Summary

Détermination de la puissance Relative d’un anticorps Monoclonal Anti-TNF (mAb) de neutralisants TNF en utilisant une méthode de Bioanalytical In Vitro

Published: September 16, 2017
doi:

Summary

Un protocole pour la détermination de l’activité anti-apoptotique relative d’un anti-TNFα mAb en utilisant un mécanisme de neutralisation avec cellules WEHI 164 est présenté ici. Ce protocole est utile pour comparer la force de la neutralisation des molécules différentes avec les mêmes fonctionnalités biologiques.

Abstract

Ce protocole indique la mesure de la neutralisation de l’activité apoptotique de TNFα dans un modèle murin de cellulaire des fibroblastes (WEHI 164) à l’aide d’un ACM anti-TNFα. En outre, ce protocole peut être utilisé pour évaluer les autres molécules anti-TNFα, telles que les protéines de fusion. Le modèle cellulaire utilisé ici est sensible à l’apoptose induite par le TNFα lorsqu’un facteur de stress supplémentaire est induit dans des conditions de culture cellulaire (p. ex., privation de sérum). Cette procédure illustre comment exécuter cet essai analytique, mettant en évidence les opérations clées concernant la préparation des échantillons, dilution de la cellule, induction de l’apoptose et des mesures spectrophotométriques qui sont essentielles pour assurer des résultats positifs. Ce protocole révèle les conditions de meilleur performances relatives à l’induction de l’apoptose et efficace signal enregistrement, conduisant à des valeurs d’incertitude faible.

Introduction

Activité biologique est la mesure quantitative de l’activité biologique basée sur les attributs de produit dosé qui sont liés aux propriétés biologiques pertinentes, alors que la quantité (exprimée en masse) est une mesure physico-chimiques de la teneur en protéines. Tests d’activité, ainsi que d’autres méthodes d’analyse, sont effectuées dans le cadre de conformité de produit, la stabilité et des études de comparabilité. En ce sens, les mesures de puissance sont utilisées afin de démontrer que les lots de produit respectent les attributs qualité critiques (CQA) ou les critères d’acceptation pendant toutes les phases des essais cliniques et après approbation du marché.

L’apoptose est mort cellulaire programmée, naturellement lorsque les cellules sont infectées par un virus, ou quand les cellules sont stressées par l’environnement facteur que compromis cellulaires la viabilité et la fonction1,2. Entre autres, l’inhibition de l’apoptose, ou la neutralisation biologique, est l’un des mécanismes thérapeutiques principalement connues du mAbs, particulièrement dans le traitement des maladies chroniques comme les maladies inflammatoires à médiation immunitaire. Molécules anti-TNFα exercent leurs propriétés thérapeutiques en bloquant l’interaction du facteur de nécrose tumorale alpha (TNFα) avec le p55 et p75 cellule récepteurs de surface3, empêchant ainsi les voies de signaux qui conduisent finalement à l’apoptose cellulaire.

TNFα peut produire une inflammation dans certaines maladies chroniques4. TNFα est faussement sécrétée dans le milieu extracellulaire par les macrophages, qui sont les sentinelles du système immunitaire inné et les principaux acteurs dans ce genre de maladie5. Comme un chemin d’accès commun, déréglementation de TNFα est associée à la pathogenèse de ces maladies. Sans contrôle et sous induction constante et stress cellulaire, TNFα induit la dégénérescence des cellules mort et tissus, conduisant finalement à la polyarthrite rhumatoïde, maladie de Crohn et autres profils pathologiques6.

Antagonistes du TNF qui bloquent l’interaction entre TNF et ses récepteurs ont servi plus en plus comme un traitement efficace pour réduire les symptômes et entraver la progression de ces maladies. De nos jours, les médicaments anti-TNFα sont largement utilisés pour contrôler la concentration systémique de cette cytokine, empêchant ainsi davantage de la dégénérescence des tissus impliqués. En ce sens, il est impératif de fournir un bioessai fiable et reproductible pour décrire la capacité spécifique d’un médicament d’atteindre son effet biologique.

