כאן אנו מציגים פרוטוקול כדי למדוד את הפעילות Shigellacidal של נוגדנים בסרום. סרום מעורב עם חיידקים, המשלים אקסוגני, מתפשט, ואת תערובת התגובה הוא מצופה על פלטות אגר. חיידקים קיימא יוצרות מושבות הנספרות, באמצעות מונה המושבה אוטומטית, כדי לקבוע את כייל נוגדנים אחרים.
סרום מבחני אחרים (SBAs) מודדים את הפעילות פונקציונליים של נוגדנים, שימשו במשך עשורים רבים. SBAs למדוד ישירות נוגדנים הרג פעילות על-ידי הערכת היכולת של נוגדנים בסרום לאגד חיידקים ולהפעיל המשלים. הפעלה זו התוצאה פירוק הריגת חיידקים היעד. מבחני אלה הם בעלי ערך מכיוון שהם מעבר לכימות בייצור נוגדן התירי את תפקודים ביולוגיים שיש נוגדנים אלה, ומאפשר לחוקרים ללמוד את התפקיד נוגדנים שעשויים לשחק למניעת זיהום. SBAs שימשו ללמוד תגובות מערכת החיסון עבור פתוגנים אנושיים רבים, אבל יש אין מתודולוגיה נפוצה ומקובלת שיגלה בזמן הנוכחי. מבחינה היסטורית SBAs היו מאוד עתירי עבודה, הדורשים זמן רב שלבים רבים לכמת במדויק את החיידקים ששרדו. פרוטוקול זה מתאר פשוט, עמיד, ואת תפוקה גבוהה assay כך מדויק נוגדנים פונקציונלי אמצעים בשביל שיגלה בנסיוב במבחנה. השיטה המתוארת כאן יתרונות רבים על SBAs מסורתיים, כולל השימוש של מניות חיידקי קפוא, 96. ובכן assay צלחות, מערכת מיקרו-תרבות וכן ספירת המושבה אוטומטית. כל השינויים האלה להפוך assay זו שדורשת פחות תפוקה גבוהה יותר. פרוטוקול זה הוא פשוט יותר ומהירה יותר לביצוע מאשר SBAs המסורתית תוך שימוש עדיין זמינים ראגנטים וטכנולוגיות פשוטה. הפרוטוקול יושם בהצלחה במעבדות עצמאיות מרובות והוא וזמינותו לשחזור ועמיד. הבדיקה ניתן להעריך תגובות חיסוניות במחקרים קליניים, כמו גם קליני. לכימות shigellacidal נוגדן titers הן לפני והן אחרי חשיפה אנטיגן (על ידי חיסון או זיהום) מאפשר הבנה רחבה יותר של נוגדן פונקציונלי איך התגובות נוצרות ותרומתם חיסון הגנתי. התפתחות זו סטנדרטית, מאופיין היטב assay עשויה להקל במידה רבה שיגלה חיסון עיצוב.
שיגלה אשר נגרמו מהזנים אליהם, שיגלה flexneri 2a, flexneri ס’ 3 א ו ס sonnei, מדגימים השכיחות אפידמיולוגיים ברחבי העולם. המחלה diarrheal הנגרמת על ידי אלה שיגלה מינים השפעות צבאי, מטיילים1, הוא הגורם המוביל למוות diarrheal בקרב ילדים מתחת לגיל 5 מדינות מתפתחות2. כיום יש אין חיסונים מורשה כדי להגן מפני שיגלה, עם זאת, ישנם מספר חיסונים המועמד בשלבים שונים של הפיתוח. רבים מן החיסונים, ואמצעים אחרים מניעתי כעת בפיתוח, מתמקדים נוגדנים המיוצרים כנגד שיגלה ליפופוליסכריד (LPS). LPS הוא מועמד אטרקטיבי החיסון כי זה אנטיגן פני השטח הגדולות ומשרה זיהום טבעי עם שיגלה נוגדנים ספציפיים LPS שניתן מגן מפני הדבקה חוזרת באופן ספציפי serotype. לכן, חיסון שיגלה מוצלח יהיה ככל הנראה צורך רב-עמודים ולנטיין והמטרה 3-4 שיגלה אשר נגרמו מהזנים אליהם לזירוז חסינות מפני 70-80% באופן גלובלי לאומיים זנים3,4, 5 , 6. זה דורש כי מבחני להעריך שיגלה חיסון המועמדים להיות ספציפיות עבור מרובים שונים אשר נגרמו מהזנים אליהם.
