Summary

형광 염료와 항체 라벨은 자기 단백질 A와 단백질 G 비즈를 사용하여

Published: September 15, 2016
doi:

Summary

작은 분자와 항체를 라벨에 대한 온 – 비드 방법은 직접 세포 미디어에서 항체의 소량의 라벨 수 있습니다. 이 방법은 아민 및 티올 화학과 호환 가능하며, 병렬로 다수의 시료를 수동 또는 자동 플랫폼을 사용하여 처리 할 수​​있다.

Abstract

형광 염료, 세포 독성 약물, 방사성 추적자 같은 작은 분자 표지 항체는 필수적인 생물 의학 연구 도구, immunodiagnostics 그리고 최근과 같은 치료제이다. 작은 분자 표지 항체에 대한 전통적인 방법은 상대적으로 높은 농도로 항체를 정제 여러 투석 단계를 포함하고 처리량을 제한 필요합니다. 그러나, 항체 약물 결합체 (ADC)는 분야를 포함한 여러 응용 프로그램은, 세포 미디어에서 직접 항체의 라벨을 허용하는 새로운 방법에서 도움이됩니다. 이러한 방법은 항체, 예를 들어, 생물학적 관련 분석법에서 선별 할 수 있으며, ADC는 경우의 수용체 – 매개 된 항체 내재화 분석. 여기서는 직접 세포 배지에서 항체의 적은 양의 표지를 가능하게하는 방법 (온 비드 법)을 설명한다. 이 방법은 항체를 캡처하는 고용량 자기 단백질 A와 단백질 G 친 화성 구슬을 이용아민 또는 티올 화학 표지 된 항체의 후속 용출을 사용하여 작은 분자로 표지 하였다 셀 매체. 작은 분자에 대한 대용으로 형광 염료를 복용, 우리는 직접 아민과 티올 라벨 화학을 모두 사용하여 셀 미디어에서 세 가지 다른 마우스 항체의 온 – 비드 라벨을 보여줍니다. 단백질 A와 단백질 G 항체의 높은 결합 친화도가 높은 회수율뿐만 아니라 표지 된 항체의 순도를 보장한다. 또한, 자성 비드를 사용하여 여러 샘플 크게 라벨링 스루풋을 향상 수동으로 취급 될 수있다.

Introduction

작은 분자로 표지 된 항체는 아마도 생물학 1,2-에서 가장 일반적으로 사용되는 시약이다. 형광 염료 및 비오틴 표지 항체는 광범위하게 다른 응용 프로그램 3-6 사이, 세포 계측법 서쪽 오 점, 그리고 면역 흐름, 이미징, 면역에 사용됩니다. 방사성 표지 항체는 3,7 암의 치료를위한 새로운 옵션을 제공하고, 2 개의 ADC를 이미 치료 사용 (8) 승인 된 이미징 및 치료, 세포 독성 약물 (ADC)는 표지 항체에 광범위하게 사용을 찾을 수 있습니다. 자신의 광범위한 사용에도 불구하고, 라벨 항체의 방법은 놀라 울 정도로 변화가 없었다 일반적으로 여러 반응을 포함하고 탈염는 9 ~ 12 단계를했다. 해결 방법은 단 몇 항체가 표시 될 필요가 높은 농도로 고도로 정제 된 형태로 사용할 수있는 경우에 충분한 볼륨에서 매우 잘 작동합니다. 그러나 ADC를 같은 새로운 애플리케이션을 위해 존재하는그들은 예를 들어, 수용체 매개 항체 내재화 13-16에 대한 생물학적 관련 특성에 대한 검사를 할 수 있도록 초기 하이 브리 도마 단계에서 항체 레이블을해야합니다. 하이 브리 도마 단계에서 샘플 볼륨 항체는 낮은 농도로 발현되고 샘플들의 수는 이에 기반 솔루션 라벨링 방법이 적합하지 않다, 큰되어 제한된다.

단순화 전통적인 항체 라벨링 방법의 처리율을 향상시키기 위해 몇 가지 다른 방식은 17, 18을 제안되어있다. 하나의 방법은 표지 및 표지 반응 및 정제 된 단백질의 용출에 이어 항체를 캡처하는 비자 성 단백질을 작은 열 충전 한 화성 비드를 사용하는 것이다. 이 방법은 세포 배지로부터 직접 항체 라벨을 사용할 수 있지만, 컬럼의 사용은 힘든 일 수있다. 자기 비드 기반 방법은 최근 컬럼의 사용을 제거하고 처리량 그러나 때문에 개선이 19보고 된 바있다구슬의 능력을 결합 제한 항체, 항체의 낮은 마이크로 그램 수량 만 나노 그램이 표시 될 수 있습니다.

