מדידת פונקצית נוגדן היא מפתח להבנה חסינות למלרית falciparum Plasmodium. שיטה זו מתארת את הטיהור של merozoites קיימא, ומדידה של phagocytosis opsonization תלוי על ידי cytometry זרימה.
אנטיגנים merozoite falciparum Plasmodium נמצאים בפיתוח כחיסון למלריה פוטנציאלית. היבט אחד של חסינות מפני מלריה הוא הסר של merozoites החופשי מהדם על ידי תאי phagocytic. עם זאת הערכת היעילות התפקודית של נוגדנים ספציפיים opsonizing merozoite היא מאתגרת בשל זמן מחצית החיים קצרים של merozoites וההשתנות של תאי phagocytic עיקריים. תאר בפירוט במסמך זה שיטה ליצירה merozoites קיימא באמצעות מעכבי פרוטאז E64, וassay של merozoite phagocytosis opsonin תלוי באמצעות שורת התאים פרו monocytic THP-1. E64 מונע קרע schizont תוך מתן אפשרות לפיתוח של merozoites אשר שוחרר על ידי סינון של schizonts טופל. merozoites רומיד Ethidium שכותרתו opsonized עם דגימות פלזמה אנושיות, והוסיף לTHP-1 תאים. Phagocytosis נבחנים על ידי פרוטוקול תפוקה גבוהה סטנדרטי. merozoites קיימא הוא משאב יקר ערך להערכת numerהיבטים מפוקפקים של פ הביולוגיה falciparum, כולל הערכה של תפקוד מערכת החיסון. רמת נוגדנים שנמדדה על ידי assay זה קשור עם חסינות קלינית למלריה באנשים שנחשפו באופן טבעי. Assay יכול להיות גם שימוש להערכת נוגדני חיסון מושרה.
החשיבות של נוגדנים לחסינות למלרית falciparum Plasmodium הוצגה לפני 40 שנה, כאשר אימונוגלובולינים ממבוגרי ההיפר הועברו באופן פסיבי לילדים הסובלים ממלריה חמורה וכתוצאה מכך המחלה להקל 1. כתוצאה מכך, מאמץ ניכר בקש לזהות מטרות של חסינות מלריה מגן, בעיקר באמצעות מדידת טיטר נוגדנים לפפטידים או חלבונים הביעו bacterially ידי ELISA. סרולוגיה מבוססת ELISA הוכיחה גם משתנה מאוד בין לימודים, ואינה מתייחסת לנוגדנים פונקציונלי 2. אנטיגנים מלריה רבים לגרום IgG1 cytophilic ופרופיל נוגדן IgG3, במיוחד פני השטח אנטיגנים merozoite 3. הטיה תת הדבר מצביעה על כך אינטראקציות נוגדן-FC-קולטן (FCR) עם phagocytes חשובות לפונקציות מפעיל של opsonizing נוגדני antimerozoite 4. חיסוני אנטיגן merozoite כמה בפיתוח נועדולעורר פונקציות תא בלען מפעיל 5, 6 ולמרות שראיות משמעותיות לחשיבות של אינטראקציות הנוגדן-FCR במודלים של מלריה מכרסם קיימים 7-9, וכמה מחקרים שנעשה לאחרונה תומכים בחשיבות של נוגדנים פונקציונליים ופונקציות מפעיל תא בלען לחסינות למלריה בבני אדם 10, 11, תחום זה עדיין נחקר גרוע. מחקר לנוגדנים ספציפיים opsonizing merozoite היה מוגבל על ידי שני גורמים; הקושי בבידוד merozoites באיכות טובה; ותגובות phagocytosis משתנים מהתאים ראשוניים.
עד לאחרונה, מילויים צנטריפוגה במהירות גבוהה או צפיפות Percoll נוצלו כדי לבודד merozoites מsupernatants התרבות של פקיעת תרבויות schizont. merozoites אלה היו מעשי רק לעתים נדירות, ולעתים קרובות מניפולציות נוספות על ידי צנטריפוגה צפיפות ולשטוף מרובים שלבים 12, או הקפאה 11 לפני השימוש במבחנים. proc אלהesses פוטנציאל לנתק חלבונים רבים הקשורים שולי ממשטח merozoite, חלבונים ידועים להיות מטרות אנטיגני של חסינות מלריה 13. לאחרונה מעכבי פרוטאז ציסטאין טרנס Epoxysuccinyl-L-leucylamido בוטאן (4 guanidino-) (E64) נעשה שימוש כדי ליצור merozoites קיימא. E64 מונע קרע schizont, שהניבו merozoites קרום סגור 14, שיכול להיות מופר על ידי סינון לשחרר merozoites קיימא 15, 16. טכניקה זו תוביל לרזולוציה מרחבית של חלבונים רבים במהלך הפלישה כדורית אדומה 15, 17-19 והבהירה את ההשפעה הספציפית השלב של כמה תרופות נגד מלריה 16, 20. עם זאת, הדור של merozoites קיימא נותר מאתגר מבחינה טכנית. כדי לסייע בהפצה של טכניקה זו ויישום למבחנים תפקודיים של חסינות, פרוטוקול מפורט לטיהור קיימא merozoite והשימוש בם בassay הסטנדרטי הפונקציונלי של נוגדן: שיתוף פעולה סלולארי בopsonization וphagocytosis מתואר כאן.
