血清中の抗体のShigellacidal活性を測定するためのプロトコルをご紹介します。血清は細菌培養、外因性の補足物と混合され、寒天版で反応混合物をメッキします。細菌はカウント、自動コロニー列挙子を使用して、殺菌力価を決定するために使用のコロニーを形成します。
血清殺菌アッセイ (SBAs) 抗体の機能活性を測定し、何十年も使用されています。Sba は直接細菌に結合し、補体をアクティブにする血清中の抗体能力を評価することにより抗体の殺傷活性を測定します。この補体の活性化は、換散と標的細菌の殺害の結果します。これらのアッセイは、彼らはこれらの抗体が抗体が感染の予防に果たす役割を研究する研究者で生体機能を解明するための抗体の生産の定量化を超えて行くために貴重です。Sba は、多くの人間の病原体の免疫応答の研究に使用されているが、現時点では赤痢菌の広く受け入れられた方法論はありません。歴史的には、Sba されている非常に労働集約的で存続の細菌を正確に定量化するための多くの時間のかかる手順を必要とします。このプロトコルを記述する単純な堅牢なと高スループット試金その対策機能の特異抗体赤痢菌体外血清中。ここで説明する方法は、冷凍細菌の在庫の使用を含む、伝統的な SBAs に比べて多くの利点を提供しています、96 もアッセイ プレート、マイクロ文化システム、および自動化されたコロニー カウントします。すべてのこれらの変更は手間がかからないとより高スループットこの試金を作る。このプロトコルは、簡単かつシンプルな技術と容易に入手できる試薬を使用しながら伝統的な SBAs より実行する高速です。プロトコルは、複数の独立した研究所で正常に適用されているし、アッセイは、堅牢で再現。アッセイは、前臨床試験と臨床研究で免疫応答を評価するために使用できます。機能的抗体応答の生成のより広範な理解と防御免疫への貢献により、抗原暴露 (予防接種や感染症のいずれか) の前後に両方 shigellacidal 抗体価を定量化します。この標準化の開発、よ特徴付けられたアッセイ大幅赤痢菌ワクチン設計を促進するかもしれない。
赤痢菌の血清型、赤痢菌2 a、 s. 菌3 a、 s. 体グローバル疫学的有病率を示しています。これら赤痢菌種への影響、軍事方1、によって引き起こされる下痢性疾患で、発展途上国2で 5 の年齢の下で子供の下痢の死亡の主要な原因です。赤痢菌から守るために認可されたワクチンがない、しかし、開発のさまざまな段階で複数の候補者ワクチンがあります。これらのワクチンと現在開発中の他の予防措置の多くは赤痢菌リポ多糖 (LPS) に対する抗体に焦点を当てます。それは主要な表面抗原と赤痢菌の自然感染は、血清型固有の方法で再感染に対して保護することができます LPS 特異抗体を誘導するため、組合、魅力的なワクチン候補です。したがって、成功した赤痢菌ワクチンは、多原子価とターゲット 3-4 グローバル循環系統3,4,の 70-80% に対して免疫を誘導する赤痢菌の血清型にする必要があります。5,6。 これは赤痢菌ワクチン候補を評価するための試金は複数の異なる血清型のために特定できる必要があります。
抗体価のレベルを定量化に焦点を当てるワクチン候補を評価するための現在の免疫学的アッセイですが機能性抗体を評価するいくつかのよく特徴付けられるアッセイ。病原体特異抗体は細菌表面抗原への付着を防止するなどの機能のメカニズムの数を介して感染症との闘い、ため抗体機能の検討が重要ですし、上皮細胞、細菌細胞やオプソニン貪食能をターゲットと直接結合し、補体カスケードを開始する病原体を殺すの感染症。抗体による細菌の直接の殺害は、抗体標的細菌の表面のコンポーネントにバインドし、最終的に細菌の細孔形成の結果細胞を多く zymogens の活性化につながる補体カスケードを開始場合に発生します。換散および細菌の死を引き起こします。この直接の殺害細菌抗体および補体を循環させることにより伝染の間に防衛の重要な初期の行があります。
自然感染している人は、その血清中の shigellacidal 活動に抗体を持っています。7,8の試金の伝統的な補体を介した殺害を使用してこれらの赤痢菌 –特異抗体が検出されました。これは、殺菌抗体赤痢菌に対する保護のための役割があるかもしれないことを示します。従来の殺菌法は、その実行の簡単な: 血清は (内因性補体活性を破壊する) に熱不活化および興味の細菌と混合。外因性補体は、特定の濃度でこの混合物に追加されます。反応混合物は、細菌の殺害を可能にするために孵化し、コロニー形成単位 (CFUs) を確認するため、メッキです。CFUs がカウントされます 50% 殺害インデックス (氣) を計算できるし、SBA 価を測定します。この手順は比較的単純ですが、これらの試金は手間とを実行する時間がかかるすることができ、結果は非常に可変することができます。これらの制限に加えてよく特徴付けられて機能アッセイ現在存在しないため赤痢。