우리는 최근에 개발 된 고용량에게 자기 단백질 A와 단백질 G 비즈 (> 인간 IgG / 정착 구슬 ml의 20 mg)을 작은 분자 (20)와 세포 미디어에 존재하는 항체 레이블을 사용합니다. 비드의 고용량은 항체의 마이크로 그램의 수십 내지 수백 편리한 라벨되도록 비드의 신속한 자기 응답 병렬 샘플들의 다수의 취급 및 처리를 단순화한다. 작은 분자에 대한 대용으로 형광 염료를 사용하여, 우리는 방법은 아민과 티올 라벨 화학와 호환되며 라벨이 매우 순수 항체의 높은 회수율을 제공하고 있음을 보여준다.

이 프로토콜 및 첨부 영상 자기 단백질 A와 단백질 G 비드를 이용하여 세포 배지에 존재하는 마우스 항체에 비드 레이블링을 설명한다. 이 프로토콜은네 개의 섹션으로 나누어 : 1 절은 생물학적 시료에서 비드에 항체의 캡처를 설명합니다. 캡쳐 후에, 화학 제를 사용하여, 아민 또는 티올 화학 제를 사용하여 형광 색소와 항체의 표지는 각각 2 항과 제 3 항에 기재되어있다. 마지막으로, (4) 항체 농도의 계산 및 항체 비 염색하는 방법을 설명한다.

Protocol

고용량 자기 단백질 A 또는 자기 단백질 G 비즈 상 1. 항체 캡처 균일 부드러운 흔들림에 의한 자기 구슬을 다시 일시 중지합니다. 구슬을 분취 때 서스펜션 유니폼을 유지합니다. 1.5 ml의 microcentrifuge 관에 비드 슬러리의 50 μl를 추가합니다. 10 초 동안 자기 스탠드에 배치합니다. 조심스럽게 저장 버퍼를 제거합니다. 항체 결합 버퍼의 250 μl를 추가합니다. 혼합하고 10 …

Representative Results

고용량 자기 단백질 A와 단백질 G 비드를 사용하는 작은 분자로 항체를 라벨링하는 개략도는도 1에 도시되어있다. 항체 라벨 아민 화학 제를 사용하여, 예컨대, 형광 염료, G 비드 작은 분자로 표지 될 수있는 자기 단백질 캡처 리신 아미노산 또는 항체의 힌지 영역에서 환원 된 티올로 라벨 티올 화학 제를 사용하여 일차 아민. 항체 및 단백질 G 사이의 선호도 ?…

Discussion

이 연구의 목적은 작은 분자의 다양한 낮은 농도에서 세포 배지에서 본 발명의 항체를 라벨 할 수있는 방법을 개발 하였다. 항체 탐색의 초기 단계에서 항체의 다수를 허용 이러한 방법은 작은 분자 표지 및 생물학적 관련성 분석을 이용하여 선별한다. 그러한 분석은 국제화도 유사한 결합 친 화성을 가진 항체 사이에 다를 수 있습니다 수용체 매개 항체 내재화 분석이다. 따라서, 기존의 효소 결?…

Disclosures

The authors have nothing to disclose.

Acknowledgements

None.

Materials

Magne Protein A Beads Promega Corporation  G8781
Magne Protein G Beads Promega Corporation   G7471
AlexaFluor 532-SE (Succinimidyl Ester) Life Technologies A20001
AlexaFluor 532-ME (Malemide) Life Technologies A10255
AlexaFluor 647-ME (Maleimide) Life Technologies A20347
Fluorescein-ME (Maleimide) Life Technologies F-150
Magnetic Stand Promega Z5332