טכניקה זו מדגימה התקדמות משמעותית לעומת מבחני קודמים במבחנה של opsonization merozoite, כגון פרץ נויטרופילים נשימה, תלוי נייד עיכוב הנוגדן (ADCI), ומבחני phagocytosis merozoite חלופיים. מבחני אלה הם גרועים לשחזור עקב וריאציה בתשומות טפיל ואת פעילותם של תאים ראשוניים phagocytic 11, 21. hemozoin לזהם גם עשוי מאוד להשפיע על תפקוד התא בלען 22. Assay phagocytosis merozoite חזק לשעתק דיווח לאחרונה 23 מנצל את שורת תאי promonocytic THP-1 24. זה סוג תא אידיאלי עבור מבחני זרימת cytometry תפוקה גבוהה כפי שהוא לא חסיד ובמיוחד מבצע phagocytosis FC-קולטן בתיווך 25, 26. מורכבות נוספות בזמן investigating phagocytosis הוא שהתואר של phagocytosis תלוי במספר merozoites ביחס לTHP-1 תאים וריכוז בפלזמה. כדי להבטיח שחזור בין ניסויים, צריך להיות מנת merozoites וריכוז מוגדר בשימוש. בשל גודלם הזעיר, לזרום כימות cytometric נדרש.
ההליך המתואר כאן מסיר hemozoin ומייצר merozoites קיימא, ומתאר את היישום של merozoites אלה לספירת התזרים cytometric של merozoites אחרי opsonization וphagocytosis. למרות תובעני מבחינה טכנית, הטכניקות המתוארות עשויות להיות שימושיות בהבהרת התרומה של תגובות נוגדנים ספציפיות למשטח merozoite נרכש באופן טבעי וחיסון מושרה חסינות.
כדי למדוד phagocytosis merozoite, בקיאות בשתי טכניקות נדרש: טיהור של merozoites וassay phagocytosis THP-1. השלבים הקריטיים ביותר לשילוב של שתי טכניקות אלה הם: 1) טפילים מסונכרנים היטב; 2) הוספת E64 בזמן הנכון כדי להניב merozoites המוקף קרום; 3) הסרת hemozoin להימנע מצרפים; 4) ספירת merozoite מדויקת על ידי cytometry זרימה; 5) הדילול של פלזמה משמשת; ו6) שמירה על צפיפות תא נמוכה ומספר מעבר של THP-1 תאים. בחינה קפדנית של היבטים המרכזיים אלה תבטיח תגובות phagocytosis חזקות הם נצפו.
אמנם, מתואר כאן היא הכנת merozoites להערכת phagocytosis, הטכניקה יכולה להיות מנוצל עבור מגוון רחב של יישומים. ללא קשר למתודולוגיה הזרם למטה, הכנות merozoite אופטימליות תלויות בעיתוי נכון בנוסף E64 על מנת ליצור merozoites. שיטת E64 המתוארת כאן הוכח yIELD merozoites פולשנית לשימוש במיקרוסקופיה ברזולוציה גבוהה של אירועי פלישה ומבחני רגישות הסמים 15-20. בעוד כדאיות merozoite אינה חיונית לphagocytosis, נדרשת יושרה של מעיל משטח merozoite. לכן שיטת E64 המתוארת כאן מאפשרת merozoites באיכות גבוהה כדי להיות מיוצר להערכת תגובת נוגדנים למעייל פני השטח. כפי שמתואר באיור 1, אם E64 מתווסף מוקדם מדי או מאוחר מדי merozoites הקרום סגור לא נוצרים. מסיבה זו, תרבויות טפיל סינכרוני מאוד נדרשות. כאן, השימוש בטיפולי סורביטול והפרין לחוזקה לסנכרן תרבויות טפיל D10-GFP לחלון של שעה 2 הוא תאר. הפרין יכול לקדם gametocytogenesis במעבדה אחרת מבודדת, ולכן יש להשתמש בזהירות. עשויות לשמש גם שיטות סנכרון אלטרנטיביים כגון אלנין, ובלבד שטפילים מסונכרנים היטב מיוצרים 29. אם E64 מתווסף לטפילי אסינכרוני, אבזר נמוךortion של merozoites מוקף קרום יופק ונותר טפיל שנדבק ב-RBC יהיה גם קרע בדרך כלל או לפתח מורפולוגיה נורמלית. נוכחותם של טפילים שלא התפתחה לmerozoites קרום סגור תגרום לסתימה של המסנן ולהפחית באופן משמעותי את תשואת merozoite מתקבלת.
