הפיתוח של אינטרפרון-גמא ELISpot וזמינותו של שפן PBMCs מאפשרת אפיון T-cell תגובות במודל זה מאוד רלוונטי ללימוד מחלות זיהומיות. לנו יש להחיל וזמינותו כדי למדוד את תא T תגובות המשויכות intradermal משלוח של חיסונים DNA.
שפן שיחק תפקיד מכריע כמו במודל חיה קטנה רלוונטי בפיתוח של חיסונים למחלות זיהומיות כגון שחפת, שפעת, דיפתריה hemorrhagic חום ויראלי. הראו כי פלסמיד-DNA (pDNA) משלוח חיסון לתוך העור מעורר תגובות ההורמונאלית חזקים החזיר גיניאה. עם זאת, השימוש של חיה זו מודל החיסון תגובות היה קצת מוגבל בעבר בשל חוסר ריאגנטים זמין ופרוטוקולים ללמוד תא T תגובות. תאי T לשחק תפקיד מרכזי הן immunoprophylactic והן מנגנונים immunotherapeutic. הבנת התגובות תא T חיוני להתפתחות של מחלה זיהומית, אונקולוגיה חיסונים והתקנים משלוח שמברי. כאן נתאר assay מקושרים-אנזים immunospot (ELISpot) של אינטרפרון-גמא (IFN-γ) עבור שפן תאי תאי דם היקפיים (PBMCs). וזמינותו מאפשר לחוקרים לאפיין תגובות חיסון ספציפיים T-cell במודל זה מכרסם חשוב. היכולת assay תאים מבודדים מהדם ההיקפי מספק הזדמנות לעקוב immunogenicity בבעלי חיים בודדים.
הפרוטוקול המתואר כאן מאפשרת הגילוי של אינטרפרון-גמא (IFN-γ) תאים מפרישים לאחר החזרה אנטיגן באוכלוסיה תאי תא (PBMC) דם היקפיים שנקטפו הארטלי שרקנים. לנו יש להחיל וזמינותו לאפיין קינטיקה של מגניטודות של תא T אנטיגן ספציפי התגובות שפעת החיסונים-משטר החזיר גיניאה. אנו מאמינים שפרוטוקול זה משמעותי להניע פיתוח חיסונים תוכניות במודל בעלי חיים מאוד רלוונטי זה קליניים.
תאי T שהפיק חיסונים לשחק תפקיד חיוני להגנה מפני מדבקים מסלולים immunotherapeutic הקשורים עם מחלות אחרות. כבר הדגישה את החשיבות של תאי T במחקרים חיסון מרובים. חיסונים של חמוסים ועכברים עם ה-DNA פלסמיד (pDNA) הקידוד עבור H5 hemagglutinin ו N1 neuraminidase סיפק הגנה מפני התחלואה והתמותה ב אתגר וירוס שפעת בהיעדרו של נטרול נוגדנים, המציין את חשיבות תא t חסינות1. בנוסף חזק נטרול תגובה הומוראלית, תאי-T לשחק תפקיד מכריע עבור לא רק סיווג ויראלי2 , אלא גם הגנה מפני הידבקות בווירוס syncytial הנשימה (RSV) עכברים3. בבני אדם, קיימים תאי CD8 + T היו המשויכים חומרת המחלה ירד במהלך H1N1 מגיפת 20094. ספירת CD4 + T יחד עם ריכוז הפלסמה ציטוקין מסוימים נמצאים בקורלציה עם חומרת מחלת הילדים הנגועים RSV5.
שפן צברה לגדולה כמודל מעבדה למחקר ופיתוח בתחומים שונים של הרפואה כגון רגישות העור עולה, מחקר תזונתי, מחקרים של מערכת השמיעה, הרלוונטיים ביותר לעבודה זו, מחלות זיהומיות. זה היה תפקיד חשוב בזכות הגילוי של חיסונים נגד שחפת ו דיפתריה. לאחרונה שפן משמשת כמודל עבור שפעת6 ו אבולה7. יתר על כן, בעלי דמיון פיזיולוגי העור האנושי8, שפן מציע מודל חיה קטנה נגיש עבור שיטות משלוח סמים עורי. בניגוד החשיבות שלו בשם מודל במעבדה, הזמינות של מבחני ספציפי שפן וזונדים לאפיין תגובות חיסוניות נותר מוגבל9. מבחני הסלולר בסיסיים כגון IFN-γ מקושרים-אנזים immunospot (ELISpot-assay) המשמש באופן שגרתי במחקר וקליני, למנות תא T תגובות שלא היו זמינים.
