Summary

एक संशोधित सैंडविच एलिसा का उपयोग करके न्यूट्रोफिल एक्स्ट्रासेल्युलर ट्रैप से मायलोपेरोक्सीडेज-डीएनए और न्यूट्रोफिल इलास्टेस-डीएनए कॉम्प्लेक्स की मात्रा निर्धारित करना

Published: May 12, 2023
doi:

Summary

हम एक संशोधित सैंडविच एंजाइम-लिंक्ड इम्यूनोसॉर्बेंट परख तकनीक के लिए एक प्रोटोकॉल प्रस्तुत करते हैं ताकि सक्रिय न्यूट्रोफिल से प्राप्त न्यूट्रोफिल बाह्य जाल अवशेषों, मायलोपेरोक्सीडेज संयुग्मित-डीएनए और न्यूट्रोफिल इलास्टेस संयुग्मित-डीएनए परिसरों के दो घटकों को मात्रात्मक रूप से मापा जा सके।

Abstract

सूक्ष्मजीवों जैसे कुछ उत्तेजनाएं, न्यूट्रोफिल को न्यूट्रोफिल बाह्य जाल (एनईटी) जारी करने का कारण बनती हैं, जो मूल रूप से ग्रेन्युल प्रोटीन के साथ डीएनए से बनी वेब जैसी संरचनाएं हैं, जैसे मायलोपेरोक्सीडेज (एमपीओ) और न्यूट्रोफिल इलास्टेस (एनई), और साइटोप्लाज्मिक और साइटोस्केलेटल प्रोटीन। यद्यपि हाल ही में एनईटी में रुचि बढ़ी है, नैदानिक सेटिंग्स में एनईटी को मापने के लिए कोई संवेदनशील, विश्वसनीय परख विधि उपलब्ध नहीं है। यह लेख एनईटी, एमपीओ-डीएनए और एनई-डीएनए कॉम्प्लेक्स के परिसंचारी दो घटकों को मात्रात्मक रूप से मापने के लिए एक संशोधित सैंडविच एंजाइम-लिंक्ड इम्यूनोसॉर्बेंट परख का वर्णन करता है, जो एनईटी के विशिष्ट घटक हैं और एनईटी के ब्रेकडाउन उत्पादों के रूप में बाह्य अंतरिक्ष में जारी किए जाते हैं। परख एमपीओ या एनई के लिए विशिष्ट मोनोक्लोनल एंटीबॉडी का उपयोग कैप्चर एंटीबॉडी और डीएनए-विशिष्ट पहचान एंटीबॉडी के रूप में करती है। एमपीओ या एनई एमपीओ-डीएनए या एनई-डीएनए कॉम्प्लेक्स वाले नमूनों के प्रारंभिक इनक्यूबेशन के दौरान कैप्चर एंटीबॉडी की एक साइट को बांधता है। यह परख अच्छी रैखिकता और उच्च अंतर-परख और इंट्रा-परख परिशुद्धता दिखाती है। हमने कोविड-19 के 16 रोगियों में इसका इस्तेमाल किया और पाया कि एमपीओ-डीएनए और एनई-डीएनए की प्लाज्मा सांद्रता स्वस्थ नियंत्रण से प्राप्त प्लाज्मा की तुलना में काफी अधिक थी। यह पहचान परख मानव प्लाज्मा और संस्कृति सुपरनैटेंट में एनईटी की विशेषताओं की जांच के लिए एक विश्वसनीय, अत्यधिक संवेदनशील और उपयोगी विधि है।

Introduction

यह लेख डीएनए 1,2 के साथ मायलोपेरोक्सीडेज (एमपीओ) और न्यूट्रोफिल इलास्टेस (एनई) के परिसरों का पता लगाने के लिए सैंडविच एंजाइम-लिंक्ड इम्यूनोसॉर्बेंट परख (एलिसा) का उपयोग करके जैविक तरल पदार्थों में न्यूट्रोफिल एक्स्ट्रासेल्युलर ट्रैप (नेट) गठन की मात्रा निर्धारित करने की एक विधि को रेखांकित करता है। एनईटी एक डीएनए रीढ़ से बना होता है जिसे न्यूट्रोफिल ग्रैन्यूल 3,4 से उत्पन्न रोगाणुरोधी प्रोटीज से सजाया जाता है। एमपीओ-डीएनए और एनई-डीएनए कॉम्प्लेक्स दोनों एनईटी के महत्वपूर्ण और विशिष्ट घटक हैं और एनईटी 3,4 के ब्रेकडाउन उत्पादों के रूप में बाह्य अंतरिक्ष में जारी किए जाते हैं।