במהלך הסינון של merozoites המוקף בממברנה, hemozoin הוא משוחרר מוקואולות העיכול וקיים כגבישים חופשיים בתמיסה. Hemozoin הוא מעודדי דלקת מאוד וכבר דווח לווסת תגובות מונוציטים וphagocytosis מקרופאג 30, ביום 31. בנוסף לויסות phagocytosis, כפי שמוצג באיור 2, hemozoin יכול ליצור אגרגטים עם merozoites בתמיסה. כTHP-1 תאים יכולים phagocytose אגרגטים אלה, זה יכול להיות confounder עיקרי להחלטה של phagocytosis בתיווך הנוגדנים. לכן, הסרת hemozoin יש צורך בassay זה לאבמורכבות נוספות של OID hemozoin על ביולוגיה תא בלען. בנוסף, אי ספיקת כדי להסיר hemozoin יכולה להיות גם הרסנית בעת השימוש בטכניקה זו כדי ליצור merozoites ללא תשלום עבור יישומים אחרים, במיוחד שבו נדרש כימות merozoite.
כפי שמתואר באיור 4, מספר merozoites הוסיף לassay יכול להשפיע על מידת phagocytosis ידי THP-1 תאים. למרות cytometry הזרימה מאפשר ספירה של ריכוז merozoite, pipetting זהיר ולשכפל את הסעיפים של merozoites נחוץ כדי לשפר את הדיוק. זה קריטי במיוחד אם קווי טפיל מרובים הם להיבדק Side-by-צד. זה בעבר כבר הראה כי פלזמה מילדים למחצה חסינים מפני PNG יכולה להיות מדולל באופן משמעותי לפני תגובות ירידת 23. שתואר כאן הוא הדילול האופטימלי של פלזמה (1/120, 000 הדילול סופי של פלזמה) לקבוצה של 5 – ילדי PNG בת 12 שהפיקה את מגוון הגדול של phagocyt. תגובות אוזיסים המתוארות באיור 5 טווח זה אפשר לריבוד של תגובות לארבע קבוצות (0 – 19%, 20-39%, 40-59% ו60 – phagocytosis 79%), ומודלים רגרסיה חשפו כי תגובות opsonizing היו קשורות עם ההגנה מפני מחלה קלינית וצפיפות גבוהה parasitaemia 10 לעוקבה שונה לומדת ייתכן שיהיה צורך להתאים את דילול פלזמה כדי להבטיח phagocytosis ידי THP-1 תאים לא רווי או מתחת לרמה של זיהוי.
Cytometry זרימה מאפשרת phagocytosis המהיר וכימות עם דיוק משופר על מיקרוסקופ. פרוטוקול זה הוא תפוקה גבוהה, צלחת מבוססת ואוטומטי רכישת 96 צלחות גם ללמוד חסינות הלחות שנרכשה באופן טבעי. השיטה דורשת צביעת merozoites ברומיד ethidium, יכולים להיות מנוצלים כתמי DNA אלטרנטיביים לעומת זאת, כגון SYBRgreen, DAPI ויוד propidium, כתמי קרום או כתמי חלבון. assay זה יהיה מקובל Primarמונוציטים y או נויטרופילים, ויכולים להיות מותאמים אם תא בלען או הביולוגיה FCR היה של עניין. תאים ראשוניים או THP-1 תאים מובחנים במבחנה עם PMA יכולים לשמש כדי לחקור phagocytosis במלריה ופתוגנים אחרים 12, 32-34. עם זאת שימוש בתאים ראשוניים עשויה להיות מאתגר כפי שהתאים אלה הם חסיד וגם להציג phagocytosis שאינו הנוגדן בתיווך 35. בנוסף, השתנות בטהרה, כדאיות ופונקציונליות כמה מגבלות מפתח לשימוש בתאי phagocytic העיקריים. קולטני Fc המעורב בphagocytosis merozoite יישאר uncharacterized, ולכן באמצעות חסימת נוגדנים לקולטניים Fc ספציפי יכולה להבהיר את תרומתו של כל מועדון כדורגל קולטן לmerozoite phagocytosis. כphagocytosis THP-1 הוא FCR תלוי, זה מאפשר פירוש פשוט של phagocytosis נצפה. assay זה גם משאיל את עצמו לטיפול ספציפי אנטיגן של opsonizing נוגדנים אשר יכולים להיות מושגת על ידי utilizing טפילים עקום החוצה לפני שטח אנטיגנים merozoite, או באמצעות נוגדנים אנושיים מטוהרים זיקה לmerozoite חלבוני פני השטח. יתר על כן, בעומק מחקרים של תגובות ציטוקינים הבאים phagocytosis merozoite חסרים, ויכולים להיות מושגת באמצעות assay זה.