מבחני מוצק-פאזי מקושרים-אנזים immunospot הראשון שימשו כדי לקבוע את מספר התאים מפריש נוגדן ספציפי תא B-אוכלוסיה10,11. התבנית כולל מתקדמת כדי לזהות תאים הפרשת ציטוקינים כולל IL-1, il-2, IL-4, IL-5, IL-6, IL-10, GM-CSF, TNF-אלפא, TNF-ביתא, granzyme B ו- IFN-γ. הבדיקה ELISpot היא בעלת רגישות גבוהה; פוטנציאל ניתן להבחין בכל תא ייצור ציטוקינים. המגבלה של זיהוי עבור מבחני ELISpot דווחה יהיה נמוך יותר מאשר 10 נקודות לכל 100,000 PBMCs12. לאחרונה בוצע זוג נוגדן ספציפי של IFN-γ שפן הזמין13, זה פתח את ההזדמנות כדי לטפל מחסור בשטח.
IFN-γ נחשב של מולקולה אפקטור חשוב בתגובה חיסונית אדפטיבית; זה יכול להיות המיוצר, מופרש על ידי תאי CD4 ו- CD8 T בעת הפעלת. IFN-γ יש רחב טווח ביולוגית מתפקד בהקשר של תגובה חיסונית לזיהום וירוס, כגון את ההפעלה של מקרופאגים, והסדרת מורכבים הגדולות histocompatibility למעלה (MHC) אני MHCII הביטוי. היא גם מקדמת התמיינות תאי B, מעכב צמיחת תאים T-helper-2, ומפעילה תאים רוצח טבעי. IFN-γ חוסם שכפול ויראלי תאים סומטיים נגועים, upregulates הביטוי של מולקולות MHC. לפיכך, הייצור של IFN-γ היא אינדיקציה חשובה מאוד של איכות התגובה תא T החיסון או הפתוגן.
היבט חשוב של ELISpot IFN-γ שהוצגו כאן הוא השימוש של PBMCs במקום splenocytes13. PBMCs ניתן להשיג על-ידי עיבוד דגימת דם שנאספו ללא-מסוף, ואילו האוסף של splenocytes דורש euthanization בעלי חיים לפני הקציר של הטחול. השימוש PBMCs מאפשר תגובות IFN-γ T-cell שיפקחו על פני תקופה של זמן והערכת ההשפעות על התגובות T-cell כגון ראש הממשלה-דחיפה משטרי14.
לחוקרים מי אתה משתמש כעת שפן כמו במודל חיה, השיטה IFN-γ ELISpot ירחיב את מגוון נתונים מדעיים שהם יכולים להשיג. זמינותו עכשיו עשוי להפחית את הצורך לבצע מחקרים עם דגמים בעלי חיים פחות רלוונטי עבור המחלה היעד, אשר נבחרו בעבר עקב ריאגנט הזמינות עבור בחינת התגובות הסלולר. השימוש PBMCs ולא הטחול או בלוטות לימפה מאפשר ניסויים בלתי-מסוף, ניטור רציף של חיות בודדות.
להלן אנו מספקים תיאור מפורט של הצעדים הכרוכים הגילוי של IFN-γ הסלולר מענה שרקנים חיסון pDNA. אנחנו המתאר את נוהל משלוח שלנו. ומתארות וזמינותו ELISpot הכללי המקיף דגימה דם דם עיבוד, PBMC הקציר, הליך assay, ניתוח נתונים. תיאור סכמטי של וזמינותו ELISpot מתואר באיור1.
איור 1 : סקירה סכמטי של שפן פרוטוקול ELISpot. אנא לחץ כאן כדי להציג גירסה גדולה יותר של הדמות הזאת.
שפן הוא מודל בעלי חיים בעלי ערך להתפתחות ניסויים פרה-קליניים של חיסונים ואסטרטגיות intradermal משלוח. הפרוטוקול הנ ל מתאר את המתודולוגיה כדי למדוד את תא T אנטיגן ספציפי תגובות במודל זה מאוד רלוונטי. וזמינותו מספק ספירה ברורה של היקפי תאי-T לייצר אינטרפרון-גמא על גירוי עם פפטידים אנטיגן ספציפי. ניתן לנטר את קינטיקה של התגובה החיסונית על ידי לקיחת דמים הלא-מסוף.
