Quantificazione dei complessi mieloperossidasi-DNA e elastasi-DNA neutrofili da trappole extracellulari di neutrofili utilizzando un ELISA a sandwich modificato

Summary

Presentiamo un protocollo per una tecnica di saggio di immunoassorbimento enzimatico a sandwich modificata per misurare quantitativamente due componenti dei residui di trappole extracellulari dei neutrofili, i complessi di DNA coniugato a DNA coniugato con mieloperossidasi e DNA coniugato con elastasi neutrofila, derivati da neutrofili attivati.

Abstract

Alcuni stimoli, come i microrganismi, inducono i neutrofili a rilasciare trappole extracellulari per neutrofili (NET), che sono fondamentalmente strutture simili a ragnatele composte da DNA con proteine granulari, come la mieloperossidasi (MPO) e l’elastasi neutrofila (NE), e proteine citoplasmatiche e citoscheletriche. Sebbene l’interesse per i NET sia aumentato di recente, non è disponibile alcun metodo di analisi sensibile e affidabile per la misurazione dei NET in ambito clinico. Questo articolo descrive un saggio di immunoassorbimento enzimatico a sandwich modificato per misurare quantitativamente due componenti dei NET circolanti, i complessi MPO-DNA e NE-DNA, che sono componenti specifici dei NET e vengono rilasciati nello spazio extracellulare come prodotti di degradazione dei NET. Il test utilizza anticorpi monoclonali specifici per MPO o NE come anticorpi di cattura e un anticorpo di rilevamento specifico per il DNA. MPO o NE si lega a un sito dell’anticorpo di cattura durante l’incubazione iniziale di campioni contenenti complessi MPO-DNA o NE-DNA. Questo test mostra una buona linearità e un’elevata precisione tra saggi e intrados. Lo abbiamo usato in 16 pazienti con COVID-19 con sindrome da distress respiratorio acuto e abbiamo scoperto che le concentrazioni plasmatiche di MPO-DNA e NE-DNA erano significativamente più alte rispetto al plasma ottenuto da controlli sani. Questo test di rilevamento è un metodo affidabile, altamente sensibile e utile per studiare le caratteristiche dei NET nel plasma umano e nei surnatanti di coltura.

Introduction

Questo articolo delinea un metodo per quantificare la formazione di trappole extracellulari neutrofile (NET) nei fluidi biologici utilizzando il saggio di immunoassorbimento enzimatico a sandwich (ELISA) per rilevare complessi di mieloperossidasi (MPO) ed elastasi neutrofila (NE) con DNA ^1,2. I NET sono composti da una spina dorsale di DNA decorata con proteasi antimicrobiche originate da granuli di neutrofili ^3,4. Sia i complessi MPO-DNA che NE-DNA sono componenti importanti e specifici dei NET e vengono rilasciati nello spazio extracellulare come prodotti di degradazione dei NET ^3,4.

Oltre al loro importante ruolo fisiologico nella difesa antimicrobica³, i NET hanno anche vari effetti patologici^4,5, tra cui la promozione della trombogenesi⁶ e il peggioramento della sepsi⁷. Di conseguenza, le NET hanno recentemente attirato l’attenzione. Ciononostante, la quantificazione in vivo dei NET si è dimostrata impegnativa a causa della mancanza di un metodo di analisi quantitativa sensibile e affidabile.

Sono disponibili alcuni metodi, tra cui la misurazione diretta dei NET mediante microscopia a fluorescenza^8,9 e citometria a flusso 10 e la misurazione indiretta del DNA libero circolante, dei nucleosomi e dell’istone citrullinato H3^, ma ogni metodo presenta i propri vantaggi e limiti¹¹. Sebbene il metodo microscopico a immunofluorescenza sia specifico per i NET e mostri chiaramente la localizzazione e il grado di formazione dei NET, i campioni sono limitati al tessuto bioptico e ai materiali secreti. Inoltre, questo metodo deve essere eseguito da ricercatori qualificati e richiede molto tempo per ottenere risultati. Misurare i livelli circolanti di componenti correlati al NET mediante citometria a flusso è facile e fornisce risultati rapidi; tuttavia, il metodo non è specifico per NET¹².