שתי טכניקות אלו מהוות התקדמות ניכרת בחקר נוגדני antimerozoite הפונקציונליים. טיהור merozoites באיכות גבוהה יש יתרון לשימוש בmerozoites cryopreserved, או זעירים מניאון מצופה באנטיגנים merozoite. למרות assay זה כבר נעשה שימוש ככלי להערכת חסינות שנרכשה באופן טבעי, זה עשוי להוכיח כלי חשוב להתמודדות עם הרכישה של חסינות בתגובה לחיסון. למרות שזה הוכח לאחרונה כי phagocytosis או merozoites opsonised קשור להגנה מפני מלריה קלינית, לא ניתן להסיק מסקנות ישירות מphagocytosis THP-1 במבחנה לin vivo phagocytoאחות של merozoites כphagocytosis בassay זה מתרחשת תחת תנאים סטטיים ובהעדר מתחרה בתאי דם אדומים. ההתאמות הפוטנציאליות של assay זה עשויות כך לספק כלי תכליתי להבנה נוספת של מלריה וphagocytosis merozoite.
The authors have nothing to disclose.
המחברים מבקשים להודות לילדים ולתורמי פלזמה למבוגרים, וצוות בפפואה גינאה החדשה המכון למחקר רפואי. המחברים מבקשים להודות לAmandine B Carmagnac, קתרין ש Nie, דני W וילסון, איבו מולר ודיאנה S הנסן על תרומתם לפיתוח של טכניקה זו, ותודה לצלב האדום האוסטרלי לחבילות דם וסרום. עבודה זו התאפשרה בזכות תמיכה ויקטוריאני ממשלת המדינה תפעולית תשתיות ואוסטרלית הממשלה NHMRC IRIISS. עבודה זו נתמכה על ידי הבריאות הלאומית מועצה למחקר רפואית מעניק # 1031212 ו# 637,406, ומכונים הלאומיים לבריאות מענק # AI089686.
THP-1 cell line | American Type Culture Collection | TIB-202 | |
RPMI-1640 | Gibco | 31800-089 | |
Fetal Calf Serum (FCS) | Invitrogen | 10099-141 | |
2-mercapthoethanol | Sigma-Aldrich | M6250-100ML | Use in Fume Hood |
Pen/Strep Solution (100x) | Sigma | P0781 | |
HEPES | SAFC | 90909C | Cell culture grade |
hypoxanthine | Calbiochem | 4010 | |
Human Serum | Donation from Autralian Red Cross | Available commercially (i.e. Invitrogen) | |
sodium bicarbonate (NaHCO3) | Merck | 1.06329.0500 | |
gentamycin | Pfizer | 61022027 | Injection Quality |
heparin Sodium BP (5000IU/mL) | Pfizer | procine origin | |
Blasticidin S-hydrochloride | Sigma-Aldrich | 15205 | |
D-sorbitol | Sigma-Aldrich | 50-70-4 | |
E64 Protease Inhibitor | Sigma-Aldrich | E3132-10MG | |
KH2PO4 | Sigma-Aldrich | 98281-100G | Use for phosphate buffer |
Na2HPO4.2H20 | Merck | 10383.4G | Use for phosphate buffer |
Giemsa's azur eosin methylene blue solution | Merck | 1.09204.0500 | 1:10 dilution in 6.7mN Phosphate buffer (make fresh each stain) |
EDTA disodium salt | Merck | 10093.5V | 0.1M, pH 7.2 |
Acrodisc Syringe Filters 1.2-μm/32-mm | Pall Life Sciences | 4656 | |
QuadroMACS Separator (for small column) | MACS Miltenyi BioTec | 130-091-051 | Interchangeable with MidiMACS |
VarioMACS Separator (for large columns) | MACS Miltenyi BioTec | 130-090-282 | |
MACS MultiStand | MACS Miltenyi BioTec | 130-042-303 | |
LS Column (small magnetic column) | MACS Miltenyi BioTec | 130-042-401 | |
large magnetic column | MACS Miltenyi BioTec | 130-041-305 | |
Ethidium Bromide | Bio-Rad | 1510433 | Cytotoxic |
CountBright Absolute Counting Beads | Invitogen | C36950 | |
BD FACSCalibur Flow Cytometer with HTS plate reader | BD Biopsciences | ||
EDTA disodium salt | Merck | 10093.5V | 0.1M, pH 7.2 |
FlowJo cytometry analysis software | Tree Star |