assay Immunospot לטווח ארוך אינטרפרון-γ התרבותי צמוד אנזים משמש כמדד לתגובות זיכרון מרכזיים וקורלציה עם תגובות חיסון נגד mycobacterial מגן. עם assay זה, תאי דם היקפי mononuclear הם מגורה עם אנטיגנים mycobacterial וinterleukin-2 במשך 14 ימים, מה שמאפשר בידול והתרחבות של תאי T הזיכרון מרכזיים.
תאי מפעיל וT הזיכרון נוצרים באמצעות תיכנות ההתפתחותי של תאים נאיביים הבאות הכרת אנטיגן. אם הזיהום נשלט עד 95% מתאי T שנוצרו בשלב ההרחבה בוטלו (כלומר., שלב התכווצות) ותאי T הזיכרון יישארו, לפעמים לכל חיים. בבני אדם, שני תת תפקודי שונים של תאי T זיכרון תוארו מבוססת על הביטוי של קולטנים ביות בלוטה לימפה. תאי T זיכרון מרכזי לבטא קולט CC chemokine 7 וCD45RO וממוקמים בעיקר באזורי T-cell של איברי הלימפה משניים. תאי T זיכרון מפעיל להביע CD45RO, חסרים קולטני CCR7 ותצוגה הקשורים ביות הלימפוציטים לרקמות היקפית או מודלקות. תאי מפעיל T אינם מבטאים גם CCR7 או CD45RO אלא על מפגש עם ציטוקינים מפעיל תוצרת אנטיגן, כגון אינטרפרון-γ. מבחני שחרור אינטרפרון-γ משמשים לאבחון של שור ושחפת אדם ולזהות בעיקר מפעיל ותגובות תא T זיכרון מפעיל. תגובות תא T הזיכרון מרכזית על ידי תאי CD4 + T כדי חיסון, לעומת זאת, ניתן להשתמש כדי לחזות את יעילות חיסון, כפי שהודגמו עם זיהום קופי וירוס הכשל החיסוני של קופים שאינם בני אדם, שחפת בעכברים, ומלריה בבני אדם. מספר מחקרים בעכברים ובבני אדם, כמו גם נתונים שלא פורסמו בבקר, הוכיחו כי מבחני ELISPOT אינטרפרון-γ למדוד תגובות תא T זיכרון מרכזי. עם assay זה, תאי הדם היקפיים mononuclear בתרבית בהפחתת ריכוז של אנטיגן במשך 10 עד 14 ימים (לטווח ארוך תרבות), המאפשר תגובות מפעיל לשיא ולדעוך; הקלת תאי T הזיכרון מרכזיים לבדל ולהרחיב בתוך התרבות.
תאי מפעיל וT הזיכרון נוצרים באמצעות תיכנות ההתפתחותי של תאי CD4 + T הנאיביים לאחר הכרת אנטיגן. התמיינות של תאי CD4 + T הנאיביים לתאי ציטוקינים הפקה דורשת הכרת הפתוגן על ידי תאי מערכת חיסון מולדים, הצגת אנטיגן לתאי T, שיתוף גירוי ושינויי תעתיק וכתוצאה מכך ייצור ציטוקינים מקוטב. לדוגמא: תאי הצגת אנטיגן לייצר אינטרלוקין (IL) -12 בתגובה לפתוגנים תאיים, אשר, יחד עם הכרת אנטיגן, מקדם התמיינות של תאי T לעוזר T 1 תאים (Th1) 1,2 על ידי איתות באמצעות מתמר אות ומפעיל של שעתוק 4 (STAT4) ו- T-תיבה לידי ביטוי בתאי T (T-הימור), שמוביל להפעלת תא, IL-2 ייצור, הרחבה משובט ואינטרפרון (IFN) ייצור -γ 3,4. אם הזיהום נשלט, עד 95% מתאי T שנוצרו בשלב ההרחבה בוטלו (כלומר, התכווצותתאי שלב) וT הזיכרון יישארו, לפעמים לכל חיים 5. Sallusto et al. 6, חשפו שני תת תפקודי שונים של תאי T זיכרון בבני אדם המבוססים על הביטוי של קולטנים ביות בלוטה לימפה. תאי T הזיכרון מרכזי (TCM) להביע את קולט chemokine CC (CCR) -7 וCD45RO וממוקמים בעיקר באזורי T-cell של איברי הלימפה משניים. TCM מוגבל תפקוד מפעיל, סף הפעלה נמוך ולשמור על ייצור IL-2 גבוה ויכולת שגשוג. תאי T זיכרון מפעיל (TEM) להביע CD45RO, חסרים קולטני CCR7 ותצוגה לביות לרקמות היקפיים או מודלקות. תאי מפעיל אינם מבטאים גם CCR7 או CD45RO אבל מייד לייצר ציטוקינים מפעיל, כגון IFN-γ, בעת הכרת אנטיגן.