References

  1. Colwill, K., Graslund, S. A roadmap to generate renewable protein binders to the human proteome. Nat Methods. 8 (7), 551-558 (2011).
  2. Silverstein, A. M. Labeled antigens and antibodies: the evolution of magic markers and magic bullets. Nat Immunol. 5 (12), 1211-1217 (2004).
  3. Day, J. J., et al. Chemically modified antibodies as diagnostic imaging agents. Curr Opin Chem Biol. 14 (6), 803-809 (2010).
  4. Cunningham, R. E. Overview of flow cytometry and fluorescent probes for flow cytometry. Methods Mol Biol. 588, 319-326 (2010).
  5. Eaton, S. L., et al. A guide to modern quantitative fluorescent western blotting with troubleshooting strategies. J Vis Exp. (93), e52099 (2014).
  6. Dundas, C. M., Demonte, D., Park, S. Streptavidin-biotin technology: improvements and innovations in chemical and biological applications. Appl Microbiol Biotechnol. 97 (21), 9343-9353 (2013).
  7. Kraeber-Bodere, F., et al. Radioimmunoconjugates for the treatment of cancer. Semin Oncol. 41 (5), 613-622 (2014).
  8. Leal, M., et al. Antibody-drug conjugates: an emerging modality for the treatment of cancer. Ann N Y Acad Sci. 1321, 41-54 (2014).
  9. Drachman, J. G., Senter, P. D. Antibody-drug conjugates: the chemistry behind empowering antibodies to fight cancer. Hematology Am Soc Hematol Educ Program. 2013, 306-310 (2013).
  10. Hermanson, G. T. . Bioconjugate Techniques. , 380-382 (1996).
  11. Shrestha, D., Bagosi, A., Szollosi, J., Jenei, A. Comparative study of the three different fluorophore antibody conjugation strategies. Anal Bioanal Chem. 404 (5), 1449-1463 (2012).
  12. Vira, S., Mekhedov, E., Humphrey, G., Blank, P. S. Fluorescent-labeled antibodies: Balancing functionality and degree of labeling. Anal Biochem. 402 (2), 146-150 (2010).
  13. Isa, M., et al. High-throughput screening system to identify small molecules that induce internalization and degradation of HER2. ACS Chem Biol. 9 (10), 2237-2241 (2014).
  14. Liao-Chan, S., et al. Quantitative assessment of antibody internalization with novel monoclonal antibodies against Alexa fluorophores. PLoS One. 10 (4), e0124708 (2015).
  15. Riedl, T., van Boxtel, E., Bosch, M., Parren, P. W., Gerritsen, A. F. High-Throughput Screening for Internalizing Antibodies by Homogeneous Fluorescence Imaging of a pH-Activated Probe. J Biomol Screen. 21 (1), 12-23 (2016).
  16. Nath, N., et al. Homogeneous plate based antibody internalization assay using pH sensor fluorescent dye. J Immunol Methods. 431, 11-21 (2016).
  17. Lundberg, E., Sundberg, M., Graslund, T., Uhlen, M., Svahn, H. A. A novel method for reproducible fluorescent labeling of small amounts of antibodies on solid phase. J Immunol Methods. 322 (1-2), 40-49 (2007).
  18. Strachan, E., et al. Solid-phase biotinylation of antibodies. J Mol Recognit. 17 (3), 268-276 (2004).
  19. Dezfouli, M., et al. Magnetic bead assisted labeling of antibodies at nanogram scale. Proteomics. 14 (1), 14-18 (2014).
  20. Nath, N., Godat, B., Benink, H., Urh, M. On-bead antibody-small molecule conjugation using high-capacity magnetic beads. J Immunol Methods. 426, 95-103 (2015).
  21. Lund, L. N., et al. Exploring variation in binding of Protein A and Protein G to immunoglobulin type G by isothermal titration calorimetry. J Mol Recognit. 24 (6), 945-952 (2011).
  22. Safarik, I., Safarikova, M. Magnetic techniques for the isolation and purification of proteins and peptides. Biomagn Res Technol. 2 (1), 7 (2004).
  23. Flygare, J. A., Pillow, T. H., Aristoff, P. Antibody-drug conjugates for the treatment of cancer. Chem Biol Drug Des. 81 (1), 113-121 (2013).
  24. Shen, B. Q., et al. Conjugation site modulates the in vivo stability and therapeutic activity of antibody-drug conjugates. Nat Biotechnol. 30 (2), 184-189 (2012).
  25. Acchione, M., Kwon, H., Jochheim, C. M., Atkins, W. M. Impact of linker and conjugation chemistry on antigen binding, Fc receptor binding and thermal stability of model antibody-drug conjugates. MAbs. 4 (3), 362-372 (2012).
check_url/54545?article_type=t

Play Video

Cite This Article
Nath, N., Godat, B., Urh, M. Antibody Labeling with Fluorescent Dyes Using Magnetic Protein A and Protein G Beads. J. Vis. Exp. (115), e54545, doi:10.3791/54545 (2016).

View Video