रोगाणुरोधी रक्षा3 में उनकी महत्वपूर्ण शारीरिक भूमिका के अलावा, एनईटी में विभिन्न रोग प्रभाव4,5 भी हैं, जिनमें थ्रोम्बोजेनेसिस6 को बढ़ावा देना और सेप्सिस7 का बिगड़ना शामिल है। तदनुसार, एनईटी हाल ही में ध्यान आकर्षित कर रहे हैं। फिर भी, एक संवेदनशील, विश्वसनीय मात्रात्मक परख विधि की कमी के कारण एनईटी की विवो मात्रा का ठहराव चुनौतीपूर्ण साबित हुआ है।

कुछ विधियां उपलब्ध हैं, जिनमें प्रतिदीप्ति माइक्रोस्कोपी8,9 और फ्लो साइटोमेट्री10 द्वारा एनईटी का प्रत्यक्ष माप और परिसंचारी सेल-मुक्त डीएनए, न्यूक्लियोसोम और सिट्रूलिनेटेड हिस्टोन एच 3 का अप्रत्यक्ष माप शामिल है, लेकिन प्रत्येक विधि के अपने फायदे और सीमाएंहैं। यद्यपि इम्यूनोफ्लोरेसेंस माइक्रोस्कोपिक विधि एनईटी के लिए विशिष्ट है और स्पष्ट रूप से स्थानीयकरण और नेट गठन की डिग्री दिखाती है, नमूने बायोप्सी ऊतक और स्रावित सामग्री तक सीमित हैं। इसके अलावा, इस विधि को कुशल शोधकर्ताओं द्वारा किया जाना चाहिए और परिणाम प्राप्त करने के लिए लंबे समय की आवश्यकता होती है। फ्लो साइटोमेट्री द्वारा नेट से संबंधित घटकों के परिसंचारी स्तर को मापना आसान है और जल्दी से परिणाम प्रदान करता है; हालाँकि, विधि एनईटी12 के लिए विशिष्ट नहीं है।

हम13 और अन्य 1,2 ने एक संशोधित एलिसा तकनीक के साथ मानव प्लाज्मा में परिसंचारी नेट घटकों, एमपीओ-संयुग्मित या एनई-संयुग्मित डीएनए को मापने के लिए एक अत्यधिक संवेदनशील और विश्वसनीय परख विकसित की है जो कैप्चर एंटीबॉडी और डीएनए-विशिष्ट पहचान एंटीबॉडी के रूप में एमपीओ या एनई के लिए विशिष्ट एंटीबॉडी का उपयोग करता है। इस परख का उपयोग फोरबोल 12-मायरिस्टेट 13-एसीटेट (पीएमए) उत्तेजना के जवाब में सक्रिय न्यूट्रोफिल द्वारा जारी सेल कल्चर सुपरनैटेंट में नेट घटकों की पहचान करने के लिए भी किया जा सकता है।

Protocol

यह अध्ययन हेलसिंकी की घोषणा के अनुरूप आयोजित किया गया था और आइची मेडिकल यूनिवर्सिटी (2017-एच 341, 2019-एच 137) के संस्थागत समीक्षा बोर्डों द्वारा अनुमोदित किया गया था। प्रत्येक प्रतिभागी से लिखित सूचित सहमति प्?…

Representative Results

इस विधि ने एमपीओ से जुड़े और एनई से जुड़े डीएनए को मापने के लिए एंटी-एमपीओ, एंटी-एनई और एंटी-डीएनए मोनोक्लोनल एंटीबॉडी के साथ एक सैंडविच एलिसा का उपयोग किया (चित्रा 1)। इस विधि में, एक माइक्रोटि…

Discussion

हमने एक सैंडविच एलिसा विधि का वर्णन किया है जिसमें एमपीओ-डीएनए या एनई-डीएनए कॉम्प्लेक्स वाले नमूनों के प्रारंभिक इनक्यूबेशन के दौरान एमपीओ या एनई कैप्चर एंटीबॉडी की एक साइट को बांधता है। धोने के बाद, “?…

Divulgazioni

The authors have nothing to disclose.