מבחני שחרור IFN-γ (IGRA) משמשים לאבחון של שור ושחפת אדם 7. Mycobacterium וביס הוא הסוכן העיקרי של שחפת הבקר (BTB) תוך CA האנושיSES של שחפת נגרמים בעיקר על ידי שחפת Mycobacterium. עם בדיקות אלה, כל דם או תאי הדם היקפיים mononuclear (PBMC) מומרצים עם אנטיגנים mycobacterial ל16-24 שעות וייצור IFN-γ בתוך supernatant נמדד על ידי ELISA או באמצעות זיהוי של תאים מייצרים IFN-γ תוך שימוש בטכניקות ELISPOT. כתוצאה מתקופת הגירוי הקצרה (כלומר., 16 עד 24 שעות) וייצור ציטוקינים מהיר, מבחני vivo לשעבר לזהות בעיקר תגובות מפעיל וTEM. זה אושר על ידי ניתוח התזרים cytometric של אוכלוסיות תאים בתרבויות אלה 8-10.
Vivo לשעבר תגובות IFN-γ כלולים באופן שיגרתי בהערכת פנל תגובה החיסונית של חיסוני שחפת, לרבות אלה המשמשים להערכת תגובות על ידי בקר. רוב חיסוני שחפת הבקר יעילים לעורר תגובת IFN-γ ספציפי, אך לא את כל החיסונים שגורמים לתגובות IFN-γ הם protectivדואר. כמו כן, הרמות של IFN-γ שהושרו על ידי חיסון, כפי שנמדד לפני הזיהום, לא בהכרח תואמות את ההגנה. לדוגמא, ייתכן שיש לי זני BCG שונים יכולות שונות כדי לגרום לvivo לשעבר תגובת IFN-γ, למרות רמות הגנה דומות 11. לפיכך, vivo לשעבר IGRAs הם בעלי ערך לאבחון שחפת ולגישה חיסוני חיסון; עם זאת, השימוש בם כמנבאים של יעילות חיסון הוא מוגבל. תגובות TCM לחיסון, לעומת זאת, ניתן להשתמש כדי לחזות את יעילות חיסון, כפי שהודגמו עם זיהום בנגיף הכשל החיסוני סימיאן (SIV) בפרימטים לא אנושיים 12,13, שחפת בעכברי 14 ומלריה בבני האדם 15,16.
לאחר תגובה חיסונית יעילה וכתוצאה מכך אישור הפתוגן, TCM נשמרים ולספק הגנה לזיהום שני סופו של דבר על ידי אותו הסוכן. יוצא דופן בולטת לתרחיש זה היא מ ' infe שחפתסיפורת של בני אדם שבו חולים שקבלו טיפול אנטי-mycobacterial מרפא רגישות לזיהום מחדש 17,18. בנוסף, אירועים המסדירים זיכרון חיסוני במהלך זיהומים כרוניים, שבו גירוי אנטיגני נמשך, אינם מובנות היטב 19. במהלך זיהומים כרוניים, כגון בוירוס כשל חיסוני אנושי (HIV) ושחפת, תגובת Trinidad & משמעותית קשורה לתוצאה חיובית (לדוגמא, חביון עם שחפת ותת-קליניים עם HIV) 20,21. מספר מחקרים בעכברים ובבני אדם הראו כי מבחני ELISPOT לטווח ארוך בתרבית IFN-γ למדוד תגובות Trinidad & 16,20-22. עם assay זה, PBMCs בתרבית בהפחתת ריכוז של אנטיגן במשך 10 עד 14 ימים, ומאפשר תגובות מפעיל לשיא ולדעוך; הקלת Trinidad & לבדל ולהרחיב בתוך התרבות.
