In deze paper beschrijven we een protocol karakteriseren T-afhankelijke en T-onafhankelijke immunoglobulin (Ig) isotype reacties in muizen met behulp van ELISA. Deze methode gebruikt alleen of in combinatie met stroom cytometry onderzoekers te identificeren van verschillen in de B-cel-gemedieerde Ig isotype reacties in muizen na T-afhankelijke en T-onafhankelijke antigeen immunisatie zal toestaan.
Antilichamen, ook wel genoemd zoals immunoglobulinen (Ig), uitgescheiden door B-lymfocyten, plasmablasts/plasmacellen, Humorale immuniteit gedifferentieerde bieden een formidabele verdediging tegen invasie ziekteverwekkers via diverse mechanismen. Een belangrijk doel van vaccinatie is voor het opwekken van beschermende antigeen-specifieke antilichamen om levensbedreigende infecties te voorkomen. Zowel zwezerik-afhankelijke (TD) en zwezerik-onafhankelijke (TI) antigenen robuuste antigeen-specifiek IgM reacties kunnen uitlokken en ook de productie van isotype-switched antilichamen (IgG, IgA en IgE) kunnen veroorzaken evenals de generatie van geheugencellen B met behulp geboden door antigeen presentatie van cellen (APCs). Hier beschrijven we een protocol karakteriseren TD en TI Ig isotype reacties in muizen met behulp van de enzym-verbonden immunosorbent analyse (ELISA). In dit protocol, zijn TD en TI Ig reacties ontlokte bij muizen door intraperitoneaal (i.p.) immunisatie met hapten-geconjugeerde model antigenen TNP-HC (in aluin) en TNP-polysaccharide (in PBS), respectievelijk. Om te induceren TD geheugen reactie, wordt een booster immunisatie van TNP-HC in aluin gegeven op 3 weken na de eerste immunisatie met de dezelfde antigen/adjuvant. Muis sera worden geoogst op verschillende tijdstippen vóór en na immunisatie. Totaal serum Ig niveaus en TNP-specifieke antilichamen zijn vervolgens gekwantificeerd aan de hand van Ig isotype-specifieke Sandwich en indirecte ELISA, respectievelijk. Om correct kwantificeren de serumconcentratie van elke Ig isotype, moeten de monsters op passende wijze te passen binnen het lineaire bereik van de standaard curven worden verdund. Met behulp van dit protocol, hebben wij consequent betrouwbare resultaten verkregen met hoge specificiteit en de gevoeligheid. Wanneer gebruikt in combinatie met andere aanvullende methoden, zoals de stroom cytometry, in vitro cultuur van milt B-cellen en immunohistochemische zal kleuring (IHC), dit protocol toestaan onderzoekers een uitgebreide inzicht van antilichaam Reacties in een bepaalde experimentele setting.