Dans ce protocole, critique étapes identifiées lors de l’élaboration d’un test de neutralisation-pour la mesure de succès de l’activité biologique sont mises en évidence, avec un accent particulier sur les compétences nécessaires pour exécuter la méthode bio-analytique. Cette méthode bio-analytique fournit des informations utiles de comparabilité entre les différents lots ou anti-TNFα médicaments par rapport à une substance de référence testé cliniquement.

Protocol

1. préparation des supports et des Solutions préparer le milieu de culture : RPMI-1640 avec 10 % FBS, pH 7.4. Milieu de culture pour le dosage Prepare : RPMI 1640-sans rouge de phénol, mais avec 1 % FBS, pH 7.4. Préparer la solution de lavage de cellule : solution de SPD Mg et Ca-sans EDTA de 0,02 %, pH 7,4. Préparer la solution de détachement cellulaire : 0,125 % trypsine avec 1 mM EDTA. <li…

Representative Results

Graphique de la relation dose-effet (avec contrôles) La figure 1 représente la réponse de luminescence versus la concentration du mAb. Cette fonction sigmoïde exemplifie la caspase 3 et 7 rejets dans le milieu de culture de dosage en raison de la lyse cellulaire. La mort cellulaire est renforcée par la privation de sérum ainsi TNFα induction de signalisation. Par conséquent, la molécule anti-TNFα (mAb) interagit avec la cytokine…

Discussion

Cette caractérisation permet de déterminer a priori le comportement biologique d’une molécule en cours d’élaboration avant et coûteux essais cliniques sont menés. Il est également utile pour la libération de lot d’un médicament approuvé. Il est à noter que ces tests sont utiles pour déterminer si une molécule possède un effet biologique adéquat concernant son mécanisme d’action. La méthode bio-analytique présentée dans ce tutoriel est cruciale à la comparaison de molécules différent…

Disclosures

The authors have nothing to disclose.

Acknowledgements

Ce travail a été soutenu par le Conseil National de la Science et technologie (CONACYT), le Mexique accorde le PEI CONACYT 2015 220333, sans participation à la conception de l’étude.

Materials

WEHI 164 ATCC CRL-1751 Fibrosarcoma cells from Mus musculus
RPMI-1640 Medium ATCC 30-2001 Store medium at 2 °C to 8 °C
RPMI 1640 Medium, no phenol red GIBCO 11835-030 Store medium at 2 °C to 8 °C
Trypsin-EDTA(0.25%),phenol red GIBCO 25200-056 Store medium at -10 °C to -20 °C
DPBS, no calcium, no magnesium GIBCO 14190-136 Store medium at 2 °C to 8 °C
Recombinant Human TNF-alpha Protein R&D Systems 210-TA-020 Store at -20 °C to -70 °C
Fetal Bovine Serum (U.S), Super Low IgG HyClone SH3089803 Store at -10 °C to -20 °C
Fetal Bovine Serum (U.S.), Characterized HyClone SH3007103 Store at -10 °C to -20 °C
Caspase-Glo 3/7 Assay kit Promega G8093 Store the Caspase-Glo. 3/7 Substrate and Caspase-Glo. 3/7 Buffer at –20 ºC protected fromLight
EDTA, Disodium Salt, Dihydrate, Crystal, A.C.S. Reagent J.T.Baker 8993-01
Sample mAb Adalimumab Probiomed NA Final concentrations in the microplate are:  0.666, 0.333, 0.167, 0.111, 0.083, 0.056, 0.042, 0.028, 0.014 and 0.004 μg/mL
Reference and Control mAb Adalimumab Abbvie NA Final concentrations in the microplate are:  0.666, 0.333, 0.167, 0.111, 0.083, 0.056, 0.042, 0.028, 0.014 and 0.004 μg/mL
Microplate Reader Molecular Devices 89429-536 SpectraMax M3 Multi-Mode
Microplate reader Software  Molecular Devices SoftMax Pro 6.3 GxP
Incubator  Revco  30482 Revco RNW3000TABB Forced-Air CO2
Laminar Flow Hood  The Baker Company   200256 Baker SG603A-HE | High Efficiency, Class II Type A2          

