Summary

Einem zellfreien Assay System Schätzung der neutralisierende Wirkung von GM-CSF Antikörper mit rekombinanten löslichen GM-CSF-Rezeptor

Published: June 27, 2011
doi:

Summary

Wir haben eine zellfreie Rezeptorbindungstest, um die Bindung von Granulozyten-Makrophagen-Kolonie-stimulierender Faktor (GM-CSF) an die Rezeptoren zu schätzen. Es ermöglicht uns, kompetitive Hemmung des biotinylierten GM-CSF-Bindung an löslichen GM-CSF-Rezeptor alpha von GM-CSF Autoantikörper mit ausgezeichneter Reproduzierbarkeit zu bewerten.

Abstract

Hintergrund: Bisher haben wir gezeigt, dass neutralisierende Wirkung, nicht aber die Konzentration von GM-CSF Autoantikörper wurde mit dem Schweregrad der Erkrankung bei Patienten mit Autoimmun-pulmonale Alveolarproteinose (PAP) 1-3 korreliert. Als Aufhebung der GM-CSF-Bioaktivität in der Lunge ist die wahrscheinliche Ursache für Autoimmunerkrankungen PAP 4,5, ist es das Versprechen, die neutralisierende Wirkung des GM-CSF Autoantikörper für die Beurteilung der Schwere der Erkrankung bei jedem Patienten mit PAP zu messen.

Bis jetzt hat neutralisierende Wirkung von GM-CSF-Autoantikörpern durch die Auswertung der Wachstumshemmung von menschlichen Knochenmarkzellen oder TF-1-Zellen mit GM-CSF stimuliert 6-8 bewertet. Im Tierversuch System, jedoch ist es oft problematisch, verlässliche Daten sowie die Daten aus verschiedenen Laboratorien zu vergleichen, aufgrund der technischen Schwierigkeiten bei der Aufrechterhaltung der Zellen in einem konstanten Zustand zu erhalten.

ZIEL: GM-CSF imitieren Bindung an GM-CSF-Rezeptor auf der Zelloberfläche mit zellfreien Rezeptor-Bindungs-Assays.

Methoden: Transgene Seidenraupen-Technologie wurde für den Erhalt einer großen Menge für rekombinante, lösliche GM-CSF-Rezeptor alpha (sGMRα) mit hoher Reinheit 9-13 aufgetragen. Das rekombinante sGMRα war in der hydrophilen Sericin Schichten von Seidenfäden, ohne auf die Seidenproteine ​​verschmolzen enthalten, und somit können wir leicht aus den Kokons in guter Reinheit Extrakt mit neutralen wässrigen Lösungen 14,15. Glücklicherweise sind die Oligosaccharid-Strukturen, die entscheidend für die Bindung mit GM-CSF sind, mehr Ähnlichkeit mit den Strukturen des menschlichen sGMRα als die von anderen Insekten oder Hefen hergestellt.

ERGEBNISSE: Die zellfreien Testsystem mit sGMRα ergaben die Daten mit hoher Plastizität und Zuverlässigkeit. GM-CSF-Bindung an sGMRα war dosisabhängig gehemmt durch polyklonale GM-CSF Autoantikörper in ähnlicher Weise wie die Biotest mit TF-1-Zellen, was darauf hinweist, dass unser neues zellfreien Testsystem mit sGMRα mehr nützlich für die Messung von neutralisierenden Aktivität ist von GM-CSF-Autoantikörpern als der Bioassay-System mit TF-1 Zelle oder menschliche Knochenmarkszellen.

FAZIT: Wir haben einen zellfreien Assay quantifiziert die neutralisierende Kapazität von GM-CSF Autoantikörper.

Protocol

1. Produktion und Aufreinigung von sGMRα Amplify cDNA von sGMRα aus menschlicher Plazenta-cDNA-Bank mittels Polymerase-Kettenreaktion (PCR). Dann werden 50 Basis-5'-UTR-Sequenz von Baculovirus-Polyhedrin Ende und 27 Basis-Codierung RGS His-tag an das 3'-Ende der PCR Amplikon von einer anderen PCR. Legen Sie die amplifizierte PCR-Produkt in ein Plasmid pMSG1.1MG. Inject das Konstrukt psGMR/M1.1MG mit dem Helfer-Vektor pHA3PIG in Eier der Seidenraupe PND-w1 Belastung. </l…

Discussion

Die zellfreien Assay schätzte die neutralisierende Wirkung des GM-CSF-Autoantikörpern mit ausgezeichneter Reproduzierbarkeit und Schnelligkeit. Die Bindung der Hemmung durch GM-CSF Autoantikörper oder Serum des Patienten IgG-Fraktionen wurde durch diesen Test ausgewertet. Die Daten zeigten eine Korrelation zwischen der Bindung Hemmung der zellfreien Assay und die Wachstumshemmung von einem Bioassay mit TF-1 Zellen. Der Bioassay wurde vielfach genutzt, sondern beherbergt Schwierigkeiten beim Vergleich der Daten zwisch…

Disclosures

The authors have nothing to disclose.

Acknowledgements

Wir sind sehr dankbar, K. Nakagaki, Dr. H. Ishii, Dr. K. Suzuki, A. Yamagata, K. Oofusa für ihre wertvollen Beiträge.