מבחני אימונולוגי הנוכחי להערכת המועמדים החיסון מתמקדים לכימות רמות של נוגדן titers, אבל ישנם כמה מבחני מאופיין היטב להערכה תפקודית נוגדנים. הבחינה של יכולת תפקודית נוגדן חשוב כי נוגדנים ספציפיים הפתוגן אחראיות זיהום דרך מספר מנגנונים תפקודית כולל איגוד אנטיגנים השטח חיידקים, ומניעת הדבקה על ו זיהום של תאי אפיתל, מיקוד תאים חיידקיים או opsonization ו- phagocytosis, ו ישירות להרוג פתוגנים על ידי איגוד ויזמות המפל המשלים. הריגת חיידקים באמצעות נוגדנים ישירה מתרחשת כאשר נוגדנים לאגד רכיבים משטח של חיידקים היעד וליזום את המפל המשלים שמוביל ההפעלה של zymogens רבים כי בסופו של דבר התוצאה במבנה הנקבוביות בבקטריאלי תא זה גורם פירוק ומוות בקטריאלי. זה הרג ישיר של חיידקים על ידי העברת נוגדנים וה משלים עשוי להיות מכריע בתחילת קו הגנה במהלך זיהום.
אנשים שאינם נגועים באופן טבעי יש נוגדנים עם פעילות shigellacidal סרה שלהם. אלה שיגלה –נוגדנים ספציפיים אותרו באמצעות הרג בתיווך משלים מסורתיים מבחני 7,8. הדבר מציין כי ייתכן תפקיד עבור נוגדנים אחרים בהגנה כנגד שיגלה. מבחני אחרים מסורתי פשוטים את ביצוע: סרום הוא חום-לא פעיל (להשמיד את פעילות משלים אנדוגני) ומערבבים אותו עם החיידק עניין. תערובת זו על ריכוז מסוים נוסף המשלים אקסוגני. תערובת התגובה מודגרות כדי לאפשר הריגת חיידקים, מצופה ואז לאשר המושבה יוצרי יחידות (CFUs). ברגע CFUs נספרים, ניתן לחשב בעל אינדקס הרג 50% (KI) וקבעה כייל SBA. הליך זה הוא פשוט יחסית, מבחני אלה יכול להיות עתירי וצורך לבצע, התוצאה עלולה להיות משתנה מאוד. בנוסף מגבלות אלו, אין מבחני פונקציונליים טוב מאופיין כיום קיימות עבור שיגלה. לכן, יש לנו בהצלחה פיתחו ואנו מוסמך וזמינותו פשוטה, תפוקה גבוהה כדי למדוד פעילות אחרים שיגלה שלושה ארגזים של זנים הרלוונטית קלינית ביותר9. פרוטוקול זה מתאר של SBA עם שינויים העשויים משפרים את יעילות assay הפארמצבטית. הראשון של שינויים אלה הוא השימוש של מניות חיידקי קפוא. הייצור של מניות שימוש אחד מבטל את הצורך התרבות חיידקים טריים כל assay תוך כדי הקטנת assay-כדי-assay השתנות. עוד בזמן ובעבודה שמירת היתרון של פרוטוקול זה הוא השימוש של תבנית assay 96-ובכן צלחת. דבר זה מאפשר דילול טורי של דגימות כך ניתן לבחון את מגוון של ריכוזים. זה גם מאפשר השימוש פיפטות רב-ערוצי עבור ציפוי דוגמאות על בצלחות פטרי מרובע. כאשר פטרי מרובע אלה משמשים בשילוב עם מערכת תרבות המייצרת מיקרו-מושבות, מספר פלטות אגר הדרושות וזמינותו מצטמצם. זה, בשילוב עם התוכנה זמינה בחופשיות ספירת המושבה, שפותח במקור עבור opsonophagocytic מרובבת pneumococcal הורגת assay (MOPA)10, מאפשר הספירה המושבה מהירה, אוטומטית ואמין. כל השיפורים להפחית באופן משמעותי את הפעם תרגולים assay יצירת מערכת תפוקה גבוהה ומאפשר לוחות מרובים שיש להפעיל בעת ובעונה אחת.
