כאן אנו מציגים שיטה cytometry זרימה מבוססת תא לזהות נוגדנים נטרול או גורמים אחרים להפריע קליטת סלולר הנובעים מהשימוש בתחליפי האנזים במטריצה אנושי, כגון לנוזל חוט השדרה (CSF) או בנסיוב אדם.
הממשל של אנזים החלפת טיפולים (ארטס) וטיפולים ביולוגיים אחרים לחולים עשוי להפיק תגובה חיסונית נגד סמים. אפיון אותם נוגדנים נגד סמים (עדה), בעיקר כאלו יכול לנטרל את הפעילות הביולוגית של התרופה, כינה נטרול נוגדנים (NAbs), חיוני להבין את ההשפעות של נוגדנים אלה על התרופה פרופיל תרופתי. פרוטוקול זה מתאר שיטה cytometry זרימה מבוססת תא כדי לזהות גורמים המנטרלים את ספיגת הסלולר של ERT lysosomal נציג במטריצת אנושי. הפרוטוקול מורכב שלושה הליכים: הקרנה צעד מאשרות, מבחני כייל נוגדנים כדי לאתר, לזהות, ולהקים הרמה היחסית של נטרול כייל נוגדנים בדגימות הנושא.
בשיטה זו, דגימות הן מעורבב עם המוצר ERT מצומדת fluorophore, ואחר כך מתפשט עם תאים [למשל, האדם לימפוציטים מסוג T (תאי Jurkat)] המבטאים מנוז הקטיון תלויית התא-פני-6-פוספט קולטן (CI-M6PR), ו לבסוף, ניתח עם cytometer זרימה. דגימה ללא NAbs תגרום ספיגת של fluorophore מצומדת ERT המוצר באמצעות CI-M6PR, ואילו, הנוכחות של NAbs לאגד הסם, מפריעים עם CI-M6PR האיגוד לבין ספיגת. הכמות של ERT מצומדת fluorophore על ידי התאים Jurkat נמדדת cytometry זרימה, מוערכים כמו עיכוב אות באחוזים (אחוז) לעומת התגובה שהושג בנוכחות מטריצה נציג סמים נאיבי. בשלב מאשרות, הדגימות הן מראש incubated עם מצומדת ERT beads מגנטי כדי לרוקן גורמים ספציפיים סמים לאגד התרופה (כגון NAbs) לפני דגירה עם תאים. דוגמאות מסך, לאשר חיובי עבור תרופות ספציפיות NAbs ב וזמינותו ואז מדולל באופן סדרתי ליצור עם כייל נוגדנים. נוגדן הכמותיים למחצה titers ייתכן בקורלציה עם מדידות של סמים הבטיחות והיעילות.
Immunogenicity הערכה היא חלק חשוב של בטיחות, יעילות תוכנית עבור כל מוצר טיפולית וחיסונים, כולל ארטס ניטור. המטופלים עלולים לפתח תגובה חיסונית שיכולים להשפיע ישירות בטיחות התרופה, יעילות פרמוקוקינטיים/pharmacodynamic פרופילים. תת-קבוצה של אלה עדה, הנקרא NAbs, עלול לעכב את היעילות ERT בשתי דרכים: דרך עיכוב של תפיסה ERT לתוך התא יישוב או על-ידי עיכוב פעילות קטליטית ERT. השיטה המוצגת כאן נועד למדוד NAbs להפריע תפיסה ERT לתוך התאים. לפקח באופן מלא את הבטיחות והיעילות של ERT טיפולית, ניטור רציף של NAbs היא חיונית שחקרתי כל מתאמים פוטנציאלי עם התוצאות הקליניות או אפקטים pharmacodynamic1.