References

  1. Elmore, S. Apoptosis: A Review of programmed cell death. Toxicol Patho. 35 (4), 495-516 (2007).
  2. Darwish, R. S. Regulatory mechanisms of apoptosis in regularly dividing cells. Cell Health Cytoskelet. 2 (1), 59-68 (2010).
  3. Tracey, D., et al. Tumor necrosis factor antagonist mechanism of action: A comprehensive review. Pharmacol Ther. 117 (2), 244-279 (2008).
  4. Körner, H., Sedgwick, J. Tumour necrosis factor and lymphotoxin: Molecular aspects and role in tissue-specific autoimmunity. Immunol Cell Biol. 74 (5), 465-472 (1996).
  5. Wong, M., et al. TNFa blockade in human diseases: Mechanisms and future directions. Clin Immunol. 126 (2), 121-136 (2008).
  6. Furst, D. E., Wallis, R., Broder, M., Beenhouwer, D. O. Tumor necrosis factor antagonists: different kinetics and/or mechanisms of action may explain differences in the risk for developing granulomatous infection. Semin Arthritis Rheum. 36 (3), 159-167 (2006).
  7. Karvinen, J., et al. Homogeneous time-resolved fluorescence quenching assay (LANCE) for caspase-3. J Biomol Screen. 7 (3), 223-231 (2002).
  8. Ren, Y. G., et al. Differential regulation of the TRAIL death receptors DR4 and DR5 by the signal recognition particle. Mol Biol Cell. 15 (11), 5064-5074 (2004).
  9. Sud, D., Bigbee, C., Flynn, J. L., Kirschner, D. E. Contribution of CD8+ T cells to control of Mycobacterium tuberculosis infection. J Immunol. 176 (7), 4296-4314 (2006).
  10. Strober, W. Trypan blue exclusion test of cell viability. Curr Protoc Immunol. Apendix 3, 3 (2001).
  11. Ramasubramanyan, N., et al. . Low acidic species compositions and methods for producing and using the same. 1, (2014).
  12. Masters, J. R., Stacey, G. N. Changing medium and passaging cell lines. Nat Protoc. 2 (9), 2276-2284 (2007).
  13. Eskandari, M. K., Nguyen, D. T., Kunkel, S. L., Remick, D. G. WEHI 164 subclone 13 assay for TNF: sensitivity, specificity, and reliability. Immunol Invest. 19 (1), 69-79 (1990).
  14. Hora, M. S., Rana, R. K., Smith, F. W. Lyophilized formulations of recombinant tumor necrosis factor. Pharm Res. 9 (1), 33-36 (1992).
  15. Ponnappan, S., Ponnappan, U. Aging and immune function: molecular mechanisms to interventions. Antiox Redox Signal. 14 (8), 1551-1585 (2011).
  16. Matsumaru, K., Ji, C., Kaplowitz, N. Mechanisms for sensitization to TNF-induced apoptosis by acute glutathione depletion in murine hepatocytes. Hepatology. 37 (6), 1425-1434 (2003).
  17. Camacho-Villegas, T., Mata-Gonzalez, T., Paniagua-Solis, J., Sanchez, E., Licea, A. Human TNF cytokine neutralization with a vNAR from Heterodontus francisci shark: a potential therapeutic use. mAbs. 5 (1), 80-85 (2013).
  18. Männel, D. N., Falk, W. Optimal induction of tumor necrosis factor production in human monocytes requires complete S-form lipopolysaccharide. Infect Immun. 57 (7), 1953-1958 (1989).
  19. Lis, K., Kuzawińska, O., Bałkowiec-Iskra, E. Tumor necrosis factor inhibitors-state of knowledge. Arch Med Sci. 10 (6), 1175-1185 (2014).

Play Video

Cite This Article
Tierrablanca-Sánchez, L., Pérez Medina Martínez, V., Ramírez Ibañez, N. D., Pérez Ramírez, N. O., Flores Ortiz, F. L., Medina-Rivero, E. Determination of the Relative Potency of an Anti-TNF Monoclonal Antibody (mAb) by Neutralizing TNF Using an In Vitro Bioanalytical Method. J. Vis. Exp. (127), e55376, doi:10.3791/55376 (2017).

View Video