בעוד פרוטוקול זה הותאם עבור שלושה אשר נגרמו מהזנים אליהם הרלוונטית קלינית ביותר של שיגלה, SBA המתוארים כאן ניתן להחיל בקלות רבים אחרים פתוגנים חיידקיים. בנוסף לשימוש פוטנציאלי של פרוטוקול זה עם חיידקים אחרים, פרוטוקול זה יש פוטנציאל להרחיב מעבר השימוש רק סרום כחומר מוצא, אשר יכול לכלול הניתוח של נוגדנים סוגי הדגימה רלוונטיים אחרים כמו דגימות הרירית, כולל דגימות צואה ורוק. השימוש הזה assay לחקור תגובות חיסוניות לאחר החיסון עשוי לתת תובנה רחבה יותר תגובות חיסוניות שנוצר על ידי חיסון מובילים בעיצוב רציונלית של חיסונים, עזרה בהבנה של חסינות טבעית כיצד מתפתח.
הפרוטוקול המתואר כאן מדגים פונקציונלי assay המערכת החיסונית כדי להעריך את הפעילות shigellacidal של נוגדנים בסרום. ב וזמינותו הפגינו על נוגדנים חד-שבטיים זה פרוטוקול ספציפיות עבור 3a ס flexneri היו בשימוש9 יחד עם שליטה סרה האנושי של חיסון שיגלה הקודם ללמוד11. המקור של הסרום נבדק בחומר הזה assay עשוי להשתנות באופן נרחב מדגימות בעלי חיים פרה-קליניים דגימות קליניות האנושי, הפעילות shigellacidal של דגימת נסיוב ייפגע על ידי חיסונים חשיפות שחווה הפרט. אשיג קצת יתכנו בין הקשורים קשר הדוק אשר נגרמו מהזנים אליהם, במיוחד ס flexneri 2a ו- 3 א ס flexneri אבל אשיג קצת ניכרות אצל זנים אלו בהשוואה sonnei ס’9. הבסיס של SBA מתמקד ההפעלה של המפל המשלים על-ידי איגוד נוגדן-אנטיגן. לכן, הטיפול מהתרכובת BRC הוא אחד הצעדים קריטי רבים הכרוכים בביצוע של פרוטוקול זה. BRC נבחר לשימוש הזה assay בשל ביצועים עקביים רמות נמוכות של NSK אחרים אחרים מבחני12,13,14. הפעילות של BRC הוא רגיש לטמפרטורה ועל האמצעים המתאימים כדי להבטיח כי להקפיא הפשרת מחזורים ממוזערים, כי BRC הוא aliquoted בודד שימוש באמצעי אחסון, כי aliquots BRC הם הקרת במהירות, מייד לפני השימוש בוזמינותו. מרקם של פעילות משלים תשפיע על הפארמצבטית של זה וזמינותו. עוד צעד קריטי להשפיע assay הפארמצבטית הוא ייצור דילול מניות חיידקי. חשוב כי לפני תחילת וזמינותו דילול מניות בקטריאלי המתאים נקבע, כהצלחה assay הוא בהתאם הייצור עקבית של פקדים A ו- B יש סעיפים CFU בממוצע CFU ~ 120 לכל מקום. על מנת לקבל כתמים כי הן אפשר לספור על-ידי התוכנה, זה גם הכרחי המשמשת צלחת חיידקים מתבצע בהצלחה. התצהיר של פתרון חיידקי, הטיה של הצלחת כך כתמים לרוץ ~ 2-3 ס מ הוא קריטי לייצור מושבות של התפלגות גודל נכון ונכון עבור ספירה מדויקת על ידי תוכנת נחמד. מאסטרינג כל השלבים האלה יבטיחו כי מדויק, עקביות בתוצאות מיוצרים על ידי פרוטוקול זה
גם כאשר כל השלבים הקריטיים מבוצעות טוב עדיין יתכנו מקרים שבהם יש צורך לשנות או לפתור בעיות בפרוטוקול זה. שינויים של פרוטוקול זה להעריך חיידקים אחרים עשויים לדרוש אופטימיזציה של לילה LBA צלחת הדגירה הטמפרטורה, כדי להבטיח את היווצרות מיקרו-מושבות. זנים אחרים של חיידקים או נוגדן מקורות, מלבד סרום, עשוי לדרוש אופטימיזציה של ריכוז המשלים. צריך גם לפקח NSK וערכים KIs של sera הבקרה כדי להבטיח וזמינותו עובדים כראוי. NSK צריך לא עולים יותר מ-70%. הקי של שליטה סרה לא אמור להשתנות מתכוון יותר ± 2SD. כדי להשיג תוצאות מוצלחות ועקבית בעת שימוש בפרוטוקול זה, יהיה צורך לבצע את כל הצעדים כמתואר פה עם תשומת לב מיוחדת לשלבים הקריטיים שפורטו לעיל.