Materials

Name of reagent Company Catalog # Comments
human placenta cDNA library Takara
Nickel affinity column GE Healthcare 17-5247-01
biotin hydrazide (EZ-Link Biotin Hydrazide) PIERCE 21339
rhGM-CSF (leukine) Genzyme Corporation
Nunc Immobilizer Amino Nalge Nunc International 436007
Monoclonal Anti-polyHistidine antibody produced in mouse Sigma-Aldrich H1029 0.2ml
blocking solution (StabilCoat) Surmodics SC01-1000 1000ml
ZyMAX Streptavidin-AP Conjugate Invitrogen 43-8322
CDP-Star Ready-to-Use With Sapphire-II Applied Biosystems T2214
chemiluminescence plate reader BERTHOLD TECHNOLOGIES TriStar LB 941

References

  1. Arai, T. Serum neutralizing capacity of GM-CSF reflects disease severity in a patient with pulmonary alveolar proteinosis successfully treated with inhaled GM-CSF. Respir Med. 98, 1227-1230 (2004).
  2. Tazawa, R. Granulocyte-macrophage colony-stimulating factor and lung immunity in pulmonary alveolar proteinosis. Am J Respir Crit Care Med. 171, 1142-1149 (2005).
  3. Inoue, Y. Characteristics of a large cohort of patients with autoimmune pulmonary alveolar proteinosis in Japan. Am J Respir Crit Care Med. 177, 752-762 (2008).
  4. Uchida, K. High-affinity autoantibodies specifically eliminate granulocyte-macrophage colony-stimulating factor activity in the lungs of patients with idiopathic pulmonary alveolar proteinosis. Blood. 103, 1089-1098 (2004).
  5. Sakagami, T. Human GM-CSF autoantibodies and reproduction of pulmonary alveolar proteinosis. N Engl J Med. 361, 2679-2681 (2009).
  6. Raines, M. Identification and molecular cloning of a soluble human granulocyte-macrophage colony-stimulating factor receptor. Proc Natl Acad Sci U S A. 88, 8203-8207 (1991).
  7. Williams, W., VonFeldt, J., Rosenbaum, H., Ugen, K., Weiner, D. Molecular cloning of a soluble form of the granulocyte-macrophage colony-stimulating factor receptor alpha chain from a myelomonocytic cell line. Expression, biologic activity, and preliminary analysis of transcript distribution. Arthritis Rheum. 37, 1468-1478 (1994).
  8. Prevost, J. Granulocyte-macrophage colony-stimulating factor (GM-CSF) and inflammatory stimuli up-regulate secretion of the soluble GM-CSF receptor in human monocytes: evidence for ectodomain shedding of the cell surface GM-CSF receptor alpha subunit. J Immunol. 169, 5679-5688 (2002).
  9. Iizuka, M. Production of a recombinant mouse monoclonal antibody in transgenic silkworm cocoons. FEBS J. 276, 5806-5820 (2009).
  10. Iizuka, M., Tomita, M., Shimizu, K., Kikuchi, Y., Yoshizato, K. Translational enhancement of recombinant protein synthesis in transgenic silkworms by a 5′-untranslated region of polyhedrin gene of Bombyx mori Nucleopolyhedrovirus. J Biosci Bioeng. 105, 595-603 (2008).
  11. Zou, W., Ueda, M., Yamanaka, H., Tanaka, A. Construction of a combinatorial protein library displayed on yeast cell surface using DNA random priming method. J Biosci Bioeng. 92, 393-396 (2001).
  12. Tamura, T. Germline transformation of the silkworm Bombyx mori L. using a piggyBac transposon-derived vector. Nat Biotechnol. 18, 81-84 (2000).
  13. Tomita, M. Transgenic silkworms produce recombinant human type III procollagen in cocoons. Nat Biotechnol. 21, 52-56 (2003).
  14. Ogawa, S., Tomita, M., Shimizu, K., Yoshizato, K. Generation of a transgenic silkworm that secretes recombinant proteins in the sericin layer of cocoon: production of recombinant human serum albumin. J Biotechnol. 128, 531-544 (2007).
  15. Tomita, M. A germline transgenic silkworm that secretes recombinant proteins in the sericin layer of cocoon. Transgenic Res. 16, 449-465 (2007).
  16. Kitamura, T. Idiopathic pulmonary alveolar proteinosis as an autoimmune disease with neutralizing antibody against granulocyte/macrophage colony-stimulating factor. J Exp Med. 190, 875-880 (1999).
  17. Tanaka, N. Lungs of patients with idiopathic pulmonary alveolar proteinosis express a factor which neutralizes granulocyte-macrophage colony stimulating factor. FEBS Lett. 442, 246-250 (1999).
  18. Brown, C., Pihl, C., Murray, E. Oligomerization of the soluble granulocyte-macrophage colony-stimulating factor receptor: identification of the functional ligand-binding species. Cytokine. 9, 219-225 (1997).
  19. Urano, S. A cell-free assay to estimate the neutralizing capacity of granulocyte-macrophage colony-stimulating factor autoantibodies. J Immunol Methods. 360, 141-148 (2010).
  20. Hayashida, K. Molecular cloning of a second subunit of the receptor for human granulocyte-macrophage colony-stimulating factor (GM-CSF): reconstitution of a high-affinity GM-CSF receptor. Proc Natl Acad Sci U S A. 87, 9655-9659 (1990).
  21. Hansen, G. The structure of the GM-CSF receptor complex reveals a distinct mode of cytokine receptor activation. Cell. 134, 496-507 (2008).
check_url/2742?article_type=t

Play Video

Cite This Article
Urano, S., Tazawa, R., Nei, T., Motoi, N., Watanabe, M., Igarashi, T., Tomita, M., Nakata, K. A Cell Free Assay System Estimating the Neutralizing Capacity of GM-CSF Antibody using Recombinant Soluble GM-CSF Receptor. J. Vis. Exp. (52), e2742, doi:10.3791/2742 (2011).

View Video