מבחני ELISPOT לטווח ארוך בתרבית IFN-γ יש גם שימשו בוטרינריםמחקר, עדיין הפנוטיפ של תאים להגיב כבר קשה להעריך בשל חוסר של חומרים כימיים קריטיים, במיוחד נוגדן לCCR7. חיסוני שחפת הבקר יעילים [למשל. באמצעות מנה אחת של מ ' בוביס Bacille Calmette גרן (BCG), BCG אחרי חיסון-וקטורים נגיפיים Antigen 85A מקטע, או M מוחלש. וביס ΔRD1] לעורר תגובה לטווח ארוך בתרבית γ-IFN ELISPOT הבאה חיסון המתואמים עם הגנה (כלומר, נטל mycobacterial נמוך וירידה ב הפתולוגיה הקשורים TB) נגד האתגר הבא עם מ 'הארסי בוביס 23,24. יתר על כן, מספרם של תאי IFN-γ-מפריש אנטיגן הספציפי בתוך תרבויות PBMC לטווח ארוך הם גבוהים יותר בגיל 12 חודשים, אך להקטין ב 24 חודשים לאחר חיסון BCG של עגלים בילוד, מקשר עם התואר של פוסט זיהוי הגנה מ ' אתגר בוביס 25. בתרחיש זה, IFN-γ ELISPOT התרבותית היאכלי חשוב n לניבוי יעילות חיסון, מתן אמצעים כדי לתעדף מועמדי חיסון לניסויי יעילות עלות גבוהה. בנוסף, ניתן להתאים טכניקות ELISPOT תרבותית עבור מארחים, פתוגנים וציטוקינים שונים על ידי שינוי אנטיגנים או נוגדנים למגוון רחב של מטרות בתחומי מחקר שונים.
ייצור IFN-γ במבחני ELISPOT תרבותיים לטווח הארוך הוא בדרך כלל עקב Trinidad & בבני אדם, אבל איך תגובה זו מתפתחת בתרבות הוא הבין היטב. אם Trinidad & נמצא במחזור ולהרחיב במבחנה, או אם תגובות Trinidad & נובעות מבידול של מפעיל ותאי Tem לTrinidad & בתרבות אינו ידוע. עם זאת, מחקרים עם דגימות מבני האדם מצאו כי יש תאי CD4 + T מvivo לשעבר ומבחני ELISPOT IFN-γ התרבותי ארוך טווח ספציפיות epitope שאינן קשורות, רומזים כי תגובות Trinidad & לא לפתח מתאי מפעיל 28. ברור, את משך התגובה עשוי להשתנות, אבל אם אישור הפתוגן מושגת, סופו של דבר שניהם vivo לשעבר ותגובות Trinidad & לרדת. כמו כן, תגובות של תרבויות ארוכת טווח שנמדדו בתחילת וזמן רב לאחר תחול אנטיגני (כאשר תגובת מפעיל היא נמוכה יותר) מוצג לתאם, המציין כי במחזור אוכלוסיות Trinidad & המוקדם וארוך לאחר אנטיתחול genic נשאר קשור in vivo. מצד שני, עוצמת תגובת vivo לשעבר אינה מופיעה להיות קשורה לעוצמת תגובת הזיכרון 29. תוצאות אלו מצביעות על כך שתגובות γ-IFN תרבותיים לטווח ארוך כתוצאה מהתרחבות ELISPOT במבחנה של TCM ודעיכה קשורה של תגובות מפעיל במדגם, ולא ההתמיינות של תאי מפעיל לפנוטיפ TCM.
עם הבקר, את התרומה היחסית של תת מפעיל וזיכרון לתגובות זוהתה על ידי מבחני ELISPOT IFN-γ לטווח הארוך אינה ידועה. מחקרים שנעשה לאחרונה מצביעים על מתאם בין החיסון עורר תגובות לטווח ארוך בתרבית γ-IFN ELISPOT והגנה מפני זיהום הניסיון הבא עם מ ' בוביס 23-24. זה כבר דווח כי תגובות חלשות לטווח ארוך IFN-γ ELISPOT לחיסון קשורים להיעדר ההגנה 30. שניהם חיים ולהרוגחיסוני אד לגרום תגובות ELISPOT vivo IFN-γ דומות לשעבר, אבל חיסון BCG עם החיה מעורר תגובות חזקות לטווח ארוך בתרבית γ-IFN ELISPOT מאשר לעשות הכנות חיסון נהרגו. מעניין לציין, חיסונים חיים הם הגנה תוך ניסוחים נהרגו אינם מספקים הגנה מפני אתגר עם mycobacteria הארסית שחפת 31-32, 33.