פלטפורמות להערכת NAbs נגד חלבון הרפוי כוללים פעילות מבוססת תא, אנזימטי ליגנד מחייב מבחני1. הפלטפורמה האופטימלית assay נבחרה בהתבסס על מגוון קריטריונים: מנגנון הפעולה של המוצר טיפולית, הרגישות פלטפורמה assay, סלקטיביות, דיוק חשוב, יכולתה לחקות את פעילות המעכבת NAbs ויוו . מבחני מחייב ליגנד עשוי להיות מתאים במקרים מסוימים (למשל, כאשר אין אפשרות לזהות את קו תא רלוונטי או אם אינה יכולה להיות מושגת הרגישות המתאימה ב- assay מבוססת-תא). עם זאת, ריו דה ז’ניירו הטיוטה הנחיית ה-FDA עבור המסמך תעשייה וסקירות אחרות מקובלים בתעשייה, מבוססת-תא NAb מבחני מומלץ כי אולי כדאי משקפים את המנגנון הביולוגי של סמים ויוו1,2 , 3.
הרכיבים קריטית לפיתוח לזרום cytometry מבוססת תא NAb assay כוללים קו תא מתאים מגיב סמים גירוי, הפונדקאית חיובי-פקד NAb זה מנטרל את ERT של ERT מצומדת fluorophore, המין מבחן ביולוגי מטריקס4,5,6. בחירת קו התא תלויה ERT מנגנון הפעולה, שורות תאים מרובים צריך תוערך במהלך פיתוח assay3. ב. השיטה המתוארת כאן, תאי Jurkat T אדם נבחרו לביטוי CI-M6PR אנדוגני שלהם על פני השטח של התא, היעדר רצפטורים פרגמנט נוגדנים (FcRs) ללא הבחנה לאגד את האזור Fc של רוב הנוגדנים7,8 . במהלך הפיתוח assay, חשוב ליצור פקד שלילי עבור אימות המחקרים, המדגם החולה בדיקה, כמו סרום איחדו מאנשים אשר לא טופלו עם מבחן ה-מאמר1. שורות תאים צריך לסבול גם מטריצות הרלוונטיים של מינים שונים עבור המשכיות לאורך שלבי פיתוח תרופה1nonclinical קלינית, פוסט-שיווק. רכיב נוסף הוא הבחירה של בקרה חיובית של וזמינותו. הפקד חיובי עבור ERT תא ספיגת וזמינותו נבחרה בהתבסס על היכולת שלה לאגד את טיפולית ולנטרל את ספיגת באמצעות CI-M6PR9,1. לעיתים קרובות קשה להשיג כמויות שימושי או בר-קיימא של אנטיגן נטרול של נושאים אנושיים לשימוש כמו פקד assay, במיוחד אצל אוכלוסיות חולה במחלה נדירה2. חלופות כוללים אנטיגן hyper-חיסון בעלי חיים, או מטוהרים זיקה polyclonal או monoclonal נוגדנים קפץ לתוך מטריצה הרלוונטיים assay1. תוך שימוש במטריצה תלויי מין, זה אפשרי כי מעכבות גורמים אחרים מלבד נוגדנים נוכח המטריקס עלול לעכב את ספיגת ERT עוד רכיב קריטי של וזמינותו היא ERT fluorophore מצומדת. צריך להעריך את מבחר fluorophore עבור הבניין ERT עבור כל ERT, מבוסס על הצורך של וזמינותו בהירות pH ויציבות פוטנציאליים חפיפה ספקטרלי לתוך ערוצים אחרים על cytometer זרימת.
וזמינותו המתוארים כאן הוא דוגמה למדידת של NAb על חלבון הטיפולי, כגון ERT, המוסיפה את התא באמצעות CI-M6PR. מספר ארטס, נועד לטיפול בהפרעות באנזימים (LSDs), לנצל את מסלול זה ספיגת תא, מיקוד lysosomal, כולל אלפא elosulfase תסמונת Morquio A, cerliponase אלפא עבור מחלת באטן CLN2, agalsidase אלפא עבור מחלת פברי, ו אלפא alglucosidase10,מחלת פומפה11. מטרת שיטה זו היא למדוד את רמות היחסי של NAbs להפריע הסמים מחייבים, הפנמה דרך CI-M6PR. זה מבוצע בשכבות הקרנה, מאשרות, כייל נוגדנים שלבים3. דגימות הראשון איבחון NAb חיוביות, ואז אישר חיובי בשלב מאשרות. לבסוף, והמדגמים מסך ואשר חיובית ייתכן מדולל באופן סדרתי ליצור עם כייל נוגדנים1. זה וזמינותו ספיגת סמים cytometry זרימה מבוססת תא מספק שיטה mechanistically רלוונטית ונוגעת במבחנה של מדידה NAbs תרופה ספציפית שעשויים להשפיע על הפרופיל תרופתי של סמים. אנחנו קודם לכן לאמת את שיטת ונבדק קלינית דגימות באמצעות הפלטפורמה עבור סמים elosulfase אלפא8. כאן נתאר את פרוטוקול צעד אחר צעד מפורט כי ניתן להחיל חלבונים טיפולית או ארטס אחרים.
