يتم وصف بروتوكول المختبر الشامل وسير عمل التحليل لإجراء فحص سريع وفعال من حيث التكلفة ومباشر قائم على الخلايا اللونية للكشف عن العناصر المحايدة ضد AAV6.
أثبتت الفيروسات المرتبطة بالغدية المؤتلفة (rAAV) أنها ناقل آمن وناجح لنقل المواد الوراثية لعلاج مختلف الحالات الصحية في كل من المختبر والعيادة. ومع ذلك ، فإن الأجسام المضادة المحايدة الموجودة مسبقا (NAbs) ضد قفيصات AAV تشكل تحديا مستمرا للإدارة الناجحة للعلاجات الجينية في كل من النماذج التجريبية الحيوانية الكبيرة والمجموعات البشرية. يعد الفحص الأولي لمناعة المضيف ضد AAV ضروريا لضمان فعالية العلاجات الجينية القائمة على AAV كأداة بحثية وكعامل علاجي قابل للتطبيق سريريا. يصف هذا البروتوكول مقايسة قياس الألوان في المختبر للكشف عن العوامل المحايدة ضد النمط المصلي AAV 6 (AAV6). يستخدم الفحص التفاعل بين AAV الذي يشفر جين مراسل الفوسفاتيز القلوي (AP) وركيزته NBT / BCIP ، والتي تولد وصمة أرجوانية غير قابلة للذوبان كميا عند الجمع.
في هذا البروتوكول ، يتم دمج عينات المصل مع AAV الذي يعبر عن AP ويتم احتضانه للسماح بحدوث نشاط تحييد محتمل. يضاف خليط مصل الفيروسات لاحقا إلى الخلايا للسماح بالنقل الفيروسي لأي AAVs لم يتم تحييدها. تتم إضافة الركيزة NBT / BCIP وتخضع لتفاعل كروموجيني ، يتوافق مع النقل الفيروسي ونشاط التحييد. يتم تحديد نسبة المساحة الملونة باستخدام أداة برمجية حرة لإنشاء عيارات محايدة. يظهر هذا الفحص علاقة إيجابية قوية بين التلوين والتركيز الفيروسي. أدى تقييم عينات المصل من الأغنام قبل وبعد إعطاء AAV6 المؤتلف إلى زيادة كبيرة في نشاط التحييد (125 إلى > زيادة قدرها 10000 ضعف). أظهر الفحص حساسية كافية للكشف عن النشاط المحايد في >1:32,000 تخفيف المصل. يوفر هذا الفحص طريقة بسيطة وسريعة وفعالة من حيث التكلفة للكشف عن NAbs ضد AAVs.
تستخدم الفيروسات المرتبطة بالأغينو (AAV) بشكل متزايد كناقلات لتوصيل العلاجات الجينية إلى العلاجات التجريبية لمختلف الحالات الصحية التي تؤثر على الجهاز القلبي الوعائي والرئوي والدورة الدموية والعينية والجهاز العصبي المركزي1،2،3،4،5. تنبع شعبية ناقلات AAV كمنصة رائدة للعلاج الجيني من ملف تعريف السلامة الإيجابي الخاص بها ، والتعبير الجيني المتحول على المدى الطويل ، والاستوائيات الخاصة بالأنسجة واسعة النطاق1,6. وقد مهدت النتائج الناجحة في الدراسات التي أجريت على الحيوانات الطريق لأكثر من خمسين تجربة سريرية للعلاج الجيني AAV وصلت بنجاح إلى نقاط نهاية فعاليتها7، فضلا عن إطلاق أول دواء متاح تجاريا للعلاج الجيني AAV معتمد من قبل إدارة الغذاء والدواء الأمريكية8. بعد النجاحات الأولية ، واصلت AAV اكتساب قوة دفع في قطاعات البحوث الأساسية والسريرية كناقل مفضل وهي حاليا العلاج الجيني الوحيد في الجسم الحي المعتمد للاستخدام السريري في الولايات المتحدة وأوروبا9. ومع ذلك، فإن وجود أجسام مضادة محايدة موجودة مسبقا (NAbs) ضد قفيصات ناقلات AAV لا يزال يشكل عائقا أمام كل من البحوث قبل السريرية وفعالية التجارب السريرية. وتوجد NAbs في كل من المجموعات البشرية والحيوانية الساذجة وتمنع نقل الجينات بعد إعطاء ناقل AAV في الجسم الحي1. الإيجابية المصلية AAV هي معيار استبعاد لمعظم تجارب العلاج الجيني ، وبالتالي فإن الفحص الأولي لمناعة المضيف أمر بالغ الأهمية في كل من المختبر والعيادة. يعد إنشاء فحص يمكنه اكتشاف وجود NAbs ضد AAV خطوة أساسية في خط أنابيب أي مشروع بحثي قائم على العلاج الجيني AAV. يركز هذا التقرير على AAV6 الذي كان موضع اهتمام الباحثين بسبب نقله الفعال والانتقائي في العضلات المخططة (القلب والعضلات الهيكلية)1،10،11،12. يعتبر العلاج الجيني استراتيجية واعدة لاستهداف القلب لأنه من الصعب استهداف القلب على وجه التحديد دون إجراءات القلب المفتوح الغازية.