הערכה של תגובות Trinidad & היא גם אפשרית על ידי מיון תאים אלה מPBMC. העשרה ישירה של TCM מPBMC, לעומת זאת, דורשת מכשירים יקרים, מאומנים אישי וקשה כמו תאים אלה אינם רבים בזרם הדם. תרבות לטווח הארוך של PBMC מספקת העשרה של TCM על TEM ותאי מפעיל ללא מכשירים יקרים; עם זאת, מכיוון שאוכלוסיות תאי T אלה הרחיבו במבחנה הם עשויים להיות פחות נציג של תגובות זיכרון in vivo. אפשר לגשת לתגובות זיכרון IFN-γ (באמצעות התרבות לטווח הארוך או סוג Trinidad &ing אסטרטגיות) על ידי מבחני אחרים מאשר ELISPOT כגון: ELISAs ציטוקינים 34, מערכי חרוז ציטוקינים (CBA), מכתים תאיים (ICS), או מערכי חלבון ציטוקינים (רו"ח). שיטות אלה; עם זאת, בדרך כלל פחות רגישים מאשר ELISPOT מבחני 35.
יתרון של ELISPOT הוא היכולת שלה לזהות את הלכידה המיידית של ציטוקינים זמן קצר לאחר שחרורו מניעת דילול בsupernatant והשפלה על ידי מחשוף האנזימטית או ספיגת ציטוקינים על ידי תאים אחרים. מבחני ELISPOT לזהות תאים בודדים ייצור ציטוקינים לספק תוצאות מדויקות אפילו באות נמוכה לתרחישי רעש (כלומר, תגובות ספציפיות נמוכות) 35. כמו כן, עם ICS, זיהוי של ציטוקינים לפני השחרור עלול לגרום לזיהוי מוטעה של תאים מייצרים ציטוקינים (למשל., בשל אפנון לאחר translational לפני או במהלך תהליך ההפרשה) 34. מעכבי התחבורה מועסקים במבחני ICS כדי למזער הפרשת ציטוקיניםבמהלך גירוי אנטיגן (המכונה חלבוני תחנת Golgi) להגביל את משך הזמן של גירוי תא בשל רעילות התא של חלבונים אלה סופו של דבר משפיעים על ייצור ציטוקינים 35.
עם זאת אמרה – CBA, רו"ח וICS טכניקות שימושיות למדידת ציטוקינים מרובים בו זמנית ו / או לקביעת ביטוי סמן תא שטח (כלומר, עם ICS.). לכן, שיטות אלה יכולים לשמש בשילוב עם assay ELISPOT γ-IFN 36. בעוד שמחקרי יעילות חיסון שחפת הבקר קודמים נמדדו תגובות Trinidad & באמצעות assay ELISPOT, זיהוי של תגובות Trinidad & על ידי טכניקות אחרות צפוי להניב תוצאות דומות. חשוב לציין, assay ELISPOT הוא פחות יקר ופשוטה לביצוע מאשר CBA, טכניקות רו"ח וניתוח ICS 34. ספירה ידנית של SFC היא אלטרנטיבה לספירה אוטומטית, וניתן לאחסן צלחות ELISPOT ב RT לתקופה ארוכה של זמן עם אובדן איכות מינימאלי, לפני או אחרי הנקודה גounting 37.
תגובת γ-IFN התרבותית ארוך טווח ELISPOT יושמה להעריך תגובות זיכרון על ידי אדם, ובקר בעת הערכת תגובות חיסון שחפת 14-16,31-32,33. תגובות TCM גם הם הניחו לשחק תפקידים משמעותיים בתגובות מארח לכמה סוכנים אחרים זיהומיות של בקר, כגון:. mycoides Mycoplasma mycoides subsp 42, Anaplasma marginale 38 ווירוס syncytial נשימה שור 39. פוטנציאלי, assay ELISPOT לטווח הארוך עשוי להיות מותאם לבעלי חי מינים, ציטוקינים וזיהומים אחרים. יישומים רחבים יותר אלה יהיו שימושיים במיוחד עבור יישומי אימונולוגיה וטרינרים בשל זמינות מוגבלת של חומרים כימיים מסוימים.