נוגדנים נטרול או גורמים אחרים המונעים את ספיגת ERT דרך CI-M6PR יש פוטנציאל לפגיעה ERT בטיחות או יעילות1. לכן, חשוב להעריך NAbs בדגימות הנושא באמצעות מודל חזקים הרלוונטיים מנגנון הפעולה של התרופה. אנחנו ואחרים מצאו כי הביצועים של כמה פורמטים bioassay (למשל, קולטן dimerization, ביטוי לוציפראז, וכו ‘) לא מתיישבת עם המלצות רשות הבריאות עבור דיוק assay הפארמצבטית, רגישות 29. בשיטה bioassay המתוארים כאן, תאים Jurkat אקספרס CI אנדוגני-M6PR הם מועסקים לעקוב אחר NAbs ספציפית כדי תפיסה ERT lysosomal. בשילוב של הבדיקה cytometry זרימה, וזמינותו הזה משתמש במודל תא פיזיולוגיים עם דיוק assay מתאימים, רגישות, הפארמצבטית תפוקה גבוהה לדוגמה. NAb זיהוי עם זרם cytometry readout גם הוחל אינדיקציות אחרות. כך למשל, פותחו שיטות לזהות קיימים נוגדנים נגד צהבת E ו-30,וירוס adeno-הקשורים (AAV)31.
שלבים קריטיים בפרוטוקול כוללים בחירת fluorophore מתאימים, שילוב של LQC כי צגים assay רגישות, המבטיח רמה מספקת של הכדאיות התא ושמירה של הקפדה על הזמנים הדגירה. בדוגמה המוצגת כאן, fluorophores (למשל, אלקסה עבור חיל הים 488, אלקסה עבור חיל הים 647, סייפר 5e), מצומדת כדי ERT lysosomal, מגוונות בביצועים שלהם. אלקסה עבור חיל הים 647, שהיה גם fluorophore נבדק המבריקים32, נבחר להמשך פיתוח וזמינותו. אנו ממליצים כי מספר fluorophores ניתן להעריך בשלב מוקדם בהתפתחות וזמינותו לספק את הרגישות ביותר ואת טווח דינמי. רגישות assay במהלך בדיקה של דגימות צריך לפקח על-ידי הכללת של LQC זה מספיק קרוב כדי להגביל את רגישות זה שהוא נכשל 1% של מסלולי בדיקה1. יחד עם HQC, LQC פועל גם התאמת מערכת QC לפקח assay להיסחף מעל הזמן3. תא אופטימלית הכדאיות ואת הביצועים מושגת על-ידי הכנת בנק תא aliquots חד-פעמיים במוקדמות בבנקים תא חדש המבוסס על השוואה QC תוצאות3,18. תא fluorophore מצומדת סמים הדגירה פעמים הינם גם מרכזי הופעה assay עקבית מאז ספיגת התרופה עולה עם כמות הזמן שהסם מודגרת עם תאים. כדי למזער את השתנות היומיומית של ספיגת התרופה, נתונים לדוגמה ייתכן אפשרות לנרמל את מטריקס במאגר דגימות הבקרה על כל צלחת (למשל, הדגימות שליטה נקודת חיתוך בשיטה הנ ל). גורם חשוב נוסף בהפקת נתונים עקבי עם שיטה זו היא לפקח על צלחת אחידות ולמזער תופעות אפשריות קצה. ניסוי ראשוני עשוי לכלול ביצוע וזמינותו משתמש ב- QC יחיד על פני צלחת מלאה, בעוד ניתן לבצע ניסויים עמידים יותר במהלך שיטת אימות (לדוגמה, החלטיות, דיוק)1. זה מדגים את החשיבות של פריסת המפה33צלחת. כפי שמוצג בדוגמה מפה צלחת, להציב בקרת איכות דגימות משני צידי המסך צלחת של אחידות זה ניתן לעקוב לאורך זמן עם תרשימים Levey-ג’נינגס34.