عادة ما يتم تحديد نشاط التحييد باستخدام إما اختبار تثبيط النقل القائم على الخلايا في المختبر أو في الجسم الحي. في الجسم الحي عادة ما تتضمن اختبارات NAb إعطاء مصل من موضوع اختبار (على سبيل المثال ، إنسان أو كبير) إلى الفئران ، يليه AAV مع جين مراسل ، يليه اختبار للتعبير عن جين المراسل أو المستضد المقابل. تحدد الفحوص المخبرية عيارات NAb عن طريق احتضان المصل أو البلازما من إنسان أو كبير في تخفيفات تسلسلية باستخدام AAV المؤتلف (rAAV) الذي يعبر عن جين مراسل. الخلايا مصابة بخليط المصل / الفيروس ، ويتم تقييم مدى تثبيط التعبير الجيني للمراسل مقارنة بالضوابط. تستخدم الفحوصات في المختبر على نطاق واسع لفحص NAb بسبب تكلفتها المنخفضة نسبيا ، والسرعة في الاختبار ، والقدرة الأكبر على التوحيد القياسي والتحقق من الصحة 13,14 مقارنة بالفحوصات في الجسم الحي. غالبا ما يتم الإبلاغ عن أن الفحوصات في الجسم الحي لها حساسية أكبر15،16 ، ولكن تم تقديم نفس الادعاء فيما يتعلق بالمقايسات في المختبر14،17.
حتى الآن ، استخدمت اختبارات NAb في المختبر بشكل أساسي التلألؤ (luciferase) كجين مراسل للكشف عن التحييد. على الرغم من أن الطريقة القائمة على الضوء لها ميزة في العديد من السياقات ، إلا أن اختبار NAb اللوني / اللوني قد يكون مفيدا في بعض الظروف. تم استخدام المقايسات اللونية لتقييم التحييد بنجاح لفيروسات أخرى مثل الأنفلونزا والفيروسات الغدية18,19. وتنبع جاذبيتها من بساطتها وانخفاض تكلفتها والحاجة إلى أجهزة وأدوات مختبرية يومية فقط20. تتطلب مقايسات NAb التي تستخدم جين مراسل قائم على التلألؤ مجموعات ركيزة باهظة الثمن ومقياس لمعان وبرامج مقابلة للتحليل21. يتميز هذا الفحص اللوني بأنه يتطلب فقط مجهرا ضوئيا وركيزة رخيصة جدا. وقد أسفر الإبلاغ عن حساسية المقايسات اللونية مقابل المضيئة عن نتائج متضاربة. اقترحت إحدى الدراسات أن اختبارات ELISA القائمة على التلألؤ تعرض حساسية أكبر وقابلية تكرار مماثلة لمقايسات قياس الألوان22 ، في حين وجدت دراسة أخرى أن اختبارات ELISA القائمة على القياس اللوني تضفي حساسية أكبر23. هنا ، يتم توفير بروتوكول مفصل لفحص NAb في المختبر ضد AAV يستخدم التفاعل الكروموجيني بين AAV الذي يشفر جين مراسل الفوسفاتيز القلوي (AP) ورباعي التيتانوليوم الأزرق النيترو / 5-bromo-4-chloro-3-indolyl phosphate (NBT / BCIP). تم تطوير هذا البروتوكول خطوة بخطوة استنادا إلى تقرير سابق استخدم جين مراسل hPLAP (الفوسفاتيز القلوي للمشيمة البشرية) (AAV6-hPLAP) للكشف عن النشاط المحايد ضد AAV24. هذا الفحص فعال من حيث التكلفة ، وفعال من حيث الوقت ، وسهل الإعداد ، ويتطلب الحد الأدنى من المهارات التقنية والمعدات المختبرية والكواشف. علاوة على ذلك ، فإن بساطة هذا الفحص تمنحه إمكانية تحسينه للتطبيقات الواسعة عبر أنواع مختلفة من الخلايا أو الأنسجة أو الأنماط المصلية الفيروسية.