Acknowledgements

लेखक पांडुलिपि की समीक्षा में सहायता प्रदान करने के लिए डॉ हक मुहम्मद अमीनुल को धन्यवाद देते हैं।

Materials

1-Step Polymorphs Accurate Chemical and Scientific Corporation AN221725 Isolation of PMN's from human blood.
96-well microtiter plate Thermo Fisher Scientific 467466 flat bottom
ABTS buffer solution Sigma-Aldrich Merck 11 204 530 001 Contains sodium perborate, citric acid, and disodium hydrogen phosphate. 
ABTS tablets Sigma-Aldrich Merck 11 204 521 001  Each tablet contains 5 mg ABTS substrate and 60 mg vehicle substances.
Adhesive plastic cover, Axygen Thermo Fisher Scientific 14222348
Anti-MPO antibody Sigma-Aldrich Merck  07-496-I Store at 2-8 °C. stable for 1 year. Host species is rabbit.
Anti-NE antibody, clone AHN-10 Sigma-Aldrich Merck MABS461 Store at 2-8 °C. stable for 1 year. Host species is mouse.
Bovine serum albumin Biomedical Science BR-220700081 Albumin from bovine fraction V. Store at 2–8 °C. stable for 2 year.
DNase I New England BioLabs M0303M Store at -20 °C
IgG, rabbit, Isotype Control GENETEX, Inc. GTX35035 Store as concentrated solution at 2–8 °C.
IgG1, mouse Isotype Control, clone Ci4 Merck  MABC002 Store as concentrated solution at 2–8 °C.
Lithium heparin blood collection tube Becton Dickinson and Company
Microplate mixer As one corporation NS-P
Microplate Reader Molecular Devices SpectraMax 190  Any microplate plate reader capable of reading wavelengths from 405–490 nm can use.
Microplate reader application Molecular Devices SoftMax pro
Peroxidase-conjugated anti-DNA antibody, Cell death Detection ELISA Roche Diagnostics 1154467500  bottle 2. Store at 2–8 °C. stable for 1 year.
Phorbol 12-myristate 13-acetate Sigma-Aldrich Merck P8139 Activation of PMN's from human blood.
Phosphate buffered solution Takara Bio T9181 Store at room temperature. Stable for 6 months.
SigmaPlot v14.5  Systat Software Inc. San Jose, CA, USA
Sodium azide Fujifilm Wako Chemicals 190-14901 Store at room temperature.
t-Octylphenoxypolyethoxyethanol, Polyethylene glycol tert-octylphenyl ether Fujifilm Wako Chemicals 9002-93-1 Store at room temperature.