したがって、我々 正常に開発し、臨床的に最も関連性の高い系統9の 3 つの赤痢菌殺菌活性を測定する簡単な高スループット アッセイを修飾します。このプロトコルでは、SBA アッセイ効率性と再現性を向上させるための変更について説明します。これらの変更の最初の冷凍の細菌の在庫の使用です。シングルユース株の生産には、アッセイの試金の変動も削減しながらそれぞれの試金のための新鮮なバクテリアを培養する必要があります。別の時間と労働 96 ウェル プレート アッセイ フォーマットの使用は、このプロトコルの利点を保存します。これで、サンプルのシリアル希釈濃度の範囲をテストすることができますに。 また、めっき試料平方ペトリ皿上のマルチ チャンネル ピペットの使用できます。マイクロ コロニーを作り出す文化システムと組み合わせてこれらの正方形のシャーレを使用する場合は、アッセイに必要な寒天版数が減少します。これは、もともと肺炎球菌の多重 opsonophagocytic 試金 (MOPA)10を殺し、自由に利用できるコロニー カウント ソフトウェアとの組み合わせで、自動化、迅速かつ信頼性の高いコロニー列挙体のことができます。これらの改善すべて大幅に減らす実践的な測定時間と同時に実行する複数の板を可能にする高スループット システムを作成します。
このプロトコルは、赤痢菌SBA はここで説明の最も臨床的に関連する血清型の 3 つで最適化されています中は、他の多くの細菌の病原体に簡単に適用できます。このプロトコルの他の細菌との潜在的な使用、に加えてこのプロトコル粘膜サンプルなど他の関連するサンプル タイプの抗体の解析を含めることができます、開始材料としてのみ血清を用いたを超えて拡大する可能性があります。唾と糞便を含みます。ワクチン接種後の免疫応答を調査するためこの試金の使用は、予防接種ワクチンの合理的な設計につながるによって生成された免疫応答により広範な洞察力を与える可能性があります、どのように自然免疫の理解の援助を開発します。
ここで説明されているプロトコルは、血清の抗体の shigellacidal 活性を評価するために機能的な免疫アッセイを示します。以前赤痢菌の血清コントロールと共に使用される9をされたs. 菌3 a のこのプロトコル モノクローナル抗体の実証試験では、ワクチンは11を研究します。この試金テスト血清のソースがひと臨床サンプル、前臨床動物サンプルから大きく可能性があり、血清サンプルの shigellacidal 活動は予防接種や個人が経験しているエクスポー ジャーによって影響されます。いくつかの交差反応性は密接に関連血清型、特にS. 菌2 a とs. 菌3 a の間行う必要がありますが、少し交差反応性は、 S. 体9と比較してこれらの系統で見られています。SBA の基礎は抗体抗原の結合によって補体カスケードの活性化に焦点を当てください。したがって、BRC 試薬の処理は、このプロトコルの実行に関係する多くの重要な手順の 1 つです。BRC は、その一貫したパフォーマンスと他殺菌アッセイ12,13,14NSK の低レベルのため、この試金で使用に選ばれました。 BRC の活動は温度に敏感、サイクルが少なく、BRC は単一の使用ボリュームに避けようと BRC 因数、アッセイに使用する前にすぐに、すぐに解凍、解凍を凍結することを確認する措置をとる必要があります。補体活性の一貫性は、このアッセイの再現性に影響します。測定の再現性に影響を与えるもう一つの重要なステップは、生産、細菌の在庫の希釈です。分析を開始する前に細菌の在庫の適切な希釈が決定されること、アッセイの成功としては、コントロール A と B を持つ一貫生産によって CFU の数平均スポットあたり 120 ~ の CFU が重要です。ソフトウェアによって可算のスポットを得るために板細菌に使用される手法を正常に実行することが不可欠です。付着細菌のソリューションとスポットが 2 〜 3 を実行するためにプレートの傾斜の cm は素敵なソフトウェアによる正確なカウントのいい大きさと正しい配布の植民地の生産にとって重要です。正確で一貫した結果がこのプロトコルによって生産されていることを確認、これらすべての手順をマスター
すべての重要なステップが実行されるときにもそこにもまだありますを変更またはこのプロトコルのトラブルシューティングを行う必要。他の細菌を評価するこのプロトコルの変更は、マイクロ コロニーの形成を確保するため、一晩 LBA プレート培養温度の最適化を必要があります。他の系統以外、血清、細菌または抗体の補体濃度の最適化を必要があります。NSK 値とコントロール血清のキシュを試金が適切に動作していることを確認する監視も必要があります。また、NSK ない以上 70% で上がるべきであります。血清に変わらないようにコントロールの氣よりも ± 2SD を意味します。このプロトコルを使用する場合は、成功し、一貫性のある結果を達成するためには、上記の重要な手順に特別な注意をここで説明したすべての手順を実行する必要があります。