Noi¹³ e altri^1,2 abbiamo sviluppato un test altamente sensibile e affidabile per misurare i componenti circolanti del NET, DNA coniugato con MPO o coniugato con NE^, nel plasma umano con una tecnica ELISA modificata che utilizza anticorpi specifici per MPO o NE come anticorpi di cattura e un anticorpo di rilevamento specifico per il DNA. Questo saggio può anche essere utilizzato ex vivo per identificare i componenti NET nei surnatanti delle colture cellulari rilasciati dai neutrofili attivati in risposta alla stimolazione del forbolo 12-miristato 13-acetato (PMA).

Protocol

Questo studio è stato condotto in conformità con la Dichiarazione di Helsinki ed è stato approvato dai comitati di revisione istituzionali dell’Università di Medicina di Aichi (2017-H341, 2019-H137). Il consenso informato scritto è stato ottenuto da ciascun partecipante. 1. Preparazione dei reagenti NOTA: Per eseguire il test ELISA a sandwich, i reagenti vengono preparati come descritto di seguito. Tampone di rivestimento:Per …

Representative Results

Questo metodo ha utilizzato un ELISA a sandwich con anticorpi monoclonali anti-MPO, anti-NE e anti-DNA per misurare il DNA associato a MPO e NE (Figura 1). In questo metodo, i pozzetti di una piastra per microtitolazione sono stati rivestiti con un anticorpo monoclonale specifico per MPO o NE specifico per catturare MPO associato al DNA e NE associato al DNA, nonché MPO e NE non associati al DNA. Per calcolare il coefficiente di variabilità (CV) intra-test, sono state eseguite misurazioni …

Discussion

Abbiamo descritto un metodo ELISA a sandwich in cui MPO o NE si legano a un sito dell’anticorpo di cattura durante l’incubazione iniziale di campioni contenenti complessi MPO-DNA o NE-DNA. Dopo il lavaggio, il “sandwich” viene completato incubando i campioni con un anticorpo monoclonale anti-DNA associato alla perossidasi. Dopo la rimozione dell’anticorpo secondario non legato, il coniugato della perossidasi legata viene rilevato mediante l’aggiunta di un substrato cromogenico di perossidasi ABTS, che produce un prodotto…

Materials

1-Step Polymorphs	Accurate Chemical and Scientific Corporation	AN221725	Isolation of PMN's from human blood.
96-well microtiter plate	Thermo Fisher Scientific	467466	flat bottom
ABTS buffer solution	Sigma-Aldrich Merck	11 204 530 001	Contains sodium perborate, citric acid, and disodium hydrogen phosphate.
ABTS tablets	Sigma-Aldrich Merck	11 204 521 001	Each tablet contains 5 mg ABTS substrate and 60 mg vehicle substances.
Adhesive plastic cover, Axygen	Thermo Fisher Scientific	14222348
Anti-MPO antibody	Sigma-Aldrich Merck	07-496-I	Store at 2-8 °C. stable for 1 year. Host species is rabbit.
Anti-NE antibody, clone AHN-10	Sigma-Aldrich Merck	MABS461	Store at 2-8 °C. stable for 1 year. Host species is mouse.
Bovine serum albumin	Biomedical Science	BR-220700081	Albumin from bovine fraction V. Store at 2–8 °C. stable for 2 year.
DNase I	New England BioLabs	M0303M	Store at -20 °C
IgG, rabbit, Isotype Control	GENETEX, Inc.	GTX35035	Store as concentrated solution at 2–8 °C.
IgG1, mouse Isotype Control, clone Ci4	Merck	MABC002	Store as concentrated solution at 2–8 °C.
Lithium heparin blood collection tube	Becton Dickinson and Company
Microplate mixer	As one corporation	NS-P
Microplate Reader	Molecular Devices	SpectraMax 190	Any microplate plate reader capable of reading wavelengths from 405–490 nm can use.
Microplate reader application	Molecular Devices	SoftMax pro
Peroxidase-conjugated anti-DNA antibody, Cell death Detection ELISA	Roche Diagnostics	1154467500	bottle 2. Store at 2–8 °C. stable for 1 year.
Phorbol 12-myristate 13-acetate	Sigma-Aldrich Merck	P8139	Activation of PMN's from human blood.
Phosphate buffered solution	Takara Bio	T9181	Store at room temperature. Stable for 6 months.
SigmaPlot v14.5	Systat Software Inc. San Jose, CA, USA
Sodium azide	Fujifilm Wako Chemicals	190-14901	Store at room temperature.
t-Octylphenoxypolyethoxyethanol, Polyethylene glycol tert-octylphenyl ether	Fujifilm Wako Chemicals	9002-93-1	Store at room temperature.