אופטימיזציה הפרוטוקול ואנו לזהות היבטים קריטיים כדי להשיג תוצאות אופטימליות שימוש assay הזה. לדוגמה, היווצרות של קרישי דם בצינור אוסף תגרום שיוצרת שחזור PBMC ואת הכדאיות. שפן הדם ייקרש במהירות רבה18. זה חיוני לבצע את לקיחת הדם במהירות. Au-Birck et al. לספק מדריך מקיף דימום טכניקות ה הדגם שפן16. מאז האוסף דם דורש הרדמה כללית, מומלץ לסקור ישים נהלי של היבט זה של הליך19. דיו מרדימים שרקנים יגיב על-ידי הזזת הרגליים או ניקוד לאחר קמצוץ קצרה של הרקמה שלהם בין האצבעות שלהם. עם הציפורניים או על ידי מצמוץ אוזניהם ו הזזת שפם שלהם להעביר לאחר צובט את האוזן. העברה מיידית של הדם לתוך צינור עם נוגד קרישה, לערבב ביסודיות על ידי גלגול או היפוך ברכבת התחתית מספר פעמים הוא צעד חיוני של פרוטוקול זה. עבור פרוטוקול המתואר כאן שימשו EDTA-צינורות, אין קרישה אחרים נבדקו. אנא שימו לב כי EDTA hypertonic, צינורות אידיאלי למילוי יותר מחצי מלא, ולכן גודל צינור המתאים עבור אמצעי האחסון מדגם צריך לשמש.
כאשר מבוצעת כהלכה, צנטריפוגה הדרגתיות צפיפות בעקביות תוצאות כהכנה PBMC נקי. המדיום צפיפות-הדרגה חייב להיות בטמפרטורת החדר, כאשר שכבות המילוי ההדרגתי לפני צנטריפוגה, הבלמים לא צריכים לשמש שעצרת לצנטריפוגה בעת שימוש רגיל צינורות. שיפור משמעותי מבחינת המעשיות של PBMC-העיבוד היה השילוב של צפיפות צנטריפוגה מעבר צבע עם התקנים PBMC-בידוד. דבר זה מאפשר ירידה בזמן צנטריפוגה. צפיפות צנטריפוגה הדרגתיות במכשירים PBMC-בידוד ותוצאות צינורות רגילים הכדאיות דומה, תא חי סופרת PBMCs מעובד, היווצרות ספוט. עצמאית של הסוג של צינור המשמש לצורך הקמת מכשול ההפרדה, הקציר המעיל באפי צריכה פעל מיד. על פני תקופה ארוכה של זמן מגע עם המדיום הדרגתיות צפיפות היא ציטוטוקסיות כדי PBMCs.
ספירה מדויקת של PBMCs קיימא חשוב זרע מספר שווה באופן עקבי של תאים לתוך הבארות assay-צלחת. צריך להיות מיושם שיטה האפליה חי/מת. במעבדה שלנו, אנו משתמשים וזמינותו trypan-כחול הדרה של התא אוטומטית על השיש.
איכות ספוט, כהגדרתו עם קצוות חדים וגבוהים בניגוד כתמים, תגרום שיפור דיוק וממשיכים עקבי ספוט, במיוחד בעת שימוש במערכת ספירה אוטומטית. בהתאם להמלצות היצרן, הבחנו אתנול טיפולי קדם של הלוחות ELISpot להיות שלב חיוני כדי להפחית את מספר המקומות רקע ולשפר את ההגדרה של המקומות. השימוש של קורא צלחת כדי תמונה ELISpot assay-הצלחות בסוף הפרוטוקול מומלץ מאוד. התמונות המקוריות של כל טוב יכול להיות בקלות וביעילות שהושג, מאוחסנים. באמצעות תוכנה ניתוח תמונה תמונות דיגיטליות גם לאפשר ניתוח אובייקטיבי וספירת ספוט בהשוואה ספירה ידנית על ידי מפעילי בודדים.