בזמן הזה assay מנטרת NAbs וגורמים אחרים אשר עלול לעכב ספיגת ERT lysosomal, ניסויים נוספים עשויים להתנהל כדי לאשר על עיכוב ספיגת עקב נוגדנים. אפשרות אחת היא להתייחס דגימות עם החלבון A/G/L, הכורך הלא ספציפית בנוגדנים35. אם הדגימות ממשיך חיובית לאחר החלבון דלדול A/G/L, שאינם נוגדנים מעכבות פקטור עשויים להיות אחראים חוסם את ספיגת התרופה. השיטה המתוארת כאן נועד למדוד עיכוב ספיגת בתיווך נוגדנים, ואת הפקד חיוביים אחרים assay פרמטרים צריך לשקול מחדש אם אחוז גבוה של הנושא דגימות עם גורמים מעכבים הלא-נוגדן נמצאים.
וזמינותו עשוי גם להיות עוד יותר מאופיין להפגין את התווית על-ידי fluorophore סמים traffics אל תא הסלולר המתאימה מבוסס על מנגנון הפעולה של התרופה. בדוגמה המוצגת כאן, ERT צפוי לאגד CI-M6PR על פני התא, תנועה זה ליזוזום. בעבר דיווחנו תוצאות ניסויים מספר המציין כמעט את כל האות פלורסנט נצפו התוצאות בשיטה של ERT התווית על-ידי fluorophore ב ליזוזום8. מצאנו כי האות ERT התווית על-ידי fluorophore חוסל בעקבות טיפול של התאים עם cytochalasin B, אשר משבשת הפנמה דרך עיכוב של רה-ארגון אקטין. כמו כן, ניסוי מתרצה fluorophore חיצוני עם trypan blue, או הפנמה מואטת על-ידי הצבת תאים ב 4 ° C, מצביעים על כך ERT התווית על-ידי fluorophore הוא במהירות הפנימו מעט מאוד הוא כתוצאה ERT מאוגד על פני התא. מיקוד lysosomal אושר דמיין לוקליזציה שיתוף של pH רגישים lysotracker לצבוע עם התרופה fluorophore מצומדת באמצעות מיקרוסקופיה קונפוקלית. ניתן לבירור ירידה לפרטים על ספיגת דרך CI-M6PR גם שימוש M6P אקסוגני להתחרות עם סמים עם תוויות עבור איגוד קולטן. ניסויים דומים צריכה להתבצע כדי לאמת את ספיגת קינטיקה ולוקליזציה הסלולר של תרופות fluorophore מצומדת מבחני אחרים.
פלטפורמה זו מבוססת תא assay שימש ללמוד NAbs לסמים טיפולית לנצל אנדוציטוזה קולטן בתיווך CI-M6PR. אנחנו לאחרונה דיווחו על תוצאות באמצעות הפלטפורמה assay שהראו שאין מתאם בין התפתחות יעילות NAb ו סמים עבור elosulfase-אלפא-36,–37. כדי לאמת את הבדיקה עבור הדגימה הקלינית בדיקות, הפרמטרים, כולל רגישות assay, הדיוק, סלקטיביות, ירידה לפרטים, סבילות, חוסן, ולחתוך נקודות, צריך להיות מוערך על פי הוקמה guidances3, 4. יש גם לציין, עבור lysosomal ארטס, NAbs עלולים לפתח עם פוטנציאל להתערב בפעילות סמים דרך איגוד ליד האתר הפעיל של אנזים. באופן כללי, אנו רואים ניטור סוג זה של NAb להיות בעדיפות נמוכה מאז חומצי ולא הפרוטאוליטי הקשים של ליזוזום אינה חיובית לנוגדן-ERT אינטראקציות2,39,40. עם זאת, ייתכן כי NAbs הפרוטאוליטי עמידים קיימים, עלול לעכב את החלק הקטליטי של סמים40. זה וזמינותו צגים התווית על-ידי fluorophore ERT ספיגת את ליזוזום ולאחר מגבלה של וזמינותו הוא חוסר היכולת לפקח הפרוטאוליטי עמידים NAbs. אם סוג זה של NAb חשוד בהתבסס על בטיחות או נתונים יעילות, וזמינותו מפקח על פעילות ERT עליו להיות מפותח, משמש לבדיקת דגימות.