B-lymfocyten zijn de belangrijkste speler in de Humorale immuniteit en het enige celtype in zoogdieren die produceren antilichamen kunnen, ook aangeduid als immunoglobulinen (Ig)1,2. Antilichamen uitgescheiden door B-cellen zorgen voor een formidabele verdediging tegen invasie ziekteverwekkers via diverse mechanismen, met inbegrip van neutralisatie, opsonization en activering van de aanvulling, wat leidt tot protectieve immuniteit3. Secretie van antilichamen door B-cellen wordt alleen bereikt na volledige activering van bepaalde B-cellen, die normaal gesproken vereist dat twee verschillende signalen3. Signaal 1 doorgegeven door directe binding van het antigeen (Ag) naar de B-cel receptor (BHG) uitgedrukt op het oppervlak van specifieke naïef B cellen3. Afhankelijk van de bron van signaal 2, kan B-cel-activatie worden onderverdeeld in zwezerik-afhankelijke (TD) of zwezerik-onafhankelijke (TI)3,4. In een reactie TD antigeen wordt signaal 2 verzorgd door geactiveerde cognaat CD4 T helper (TH) cellen, die express CD154, de ligand voor de co-stimulatory receptor interactie CD40 uitgedrukt op B cellen1,2,3. In een reactie TI antigeen signaal 2 komt uit beide betrokkenheid van Toll-like receptoren (TLRs in het geval van type 1 TI Ag) of uitgebreide cross-linking van de BCRs (in het geval van type 2 TI Ag) op de B cellen3,4. Type 1 TI (TI-1) antigenen zijn microbiële liganden van TLRs, met inbegrip van bacteriële lipopolysacchariden (LPS), virale RNAs, en microbiële CpG DNA4,5. Type 2 TI (TI-2) antigenen zeer repetitieve structuur hebben, en zijn in staat om langdurige en voortdurende signalering naar de B-cel door meerdere cross-linking van de BCRs4,6. Typische voorbeelden van TI-2 antigenen zijn pneumokokken polysacchariden en hapten-geconjugeerde polysaccharide6,7. Zowel TD en TI antigenen robuuste antigeen-specifiek IgM reacties kunnen uitlokken en kunnen ook leiden tot de productie van isotype-switched antilichamen (IgG, IgA en IgE) met de hulp die geboden door antigeen presentatie van cellen (APCs) zoals dendritische cellen (DC’s)1 ,2,3. Bovendien zowel TD en TI antigenen kunnen ertoe geheugen reacties met behulp van APCs, maar TD antigenen zijn efficiënter in inducerende geheugen B-cel generatie3,8.
In dit protocol zijn TD en TI Ig reacties ontlokte bij muizen door intraperitoneaal (i.p.) immunisatie met hapten-geconjugeerde model antigenen 2,4,6-trinitrophenyl-sleutelgat limpet hemocyanine (TNP-HC) en TNP-polysaccharide (neutraal, sterk vertakt en hoge-massa), respectievelijk9,10,11. TD-antigenen zijn het meestal gebruikt met adjuvans ter verbetering van de productie van antilichamen12. Hier in ons protocol, wordt TNP-HC geïnjecteerd met aluin, een veelgebruikte adjuvans in immunisatie studies12. Andere voorbeelden van hulpstoffen die kunnen worden gebruikt zijn volledig of onvolledig Freund van adjuvans (CFA- of IFA), monophosphoryl-lipide-A / trehalose dicorynomycolate (“Ribi” adjuvans), en apr oligodeoxynucleotides, etc.13, 14. na immunisatie, muis sera op verschillende tijdstippen worden geoogst en TNP-specifieke antistoffen in sera worden gekwantificeerd aan de hand van Ig isotype-specifieke enzyme-linked immunosorbent assay (ELISA)9,10, 11.
ELISA is een plaat gebaseerde test die wijd is gebruikt als kenmerkend hulpmiddel in geneeskunde en ook als een analytisch hulpmiddel in biomedisch onderzoek15,16. Het wordt gebruikt voor het detecteren en kwantificeren van de analyten met inbegrip van antilichamen, hormonen, cytokinen, chemokines, en verschillende antigenen, enz. ELISA kan worden uitgevoerd in verschillende indelingen, met inbegrip van directe, indirecte, sandwich en competitieve ELISA15,16. In het algemeen, het gaat om de immobilisatie van het antigeen op een effen oppervlak, meestal een 96-wells microtiterplaat plaat, die is geïncubeerd met een primair antilichaam. Na incubatie is het unbound antilichaam weggewassen. In een directe ELISA, is het primaire antilichaam direct geconjugeerd met een enzym (meestal mierikswortelperoxidase of alkalische fosfatase), die een chromogenic substraat klieven kan om de opbrengst van een zichtbare kleurverandering gedetecteerd door een signaal-detectie-instrument, zoals een spectrofotometer15,16. Daarentegen als een enzym-verbonden secundair antilichaam wordt gebruikt voor het binden van het primaire antilichaam, wordt dan dit beschouwd als een indirecte ELISA15,16. Directe ELISA is sneller terwijl indirecte ELISA gevoeliger15,16 is. De platen zijn bekleed met een “capture” antilichaam gebruikt om te immobiliseren van het antigeen van belang in de monsters in een sandwich-ELISA, en vervolgens het vastgelegde antigeen kan worden opgespoord door een andere “” detectieantilichaam in een directe of indirecte wijze15, 16. Sandwich-ELISA biedt hoge specificiteit aangezien het antigeen wordt gedetecteerd door twee verschillende antilichamen van het antigeen. De competitie is gevestigd tussen de monster-antigeen en het plaat-gebonden antigeen voor de binding met het primaire antilichaam in een competitieve ELISA, en vervolgens de concentratie van antigeen in de steekproef wordt gekwantificeerd door het meten van de afname van het signaal van het substraat 15 , 16. competitieve ELISA kan worden uitgevoerd met behulp van de hierboven genoemde directe of indirecte indeling en is nuttig voor het opsporen van kleine antigenen met slechts één epitoop15,16.