תגובות TCM הן חיוניות להגנה מפני זיהומים כמה, אבל מדידה אותם מוקדם לאחר הדבקה / חיסון (לחיזוי תוצאת מחלה או יעילות חיסון) may להיות מסורבל. ניתוח של התגובה החיסונית תחת vivo לשעבר ותנאי גירוי אנטיגני קצרים יותר לעתים קרובות מייצג תגובות מפעיל, בשל החפיפה של תגובות וזכרון מפעיל, במיוחד בתחילת היווצרות זיכרון חיסונית. בהקשר של מחלות כרוניות שבעומס אנטיגן הוא מתמשך, תגובות vivo לשעבר תהיה להעריך תגובות תא מפעיל או שילוב של תגובות זיכרון ותא מפעיל. Assay γ-IFN התרבותי ארוך טווח ELISPOT, שתואר כאן, סביר להניח מאפשר המדידה של תגובות Trinidad & ולא תא T מפעיל או תגובות של תאי CD4 + בשילוב. לסיכום, assay γ-IFN התרבותי ארוך טווח ELISPOT מספק גישה רבת ערך להערכת תגובות זיכרון תא T וכבר מועסק בהצלחה על מנת להעריך את תגובות של כמה מיני זיכרון למגוון רחב של סוכני זיהומים 12-16, 20-25,29 , 31,33,34,38,39.
The authors have nothing to disclose.
מחקר נתמך על ידי משרד החקלאות, ARS קריס: 3625-32000-104 וחקלאות ומזון מחקר יוזמה התחרותי גרנט לא. 2011-67015-30736 מהמכון הלאומי USDA של מזון וחקלאות. אנו מודים ג'סיקה פולוק, אמה Frimml-מורגן, שלי צימרמן, קריסטין בס, ברוס פש, מולי Stafne, אלן ג'נסן, וטרייסי פורטר לקבלת הסיוע הטכני המעולה שלהם, כמו גם רבקה מדיסון, דאג יואינג, קייטי פייה, ג'יי סטפן, דוד Lubbers , רובין Zeisness, ודוד Panthen לטיפול וטיפול המעולה של בעלי חיים.
Sodium citrate (dihydrate) | Various | ||
Citric acid (monohydrate) | Various | ||
Dextrose | Various | ||
ELISPOT PVDF plate | Various | ||
Vectastain ABC – AP KIT Standard | Vector Laboratories | AK-5000 | |
Vector Blue Alkaline Phosphatase Substrate Kit | Vector Laboratories | SK-5300 | |
Ag85A | Lionex | LRP-0004.3 | 23, 24, 25, 37 |
TB 10.4 | Lionex | LRP-0061.6 | 23, 24, 25, 37 |
PPDb | Prionics AG | 7600055 | |
rESAT-6:CFP10 | Kind gift Dr. Minion, Iastate | 23, 24, 25, 27, 37 | |
Mouse anti-bovine IFN-γ Clone CC302 | Serotec | MCA1783B | 23, 24, 25, 27, 37 |
Mouse anti-bovine IFN-γ Biotinylated Clone CC330 | Serotec | MCA2112 | 23, 24, 25, 27, 37 |
Mouse anti-bovine CD4 Clone CC8 | Serotec | MCA1653GA | |
Mouse anti-bovine CD45RO Clone IL116A | Serotec | MCA2434GA | |
Rat anti-human CCR7 Clone 3D12 | Abcam | ab95665 | |
Mouse anti-bovine IFN-γ-Pe Clone CC302 | Serotec | MCA1783PE | |
Goat anti- mouse IgG2a- Alexa Fluor 350 | Invitrogen | A-21130 | |
Goat anti-mouse IgG3 APC-CY7 | SouthernBiotechnology | 1080-193 | |
Goat anti-rat IgG-APC | Invitrogen | A10540 | |
BD Cytofix/Cytoperm™ | BD Biosciences | 554714 | |
BrefeldinA | Sigma-Aldrich | B7651 | |
Pokeweed Mitogen | Sigma-Aldrich | L8777 | |
Recombinat human Interleukin 2 | Sigma-Aldrich | I7908 |