ovenfor nævnte direkte eller indirekte format og er nyttigt til påvisning af små antigener med kun én epitop15,16.
Alternative teknikker til måling af antistoffer omfatter radio-immunassay (RIA), electrochemiluminescence (ECL) analyse og overflade plasmon resonans (SPR) assay17. RIA var den første immunassay udviklet at foranstaltninger tilstedeværelsen af et antigen (eller antistof) med høj specificitet og sensitivitet ved hjælp af radiolabeled reagenser18,19. Men på grund af bekymringer af radioaktive giftighed, bortskaffelsesomkostninger, holdbarhed og særlige licenser til at arbejde med radioaktive materialer, ELISA er en bedre og mere bekvem teknik for fælles bruger20,21. ECL er et meget følsomt assay hvor kemiluminescens reaktioner er indledt ved hjælp af elektricitet for at generere meget reaktive arter fra stabil prækursorer på overfladen af en elektrode, og kan bruges til at måle mængden af analysander (såsom antigener eller antistoffer)22. Men ECL kræver et særligt instrument og dermed så bredt anvendes ikke som ELISA23. SPR er en direkte analyse, der kan bruges til at måle bindingen af ligander (fx., antistoffer) til immobiliseret molekyler (fx., antigener) på en sensor chip overflade24. SPR registrerer interaktioner i realtid meget specifikt og kræver ikke brug af mærkede reagenser som i ELISA. Men SPR også kræver et særligt udstyr og har lavere følsomhed end ELISA17. I betragtning af begrænsningerne af de alternative metoder, er ELISA den mest passende og praktisk teknik til vores formål i denne protokol. Her, beskriver vi brugen af sandwich ELISA til analyse af samlede Ig isotypen niveauer og procedurer af indirekte ELISA til analyse af antigen-specifikke Ig isotypes.
Her beskriver vi protokollen til karakterisering af TD og TI Ig isotypen svar i mus ved hjælp af ELISA. Vellykket gennemførelse af denne protokol kræver anvendelse af materialer, der er angivet i tabel 1, herunder ELISA assay plader, immunisering Ags, mus Ig isotypen-specifikke antistoffer og standarder. Pleje bør tages til at undgå at bruge vævskultur behandlet plader til ELISA. Fortyndinger af standarder og serumprøver skal gjort i separate ubehandlet plader (runde-bund) og derefter tilføjes i …
The authors have nothing to disclose.
Denne undersøgelse blev støttet af de nationale kontorer i sundhed tilskud R01 CA158402 (P. Xie) og R21 AI128264 (P. Xie), Department of Defense give W81XWH-13-1-0242 (P. Xie), en Pilot Award fra Cancer Institute of New Jersey gennem tilskud antal P30CA072720 fra National Cancer Institute (P. Xie), en Busch biomedicinsk Grant (P. Xie), en Victor Stollar Fellowship (A. Lalani), og en Anne B. og 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 |