Персонализированные пептид массивы для обнаружения Alloantibodies HLA в трансплантации
Summary
Несоответствия в человеческий лейкоцитарный антиген (HLA) последовательности между органа доноров и получателей пары являются основной причиной антител опосредованной отторжения при трансплантации. Здесь мы представляем использование пользовательских антигена массивов, которые основаны на индивидуальных доноров HLA последовательности зондировать alloantibodies HLA анти доноров в орган получателей.
Abstract
В трансплантации органов функции и долговечность трансплантат критически полагаются на успех управления иммунологические неприятие реактивностью против Человеческие лейкоцитарные антигены (HLA). Гистосовместимости руководящие принципы основаны на лабораторных испытаний анти HLA иммунитета, который представляет либо как существующие или de novo генерируется HLA антитела, которые представляют собой основные трансплантации барьер. Текущий тесты строятся на один антиген бусины (НКС) платформы, с помощью фиксированного набора ~ 100 предварительно рекомбинантных антигенов HLA зонда трансплантации сера. Однако в организме человека существует гораздо больше различных типов HLA, с не двух лиц за исключением однояйцевых близнецов, которые могут совместно использовать то же сочетание HLA последовательностей. В то время как передовые технологии для HLA набрав и сразу sequencing точно может захватить любые несоответствия в последовательности ДНК между донором и получателя HLA, SAB assay, благодаря его ограниченное разнообразие в последовательности представление, не может точно обнаружить alloantibodies специально против Хла несоответствия доноров. Мы стремились разработать дополнительный метод, используя различные технологии для обнаружения и характеризуют HLA антитела анти доноров на персональной основе. Средство проверки является массивом пользовательских пептидов доноров HLA-производные последовательностей для зондирования сыворотки после трансплантации органа получателя для оценки риска для антител опосредованной отказа. В одном массиве для одной пары донор реципиент до 600 уникальных пептиды принимаются на основании донора HLA белковых последовательностей, каждый пептид, проведение по крайней мере один из несовпадающие остатков в последовательности 15-амино кислоты. В наших экспериментальных экспериментов для сравнения антигена шаблоны для до и после трансплантации сывороток на эти массивы мы смогли обнаружить анти HLA сигналы с разрешением, что также позволило нам выявить иммунные epitopes участвующих. Эти персонализированные антигена массивы позволяют с высокой разрешающей способностью обнаружения доноров специфические epitopes HLA в трансплантации.
Introduction
Заместительной терапии в орган, который регулярно проводится по всему миру позволила спасти миллионы человеческих жизней. Твердых трансплантации происходит в приблизительно 100 пациентов на миллион человек в США ежегодно, хотя большее число по-прежнему находятся на очереди для получения донорских органов из-за острой нехватки питания (согласно информации, представленной органом Закупки и трансплантации сети – OPTN/UNOS: optn.transplant.hrsa.gov). Трансплантации высоко регулируется с целью сокращения отходов органа и спасти жизни, но в эффективности ограничены научные инструменты, используемые для информирования этих правил. К примеру, научное сообщество полностью признает высоко полиморфный государства молекул HLA и точные генетические тесты ДНК с помощью разрешением ввод и ввод на основе последовательности (SBT) были разработаны в последние годы1, 2. Однако, методы тестирования alloantibody пока не удалось производить огромное разнообразие индивидуальных последовательностей HLA как антиген зонды. Стандартный тест сегодня использует неизменный группа ~ 100 аллельные антигенов, которые состоят из общих вариантов HLA, A, B, C, DQ, DP и DR последовательностей в человеческие популяции3,4,5,6. Часто, фактической доноров HLA последовательности не включаются в панели теста, заставляя трансплантации врачей и хирургов вывести доноров конкретных реактивности, основанные на общих сходство между фактической последовательности донора и соответствующих «стандарты» в тестовый набор7,8. Следовательно иногда бывает сложно сделать надежную оценку неприятие риска на основе антител теста результаты9,10,,1112. Таким образом, новые лично настраиваемые тесты для alloantibodies являются крайне необходимых13,14.
HLA гены кодировать гистосовместимости комплекс (MHC) рецепторы, которые имеют ключевые функции в иммунных ответов6. Чтобы быть наиболее полиморфных генов в геноме человека6известны HLA гены. Из-за быстрого прогресса в ДНК секвенирования генов HLA, новые аллельные варианты стратегий (или просто называют аллели) в настоящее время обнаружены взрывные темпы15,16. По марта 2017 16,755 проверенных аллели был сдан в базе данных IMGT/HLA (http://www.ebi.ac.uk/ipd/index.html), из которых 12,351 были класса я и 4,404 были класса II групп. В противоположность только чуть более 100 различных аллелей представлены в assay Стандартный одноместный антиген бусины (НКС), который обычно используется для обнаружения alloantibodies в трансплантации. SAB метод построен на платформе Luminex, с помощью проточной цитометрии. Так как assay использует неизменный набор антигенов, помимо незначительных партии к партии вариативности в производстве, антисыворотка тест может быть энергично стандартизирована через отдельных лиц и через5лабораторий. Однако, этот тест не может захватить все alloantibodies разработаны специально против доноров аллелей, особенно при отсутствии последовательности доноров от САБ. Хотя пользовательские производства антигенов доноров на основе истинной последовательности желательны, остаются технические проблемы в рационализации необходимых производство и процедур тестирования.