בעוד פרוטוקול זה ממלא צריך חשובה בקהילה מחקר שיגלה , זה לא ללא המגבלות. פרוטוקול זה מתבסס על חומרים ביולוגיים ו, לכן, תמיד תהיה השתנות קצת קשה לשלוט. וריאציות בפעילות המשלים מגרשים וממקורות עשוי לתרום מבחני דרגות השונות. כדי להמתיק את זה, חשוב לטפל המשלים כראוי ולבדוק החדש הרבה משלים לפעילות לפני רכישה. זה גם עשוי להיות שימושי ליצירת בריכות של הרבה משלים עם פעילות ידוע לקבל באספקה הומוגנית. פרוטוקול זה פשוט על ידי עיצוב, אינו דורש שום ציוד מיוחד, המושבה אוטומטיות מונה התוכנה זמינה בחופשיות. בעוד הפשטות היא יתרון, המאפשר את פרוטוקול זה ייעשה כמעט בכל מעבדה, הוא עדיין דורש דגירה של לילה. תוארו מבחני האחרונות, הרבה דרישות דגירה קצר יותר, אך ידרוש ריאגנטים מיוחדת, הכנה15. הגבלה נוספת של זה וזמינותו היא במתכונתה הנוכחית שזה רק המסוגלת לחקור זן חיידקי יחיד בעת ובעונה אחת. בשטח שיגלה יש רצון ליצור חיסון multivalent, לאחר מבחני אימונולוגי כך שתוכל להעריך פתוגנים באופן מולטיפלקס הוא בעל ערך רב. Assay הזה יכול להיות שונה בעתיד כדי לענות על צורך זה, אבל במתכונתה הנוכחית, זה וזמינותו יחיד-פלקס.
בעוד assay הזה יש כמה מגבלות, עדיין יש יתרונות רבים על פני שיטות הקיימות או אלטרנטיבית. יתרונות אלו כוללים שיפורים רבים המשלבים כדי להפוך את ההוצאה להורג של שיטה זו שדורשת הרבה פחות יותר תפוקה גבוהה יותר SBAs המסורתי. השימוש של מניות חיידקי קפוא, תבנית assay צלחת 96-ובכן, את ציפוי על בצלחות פטרי מרובע גדול, מוספים המושבות המאפשר לצלם וממשיכים אוטומטי המושבה-, לעזור להפחית את החומרים ואת הזמן הדרוש כדי לסיים את זה וזמינותו. Assay הזה יש גם יתרונות על פני שיטות אחרות תפוקה גבוהה כי זה לא דורש שום נוגדנים מיוחדים או ציוד. הפרוטוקול המתואר יכולה להתבצע עם ריאגנטים בסיסי ותוכנה זמינה בחופשיות, מתן אפשרות עבור היישום שלה בכל סביבה מעבדה.