Alternatieve technieken voor het meten van antilichamen omvatten radio-immunoassay (RIA), electrochemiluminescence (ECL) assay en oppervlak plasmon resonantie (SPR) assay17. RIA was de eerste immunoassay ontwikkeld dat maatregelen de aanwezigheid van een antigeen (of antilichaam) met hoge specificiteit en de gevoeligheid met behulp van radiolabeled reagentia18,19. Echter, als gevolg van de bezorgdheid van radioactieve toxiciteit, verwijderingskosten, houdbaarheid en speciale licenties te werken met radioactieve materialen, ELISA is een betere en meer handige techniek voor common gebruikt20,21. ECL is een hooggevoelige test waarin chemiluminescentie reacties worden gestart met behulp van elektriciteit te genereren zeer reactieve soorten uit stabiele precursoren op het oppervlak van een elektrode, en kunnen worden gebruikt voor het meten van de hoeveelheid analyten (zoals antigenen of antilichamen)22. Echter, ECL vereist een speciaal instrument en dus is niet zo breed gebruikt als ELISA23. SPR is een directe test die kan worden gebruikt voor het meten van de binding van liganden (bv., antilichamen) aan geïmmobiliseerd moleculen (bv., antigenen) op een sensor chip oppervlakte24. SPR detecteert de interacties in real-time heel concreet en vereist niet het gebruik van gelabelde reagentia zoals in ELISA. Echter, SPR ook vereist dat een speciale apparatuur en lagere gevoeligheid dan ELISA17heeft. Gezien de beperkingen van de alternatieve methoden, is ELISA de meest geschikte en handige techniek voor ons doel in dit protocol. Hier beschrijven we het gebruik van sandwich-ELISA voor de analyse van de totale Ig isotype-niveaus en de procedures van indirecte ELISA voor de analyse van antigeen-specifieke Ig isotypes.
Hier beschrijven we het protocol voor de karakterisatie van TD en TI Ig isotype reacties in muizen met behulp van ELISA. Succesvolle uitvoering van dit protocol vereist het gebruik van stoffen genoemd in tabel 1, waaronder assay ELISA-plaatjes, immunisatie Ags, muis Ig isotype-specifieke antilichamen en normen. Zorg moet worden genomen om te voorkomen met behulp van weefselkweek behandeld platen voor ELISA. Verdunningen van de normen en serummonsters moeten worden gedaan in afzonderlijke onbehandelde pla…
The authors have nothing to disclose.
Deze studie werd ondersteund door de National Institutes of Health grants R01 CA158402 (P. Xie) en R21 AI128264 (P. Xie), het ministerie van defensie verlenen W81XWH-13-1-0242 (P. Xie), een piloot-Award van de kanker instituut voor New Jersey door Grant nummer P30CA072720 van het National Cancer Institute (P. Xie), een Busch biomedische Grant (P. Xie), een Victor Stollar Fellowship (A. Lalani), en een Anne B. en 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 |