הכרח מוחלט לפיתוח וזמינותו המתוארים כאן היה הדור של מתאימים אנטי-שפן זוג נוגדן אינטרפרון-גמא. נוגדנים חד-שבטיים העכבר V-E4 ו N-G3 פותחו על ידי ליפידים-טכניקה עם B-cell שיבוטים של עכברים אשר היו חיסון עם שפן רקומביננטי-אינטרפרון-גמא-20. V-E4, אשר IgG1 isotype, ו- N-G3, אשר IgG2a, מדווחים לאגד את שניהם אנטיגן רקומביננטי ומקוריות. הקצאת V-E4 וגם לכידת נוגדן biotinylated N-G3 כמו הנוגדן זיהוי הביא רגישות גבוהה של חלבון רקומביננטי וגם מקורית תוך שמירה על רקע נמוך אות בתבנית כריך-אליסה. שני נוגדנים זמינים עבור הקהילה המדעית באמצעות הסכם ייצור בראשות המעבדה של ד ר הובר שפר, מיהו מחבר שותף של פרסום זה. בקשות שהתקבלו על-ידי המעבדה של ד ר שפר ומיוצרים ואז על ידי שותף מסחרי.
אינטרפרון-גמא הוא דיווח לחוסר יציבות מאגרי או מדיה רגיל21. שפר et al.20 דיווחו רק ירידה מתונה של קצב ההתאוששות בעת שימוש השפיל IFN-y, אשר איבד את פונקציונליות ביולוגי, בתבנית אליסה באמצעות נוגדנים V-E4 ו- N-G3. עם זאת, הגדלת זמן הדגירה של פפטיד גירוי של PBMCs מעל 18 h צריך בזהירות להיבדק.
. דובר על יתרונות השימוש PBMCs. עם זאת, וזמינותו שתואר כאן רק משקף את תגובות אנטיגן ספציפי של מחזורי תאי-T בפריפריה. הסתננות רקמת תאי-T או תאים מבודד איברים הלימפה, כגון הטחול ובלוטות הלימפה, ייתכן שיישומים מאפיינים שונים22,23,24. אין הבדלים משמעותיים בתגובות הסלולר נצפו על השוואה של אינטרפרון-גמא כתמים של PBMCs splenocytes של שרקנים זה היו חיסון עם חיסון נגד שפעת מסוג pNP אותו14.
ב פרוטוקול זה, אנחנו תיאר שגרת החיסונים intradermal. מהווה הרציונל העיקרי עבור מזהה חיסון מכוון את צפיפות גבוהה של תאים דנדריטים נוכח העור25. אנחנו ואחרים הראו כי ניתן לפלח במיוחד תאים אלה על-ידי התאמת שיטת מסירה26, ניסוח27או סמים-עיצוב28. תאים אנטיגן מקצועיים מופעל יכול להגר לימפה המנקזים ולהפעיל את מערכת החיסון מסתגלת29,30,31,32. תאים דנדריטים הם חיוניים אנטיגן מצגת התא-הסוג עבור הטרמה תגובות חיסוניות הסלולר פרודוקטיבי.
במחקר זה חיות היו חיסון עם פלסמיד DNA קידוד של נוקלאופרוטאין של שפעת H1N1 זן A/PuertoRico/8. העור מסירה של חיסון זה pDNA (pNP) בשילוב עם אלקטרופורציה הפגין שמעודדים אנטיגן ספציפי התגובות ההורמונאלית שרקנים33, חמוסים ו1,אנושיות פרימטים (NHPs)34. בנוסף, חיסון זה elicited חזקים תגובות T-cell בעכברים לאחר הלידה לתוך האפידרמיס35, אשר ניתן לייחס CD4 ו תאי-T CD8 על ידי גירוי עם פפטידים המייצגים epitopes ספציפיים עבור אוכלוסיות התאים אלה. החיסון pNP היה גם immunogenic לאחר הלידה הרירית כפי שמתואר על ידי הדור של התגובות ההורמונאלית ארנבונים, שרקנים, כמו גם תגובות הסלולר ו ההורמונאלית ב עכברים36. לאחרונה, הקבוצה שלנו היה מסוגל להפגין את הדור של IFN-γT-תא תגובות ב הארנב לאחר הלידה התוך שרירי (נתונים שלא פורסמו).