כל היתרונות פרוטוקול זה מספק תומך השימוש בחקירות רבות בעתיד. וזמינותו הוא אידיאלי עבור הבחינה של תגובות חיסוניות לאחר חיסון או זיהום טבעי. יישום זה מאפשר SBA להיות כלי רב ערך מחקר שיגלה חיסון, שכבר השתמשת בו כדי להעריך את החיסון immunogenicity בחיסונים ביו-המספר המשלים שיגלה איפה זה הוכיח את היכולת של חיסונים אלה זירוז הייצור של נוגדנים פונקציונלי16. פרוטוקול זה נבדק באופן מקיף על ידי מעבדות מרובים, הוכח לייצר תוצאות אמין, לשחזור9. פרוטוקול זה גם מפיקה תוצאות דומות כאשר הדגימות באותו נבדקים באמצעות מבחני אחרים האחרים17. עקביות נתונים שנוצרו על-ידי זה וזמינותו, והופכת את התאימות שלו לשיטות בוגרים אחרים חזקים כלי להערכת פעילות אחרים הדוגמאות סרום במדויק. הבדיקה בקלות גם ניתן להתאים כדי להעריך את סוגי מדגם נוספים. ואילו סרום זמין בקלות בניסויים קליניים למבוגרים, זה יכול להיות קשה להשיג מספיק סרום בניסויים התמקדות תינוקות וילדים קטנים; אחד של אוכלוסיות היעד בסופו של דבר עבור חיסונים שיגלה . בניסויים אלה, דם באופן שגרתי שנאסף על נייר סינון, ייבוש. היו הצלחות ראשוניות בתבנית דגימה באמצעות SBA מסוג זה. בנוסף דם, דגימות הרירית (כגון רוק, תמציות צואה ושתן) הם גם מטרה שהוא רלוונטי במחקר שיגלה חיסון. כיום, פרוטוקול זה יוערכו על שלושה אשר נגרמו מהזנים אליהם הרלוונטית קלינית ביותר של שיגלה אבל זה גם יכול להיות מותאם spp. שיגלה נוספים, כמו גם אחרים פתוגנים חיידקיים. עבודה עתידיות יתמקדו לייצור assay מולטיפלקס עם הרבה מאפיינים זהים לאלה וזמינותו מתוארת על ידי פרוטוקול זה. וזמינותו מרובבת יאפשר הערכה של מספר שיגלה אשר נגרמו מהזנים אליהם בו זמנית, נוסף שימור לדוגמה ואמצעי הידיים בזמן וזמינותו. יש גם עבודה לדרך כדי להעביר זה וזמינותו מעבדות ברחבי העולם. בהערכות הכללית יפיק יותר נתונים לקראת מוקדמות וזמינותו בקנה מידה מחקר גדול, בזמן בו זמנית מספר גדל והולך של מעבדות מיקרוביולוגיה ואימונולוגיה יש גישה זו SBA להעריך חיידקים, סרום דגימות אסף ממקומות שונים אנדמיים. וזמינותו המתוארים כאן ופשוט תפוקה גבוהה ויש לו את היכולת לשפר את ההערכה אימונולוגי שיגלה שדה, כמו גם יישומים רחבה יותר הערכה של אחרים פתוגנים חיידקיים.
The authors have nothing to disclose.
עבודה זו מומן על ידי מענק של נתיב כדי M.H.N. מחקר זה נערך מחקר שיתופי, הסכם פיתוח בין את וולטר ריד צבא במכון למחקר אוניברסיטת אלבמה בבירמינגהם.
Gelatin | Sigma | G9391 | Type B, powder, BioReagent, suitable for cell culture |
TTC (2,3,5-Triphenyltetrazolium chloride) | Sigma | T8877 | ≥98.0% (HPLC) |
Sodium azide (NaN3) | Sigma | S2002 | ≥99.5% |
Baby Rabbit Complement | PelFreez | 31061-3 | 3-4 week old |
HBSS with Ca2+/Mg2+ | Invitrogen | 14065-56 | Without Phenol Red |
LB Agar (Lennox) | Sigma | L2897 | Powder microbial growth medium |
Bacto Agar | BD | 214010 | Powdered, (C12H18O9)n |
Glycerol | Sigma | G5516 | For molecular biology, ≥99% |
LB Broth (Lennox) | Sigma | L3022 | Powder microbial growth medium |
Square Petri Dish | Sigma | Z617679-240EA | 120 mm x 120 mm |
Assay Plate | Costar | 3799 | 96 well u-bottom plate with lid |
NICE Software | University of Alabama at Birmingham | ftp://ftp.nist.gov/pub/physics/mlclarke/NICE/ |