ההערכה של immunogenicity חשוב להבנת השפעת NAbs על הבטיחות והיעילות. הזיהוי של NAbs מסוגל עיכוב במבחנה סמים ספיגת דרך CI-M6PR מספקת הזדמנות להבנת NAb פעילות בתוך vivo. השיטה המוצגת כאן מנצל קו תא אנושי שיבטא CI-M6PR כדי למדוד ההפרעה של fluorophore מצומדת lysosomal ERT הסלולר ספיגת. כבר היה בשימוש בשיטה זו כדי לעקוב אחר NAbs עבור מספר ארטס מיועד לטיפול במחלות באנזימים. הפלטפורמה assay עשויות לחול על שיטות אחרות ללמוד את ההשפעות של NAbs על הרפוי וחיסונים המחייבים של הפנמה הסלולר לתפקוד תקין שלהם.
The authors have nothing to disclose.
המחברים יש אין התודות.
0.22 µm filter unit, 500 mL vacuum filter flasks | Corning | CLS430769 | |
Round Bottom 96-well culture plates | Thermo-Nunclon | 163320 | |
Sterile reagent reservoirs | VistaLab | 3054-1004 | |
96 well white round bottom polystyrene microplate plate | Corning | 3605 | |
96-well Polypropylene Tubes, 8-Tube Strips | Corning | 4408 | |
Magnetic bead separator tube rack | V&P Scientific, Inc | VP 772F2M-1, VP 772F2R-2, VP 772F2R-3 | |
DynaMag -2 Magnet | Thermo Fisher Scientific | 12321D | |
DynaMag -96 Side Skirted Magnet | Thermo Fisher Scientific | 12027 | |
BD FACSCanto II Flow Cytometer | BD Biosciences | ||
BD High Throughput Sampler (HTS) | BD Biosciences | ||
BioRad TC20 Automated Cell Counter | BioRad | 1450103 | |
Microplate Shaker | VWR | 12620-928 | |
Galaxy MiniStar Microcentrifuge | VWR | C1413 | |
tissue culture CO2 incubator | Nuaire | NU-4750 | |
Biosafety cabinet | Labcono | Purifier Cell Logic + | |
Jurkat Cell Line | ATCC | TIB152™ | |
Alexa Fluor 647 Protein Labeling Kit | Thermo Fisher Scientific | A20173 | |
Dynabeads M270 Streptavidin | Thermo Fisher Scientific | 65306 | |
EZ-Link NHS-LC-LC-Biotin | Thermo Fisher Scientific | 21343 | |
RPMI-1640 1X Medium | Life Technologies | A10491-01-500mL | |
Fetal Bovine Serum (FBS) | ATCC | 30-2020 | |
Pen-Strep (100X) liquid formulation | Corning | 30-002-CI | |
1X DPBS without calcium and magnesium | Corning | 21-031-CV | |
4% Para-formaldehyde | Electron Microscopy Science | 15735-85 | |
LIVE/DEAD Fixable Violet Dead Cell Stain Kit, for 405 nm excitation | Life Technologies | L34955 | |
Tween 20 | Sigma | P1379-100mL | |
Bovine Serum Albumin | Sigma | 3059 | |
Pooled human matrix (e.g. human serum or cerebrospinal fluid) | Bioreclamation IVT | request a quote from website | |
VWR Polyester Plate Film | VWR | 60941 | |
Seal & Sample Aluminum Foil | Beckman Coulter | 538619 |