このプロトコルは、赤痢菌の研究コミュニティの重要な必要性を塗りつぶし、それはありませんその制限なしです。このプロトコルは生体材料に依存し、したがって、常にコントロールすることは困難は、いくつかの変動。バリエーションとソースから補体活性のアッセイの変動に貢献するかもしれない。これを防ぐには、補数を適切に処理し、新しい多くの購入前に、の活動を補完をテストすることが重要です。また、均一な供給を持って知られている活動を補完する多くのプールを作成すると便利かもしれません。このプロトコルはシンプルでデザインとソフトウェアを列挙する自動化された植民地は自由に利用できる、特別な機器を必要としません。このシンプルさは利点が、あらゆる所で使用されるこのプロトコルを許可するまだ必要が一晩インキュベート。最近の試金は多くの短いインキュベーション要件が不要な準備、専用試薬15記載されています。この試金のもう一つの制限は現在の形態でのみの単一菌種を一度に調べることができます。赤痢菌の分野では、多価ワクチンを作成する欲望と大きな価値の多重方法で病原体を評価することが免疫学の試金があります。この試金はこの必要性を満たすために、将来的に変更可能性がありますが現在の形態でそれは単一プレックス アッセイ。
この試金には、いくつかの制限がありますが、まだ既存または代替の方法に比べて多くの利点を持ってください。これらの利点には、このメソッドの実行を大いにより少なく労働集約的な伝統的な SBAs よりもより高速化するために結合する多くの改善が含まれます。材料とこれを完了するために必要な時間を減らすを助けるすべて冷凍細菌の在庫の使用、96 ウェル プレート アッセイ フォーマット、大きい正方形ペトリ皿上のめっき、撮影と自動コロニー カウントは、植民地の着色試金。このアッセイは、他高スループット方法上の利点がありますの特殊な試薬や装置を必要としないので。基本的な試薬および自由に利用できるソフトウェア、実験室の設定での応用を可能にすると説明されたプロトコルを実行できます。
このプロトコルを提供する利点のすべては、多くの将来の調査でその使用をサポートしています。試金は予防接種か自然感染後の免疫応答の検討に最適です。このアプリケーションは、sba の赤痢菌ワクチン研究に貴重なツールをすることができます、すでに赤痢菌バイオ共役ワクチン ワクチンはこれらの能力を示しているそれでワクチンの免疫原性を評価するために使用されています機能性抗体16の生産を誘発します。このプロトコルは広く複数の研究所でテストされているし、信頼性が高く、再現性のある結果9を生成するが示されています。このプロトコルはまた他の殺菌法の17を使用して同一のサンプルをテストするときと同等の結果を生成します。この分析によって生成されるデータの整合性と他のより古い方法との互換性血清試料中の殺菌効果を正確に評価するための強力なツールになります。アッセイは、追加サンプルの型を評価するあることも簡単にできます。幼児や小さい子供に焦点を当てて試験で十分な血清を取得できないことが血清は成人の臨床試験ですぐに利用できるが、赤痢菌ワクチンの最終的な対象集団の一つ。これらの試験で全血は定期的にろ紙上で収集し、乾燥します。SBA を使用してサンプル形式のこのタイプのいくつかの予備的な成功があった。全血、ほか (唾液、糞便抽出物、尿など) の粘膜のサンプルにも赤痢菌ワクチン研究において関連するターゲットです。現在、このプロトコルは、赤痢菌の最も臨床的に関連する血清型の 3 つが評価されていますが、それは追加の赤痢菌属とその他の細菌性の病原体に適応することができます。今後の作業はこのプロトコルで記述されているアッセイと同じ特性の多くの多重アッセイの生産に焦点を当てます。多重アッセイは、複数の赤痢菌の血清型の評価のため同時にアッセイ時間サンプル ボリュームと手をさらに節約できます。また、世界中で研究所にこの試金を転送するために進行中の作業です。微生物学および免疫学研究所細菌と血清を評価するこの SBA にアクセス数を増やすと同時に、大規模な研究手段としてのアッセイを予選に向けてより多くのデータが生成されますこれらのグローバル評価サンプル風土の異なる場所から収集されます。ここで説明アッセイはシンプルで高スループットと他の細菌の病原体の評価をより広範なアプリケーションと同様に、赤痢菌フィールドで免疫学的評価を改善するために能力を持っています。
The authors have nothing to disclose.
この作品は、M.H.N. にパスからの助成金によって賄われていた本研究は、共同研究とウォルター リード陸軍研究所とアラバマ大学バーミンガム間の開発契約として実施されました。
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/ |