כיום, המקומות אינטרפרון-גמא שנצפה החזיר גיניאה ELISpot לא ניתן להקצות לקבוצת משנה CD4 + או -CD8 + T-cell. במיוחד עבור העיצוב והפיתוח של טיפולים חיסוניים מיקוד על העור, זה יהיה מאוד שימושי לקבוע אם התדרים הספוט הנצפה אינטרפרון-גמא נגרמות על ידי הרחבת אחד משנה מסוימת או תגובה מאוזן של שניהם על מנת להעריך את היעילות של החיסון כדי לעורר קרוס-מצגת. ניתן יהיה להתגבר על מגבלה זו על-ידי שלילי-מיון תא CD4 או CD8 לפני זריעה התאים בצלחת או על-ידי זיהוי של MHC class II (עבור תגובות CD4) או מחלקה MHC אני (עבור תגובות CD8) מוגבלת epitopes.
וזמינותו אינטרפרון-גמא ELISpot מתואר כאן באמצעות שפן PBMCs כתובות צורך להעריך את הקורס של תגובות הסלולר במודל מעבדה שפן. זה למקד את התפתחות חיסונים, עור משלוח פרוטוקולים. אנו מאמינים שהוא מאפשר העסקתם של מודל זה בעל חיים רלוונטי ללמוד מחלות עם מרכיבים חשובים T-cell כגון שחפת37, אבולה38, HSV39ואחרים. זה יקטין את השימוש במודלים פחות רלוונטי.
The authors have nothing to disclose.
ברצוננו להודות חברי Inovio תרופות R & D המחלקה לסיוע טכני וצוות של Acculab על מתן שירות האחזקה מצוינות. במיוחד ברצוננו להודות ראובן צוקרמן Vu ואגנס ג’ו להגהת כתב היד. עבודה זו לא מומן על ידי כל מענק ספציפי מן מהארגונים במגזר הציבורי, מסחריים, או שלא למטרות רווח.
Cellectra-3P | Inovio Pharmaceuticals | ID-Electroporatio device/ non-commercial, R&D-only | |
K2EDTA blood collection tube | BD | 367844 | |
Hank’s Balanced Salt Solution | Gibco | 14175-079 | |
Ficoll-Paque Plus | GE Healthacre | 17144003 | density gradient medium |
SepMate tube | STEMCELL Technologies | 85415 | PBMC-isolation device |
RPMI | Thermo Fisher | 11875-135 | |
heat-deactivated FBS | VWR | 97068-085 | |
Pen/Strep | Gibco | 15140-122 | |
β-Mercaptoethanol | Gibco | 21985-023 | |
96-well ELISpot PVDF-membrane | Millipore | MSIPS4W10 | ELISpot assay plate |
Ethanol | Sigma | 459844-1L | |
UPDI | Invitrogen | 10977-015 | Ultra-Pure DI water |
Sucrose | Sigma | S7903 | |
Bovine Serum Albumin | Sigma | A7906 | |
10x PBS | HyClone | SH30378.03 | |
Concanavalin A (ConA) | Sigma | C5275-5MG | |
alkaline phosphatase (ALP)-conjugated streptavidin | R&D Systems Inc. | SEL002 | |
BCIP/NBT | R&D Systems Inc. | SEL002 | |
capture anti-guinea pig IFN-γ antibody V-E4 | GenScript | Order #:U5472CE080-3 | LOT # A217071153 |
biotinylated detection anti-guinea pig IFN-γ antibody N-G3 | GenScript | Order #:U5472CE080-1 | LOT # A21700598 |
CTL S6 Micro Analyzer | ImmunoSpot | #S6MIC12 | automated ELISpot plate reader |
Vi-CELL XR | Beckman-Coulter | 731050 | automated cell counter |
ImmunoSpot 5.1 | ImmunoSpot | assay analysis software | |
ESCO Class II Type A2 | ESCO | Biosafety cabinet | |
Falcon cell strainer | Corning, Inc. | VWR cat# 21008-952 | |
Exel Comfort Point Insulin syringe | MedLab Supply | 26028 | |
Rotanta 460R | Hettich | centrifuge | |
Vi-CELL XR Quad Pak Reagent Kit | Beckman Coulter | 383722 | |
Incu Safe | Panasonic-Healthcare | incubator | |
22µm Filter | ThermoScientific | VWR act# 597-4520 | 22µm Filter |
KimWipes | Kimberly-Clark Professional | VWR cat# 21903-005 | paper towels |