Мы недавно описал альтернативной методологии в технико-пересадка почки субъектов17. Метод используется пептидные антигены в формате массива, который для зондирования до и после трансплантации сера отдельных субъектов. Каждый массив была специально построена с использованием местом синтеза метод18,19,20,21,22,23 , производит пептидные антигены, каждый 15 аминокислоты в длину, полностью основан на соответствующих органа доноров HLA аллелей a, B, C, DQA1, DQB1 и DRB1. ПЯТНО синтез эксплуатируется на мембрану целлюлозы с использованием стандартного Fmoc химия22 и может производить сотни пользовательских пептидов параллельно с полностью автоматизированной робототехническая система19,21. Массив мембраны может выдержать несколько раундов зачистки и reprobing циклов. В нашем ретроспективное исследование17мы обнаружили изменения в структурах антигена с антисыворотками хранимых трансплантации, собранных в ряды (то есть, до и после трансплантации). Здесь мы описываем Технический протокол для рабочего процесса, включая массив дизайн, производство, антисыворотка зондирующего и результат анализа. Этот метод предназначен для обнаружения alloantibodies против конкретных линейных epitopes на молекулы HLA доноров трансплантации.
Protocol
Representative Results
Discussion
Дизайн месте массива, описанный здесь является для экспериментального изучения alloantibody специфичность в пересадке против антигенов HLA органа доноров. В отличие от существующих пробирного SAB, широко используется в клинике метод массива антигена имеет большое преимущество в его гибкий ди…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Мы благодарим Drs. Шон Li и Li Xing Западного университета в Канаде за их любезное содействие с местом массив производства. Мы благодарны сотрудникам на ядре гистосовместимости и всеобъемлющей трансплантации центр из Северо-Западного университета для предоставления услуг образца. Эта работа частично поддерживает вспомогательные Совет Северо-Мемориальный госпиталь и Фондом запуска факультет, предоставляемую J.J. Северо-Западного университета.
Materials
| Peptide array | INTAVIS Bioanalytical Instruments | ||
| Ethanol | Sigma-Aldrich | E7023 | |
| Ponceau S solution | Sigma-Aldrich | P7170 | |
| Non-fat milk | Bio Rad Laboratories | 1706404 | |
| TBST | Santa Cruz Biotechnology | 10711454001 | |
| Goat anti-human IgG–HRP | ThermoFisher Scientific | A18811 | |
| Clarity Western ECL Substrate | Bio Rad Laboratories | 1705061 | |
| Restore Western Blot Stripping Buffer | Thermo Scientifics | 21059 | |
| ChemiDoc gel imaging system | Bio Rad Laboratories | 1708265 |
References
- Bradshaw, R. A., Dunn, P. P. Unambiguous high resolution genotyping of human leukocyte antigens. J Immunol Methods. , (2017).
- Robinson, J., Halliwell, J. A., McWilliam, H., Lopez, R., Marsh, S. G. IPD–the Immuno Polymorphism Database. Nucleic Acids Res. 41, D1234-D1240 (2013).
- Tait, B. D. Solid phase assays for HLA antibody detection in clinical transplantation. Curr Opin Immunol. 21 (5), 573-577 (2009).
- Tait, B. D. Detection of HLA Antibodies in Organ Transplant Recipients – Triumphs and Challenges of the Solid Phase Bead Assay. Front Immunol. 7, 570 (2016).
- Gebel, H. M., Bray, R. A. HLA antibody detection with solid phase assays: great expectations or expectations too great?. Am J Transplant. 14 (9), 1964-1975 (2014).
- Horton, R., et al. Gene map of the extended human MHC. Nat Rev Genet. 5 (12), 889-899 (2004).
- Duquesnoy, R. J. HLAMatchmaker: a molecularly based algorithm for histocompatibility determination I. Description of the algorithm. Hum Immunol. 63 (5), 339-352 (2002).
- Duquesnoy, R. J., Marrari, M. HLAMatchmaker-based definition of structural human leukocyte antigen epitopes detected by alloantibodies. Curr Opin Organ Transplant. 14 (4), 403-409 (2009).