يصف هذا التقرير مقايسة لونية تقيم مدى تحييد AAV في عينة مصل معينة من خلال تقييم تفاعل كروموجيني يتوافق مع درجة النقل الفيروسي في المختبر. استند تطوير البروتوكول إلى التفاعل اللوني المعروف بين إنزيم الفوسفاتيز القلوي و NBT / BCIP ، والذي تم استخدامه على نطاق واسع كأداة تلطيخ للكشف عن أهداف ?…
The authors have nothing to disclose.
تم تمويل هذه الدراسة من خلال منحة مشروع المجلس الوطني للصحة والبحوث الطبية إلى JRM و CJT (ID 1163732) وجزئيا من قبل برنامج دعم البنية التحتية التشغيلية التابع لحكومة فيكتوريا. يتم دعم SB من خلال منحة دكتوراه مشتركة بين معهد بيكر للقلب والسكري وجامعة لا تروب. يتم دعم KLW من قبل مؤسسة Shine On Foundation وزمالة قادة المستقبل من مؤسسة القلب الوطنية الأسترالية (ID 102539). يتم دعم JRM من قبل زمالة أبحاث عليا من المجلس الوطني للصحة والبحوث الطبية (ID 1078985).
0.05% Trypsin/EDTA | Gibco | 25300-054 | |
50 mL conical centrifuge tube | Falcon | 14-432-22 | Or equivalent |
75 cm2 square flasks | Falcon | 353136 | Or equivalent |
96 well flat bottomed plate | Falcon | 353072 | |
AAV6-CMV-hPLAP Vector | Muscle Research & Therapeutics Lab (University of Melbourne, Australia) AAV6-CMV-hPLAP can be provided upon request. | ||
Aluminium foil | |||
Anti-AAV6 (intact particle) mouse monoclonal antibody, (ADK6) | PROGEN | 610159 | Positive control monoclonal antibody |
BCIP/NBT | SIGMAFAST | B5655 | |
Cell and tissue culture safety cabinet | |||
Electronic Pipette | 5 & 10 mL stripette inserts | ||
Fetal Bovine Serum | Gibco | 10099-141 | |
Haemocytometer | |||
High glucose Dulbecco's Modified Eagle Medium (DMEM) | Gibco | 11965118 | |
HT1080 cells | ATCC | ||
ImageJ Software | Freely available: https://imagej.nih.gov/ij/download.html | ||
Incubator | 37 °C, 5% CO2 | ||
Light microscope with camera | Capable of taking photos with a 4x objective lens | ||
Oven | For a 65 °C incubation | ||
Paraformaldehyde | MERCK | 30525-89-4 | |
Penicillin Streptomycin | Gibco | 15140-122 | |
Phosphate buffered saline | |||
Pipettes and tips | 20 μL, 200 μL & 1 mL single pipettes and tips & 200 μL multichannel pipette | ||
Stericup quick release filter | Millipore | S2GPU10RE | Used for combining media reagents |
Trypan blue solution | Sigma-Aldrich | T8154 | |
VACUETTE TUBE 8 ml CAT Serum Separator Clot Activator | Greiner BIO-ONE | 455071 | Used for serum collection & processing from sheep |
Water bath |