Riferimenti

  1. Sil, P., Yoo, D. G., Floyd, M., Gingerich, A., Rada, B. High throughput measurement of extracellular DNA release and quantitative NET formation in human neutrophils in vitro. Journal of Visualized Experiments. (112), e52779 (2016).
  2. Yoo, D. G., Floyd, M., Winn, M., Moskowitz, S. M., Rada, B. NET formation induced by Pseudomonas aeruginosa cystic fibrosis isolates measured as release of myeloperoxidase-DNA and neutrophil elastase-DNA complexes. Immunology Letters. 160 (2), 186-194 (2014).
  3. Brinkmann, V., et al. Neutrophil extracellular traps kill bacteria. Science. 303 (5663), 1532-1535 (2004).
  4. Papayannopoulos, V. Neutrophil extracellular traps in immunity and disease. Nature Reviews Immunology. 18, 134-147 (2018).
  5. Chamardani, T. M., Amiritavassoli, S. Inhibition of NETosis for treatment purposes: Friend or foe. Molecular and Cellular Biochemistry. 477 (3), 673-688 (2022).
  6. Rao, A. N., Kazzaz, N. M., Knight, J. S. Do neutrophil extracellular traps contribute to the heightened risk of thrombosis in inflammatory diseases. World Journal of Cardiology. 7 (12), 829-842 (2015).
  7. Sørensen, O. E., Borregaard, N. Neutrophil extracellular traps – The dark side of neutrophils. Journal of Clinical Investigation. 126 (5), 1612-1620 (2016).
  8. Abrams, S. T., et al. A novel assay for neutrophil extracellular traps (NETs) formation independently predicts disseminated intravascular coagulation and mortality in critically ill patients. American Journal of Respiratory and Critical Care Medicine. 200 (7), 869-880 (2019).
  9. Brinkmann, V., Goosmann, C., Kühn, L. I., Zychlinsky, A. Automatic quantification of in vitro NET formation. Frontiers in Immunology. 3, 413 (2012).
  10. Zhao, W., Fogg, D. K., Kaplan, M. J. A novel image-based quantitative method for the characterization of NETosis. Journal of Immunological Methods. 423, 104-110 (2015).
  11. Masuda, S., et al. NETosis markers: Quest for specific, objective, and quantitative markers. Clinica Chimica Acta. 459, 89-93 (2016).
  12. Rada, B. Neutrophil extracellular traps. Methods in Molecular Biology. 1982, 517-528 (2019).
  13. Kano, H., Huq, M. A., Tsuda, M., Noguchi, H., Takeyama, N. Sandwich ELISA for circulating myeloperoxidase- and neutrophil elastase-DNA complexes released from neutrophil extracellular traps. Advanced Techniques in Biology & Medicine. 5 (1), 1000196 (2016).
  14. Prevel, R., et al. Plasma markers of neutrophil extracellular trap are linked to survival but not to pulmonary embolism in COVID-19-related ARDS patients. Frontiers in Immunology. 13, 851497 (2022).
  15. Schechter, M. C., et al. et al. extracellular trap (NET) levels in human plasma are associated with active TB. PLoS One. 12, e0182587 (2017).
  16. Papayannopoulos, V., Metzler, K. D., Hakkim, A., Zychlinsky, A. Neutrophil elastase and myeloperoxidase regulate the formation of neutrophil extracellular traps. Journal of Cell Biology. 191 (3), 677-691 (2010).
  17. Gupta, S., Chan, W., Zaal, K. J., Kaplan, M. J. A high-throughput real-time imaging technique to quantify NETosis and distinguish mechanisms of cell death in human neutrophils. Journal of Immunology. 200 (2), 869-879 (2018).
  18. Li, M., Lin, C., Leso, A., Nefedova, Y. Quantification of citrullinated histone H3 bound DNA for detection of neutrophil extracellular traps. Cancers. 12 (11), 3424 (2020).
  19. Thålin, C., et al. Quantification of citrullinated histones: Development of an improved assay to reliably quantify nucleosomal H3Cit in human plasma. Journal of Thrombosis and Haemostasis. 18 (10), 2732-2743 (2020).
  20. Li, P., et al. PAD4 is essential for antibacterial innate immunity mediated by neutrophil extracellular traps. Journal of Experimental Medicine. 207 (9), 1853-1862 (2010).
  21. Zuo, Y., et al. Neutrophil extracellular traps in COVID-19. JCI Insight. 5 (11), e138999 (2020).
  22. Masso-Silva, J. A., et al. Increased peripheral blood neutrophil activation phenotypes and neutrophil extracellular trap formation in critically ill Coronavirus disease 2019 (COVID-19) patients: A case series and review of the literature. Clinical Infectious Diseases. 74 (3), 479-489 (2022).
  23. Gong, F. C., et al. Identification of potential biomarkers and immune features of sepsis using bioinformatics analysis. Mediators of Inflammation. 2020, 3432587 (2020).
  24. Almansa, R., et al. Transcriptomic correlates of organ failure extent in sepsis. Journal of Infection. 70 (5), 445-456 (2015).

Play Video

Citazione di questo articolo
Islam, M. M., Salma, U., Irahara, T., Watanabe, E., Takeyama, N. Quantifying Myeloperoxidase-DNA and Neutrophil Elastase-DNA Complexes from Neutrophil Extracellular Traps by Using a Modified Sandwich ELISA. J. Vis. Exp. (195), e64644, doi:10.3791/64644 (2023).

View Video