- Wedel, J., Bruneau, S., Kochupurakkal, N., Boneschansker, L., Briscoe, D. M. Chronic allograft rejection: a fresh look. Curr Opin Organ Transplant. 20 (1), 13-20 (2015).
- Rostaing, L. P., Malvezzi, P. HLA-Incompatible Kidney Transplantation–Worth the Risk?. N Engl J Med. 374 (10), 982-984 (2016).
- Gebel, H. M., Bray, R. A., Nickerson, P. Pre-transplant assessment of donor-reactive, HLA-specific antibodies in renal transplantation: contraindication vs. risk. Am J Transplant. 3 (12), 1488-1500 (2003).
- Haas, M. An updated Banff schema for diagnosis of antibody-mediated rejection in renal allografts. Curr Opin Organ Transplant. 19 (3), 315-322 (2014).
- Cecka, J. M., Reed, E. F., Zachary, A. A. HLA high-resolution typing for sensitized patients: a solution in search of a problem?. Am J Transplant. 15 (4), 855-856 (2015).
- Tambur, A. R., Claas, F. H. HLA epitopes as viewed by antibodies: what is it all about?. Am J Transplant. 15 (5), 1148-1154 (2015).
- Robinson, J., et al. The IPD and IMGT/HLA database: allele variant databases. Nucleic Acids Res. 43, D423-D431 (2015).
- Gabriel, C., et al. HLA typing by next-generation sequencing – getting closer to reality. Tissue Antigens. 83 (2), 65-75 (2014).
- Liu, P., et al. A Novel Method for Anti-HLA Antibody Detection Using Personalized Peptide Arrays. Transplant Direct. 2 (11), (2016).
- Frank, R., Overwin, H. SPOT synthesis. Epitope analysis with arrays of synthetic peptides prepared on cellulose membranes. Methods Mol Biol. 66, 149-169 (1996).
- Frank, R. The SPOT-synthesis technique. Synthetic peptide arrays on membrane supports–principles and applications. J Immunol Methods. 267 (1), 13-26 (2002).
- Amartely, H., Iosub-Amir, A., Friedler, A. Identifying protein-protein interaction sites using peptide arrays. J Vis Exp. (93), (2014).
- Kudithipudi, S., Kusevic, D., Weirich, S., Jeltsch, A. Specificity analysis of protein lysine methyltransferases using SPOT peptide arrays. J Vis Exp. (93), e52203 (2014).
- Hilpert, K., Winkler, D. F., Hancock, R. E. Peptide arrays on cellulose support: SPOT synthesis, a time and cost efficient method for synthesis of large numbers of peptides in a parallel and addressable fashion. Nat Protoc. 2 (6), 1333-1349 (2007).
- McBride, R., Head, S. R., Ordoukhanian, P., Law, M. Low-Cost Peptide Microarrays for Mapping Continuous Antibody Epitopes. Methods Mol Biol. 1352, 67-83 (2016).
- Li, S. S., Wu, C. Using peptide array to identify binding motifs and interaction networks for modular domains. Methods Mol Biol. 570, 67-76 (2009).
- Kaczmarek, I., et al. Donor-specific HLA alloantibodies: long-term impact on cardiac allograft vasculopathy and mortality after heart transplant. Exp Clin Transplant. 6 (3), 229-235 (2008).
- Claas, F. H. Clinical relevance of circulating donor-specific HLA antibodies. Curr Opin Organ Transplant. 15 (4), 462-466 (2010).
- Brown, N. K., Kheradmand, T., Wang, J., Marino, S. R. Identification and characterization of novel HLA alleles: Utility of next-generation sequencing methods. Hum Immunol. 77 (4), 313-316 (2016).
- Cino, E. A., Choy, W. Y., Karttunen, M. Conformational Biases of Linear Motifs. Journal of Physical Chemistry B. 117 (50), 15943-15957 (2013).
- Duquesnoy, R. J. Human leukocyte antigen epitope antigenicity and immunogenicity. Curr Opin Organ Transplant. 19 (4), 428-435 (2014).
- Lavinder, J. J., et al. Identification and characterization of the constituent human serum antibodies elicited by vaccination. Proc Natl Acad Sci U S A. 111 (6), 2259-2264 (2014).
- Kloetzel, P. M. Antigen processing by the proteasome. Nat Rev Mol Cell Biol. 2 (3), 179-187 (2001).
- Filippone, E. J., Farber, J. L. The Humoral Theory of Transplantation: Epitope Analysis and the Pathogenicity of HLA Antibodies. J Immunol Res. 2016, 5197396 (2016).
- Claas, F. H., Witvliet, M. D., Duquesnoy, R. J., Persijn, G. G., Doxiadis, I. I. The acceptable mismatch program as a fast tool for highly sensitized patients awaiting a cadaveric kidney transplantation: short waiting time and excellent graft outcome. Transplantation. 78 (2), 190-193 (2004).
