항체의 기능을 측정하는 것은 변형체 falciparum의 말라리아에 대한 내성을 이해하는 열쇠입니다. 이 방법은 가능한 merozoites의 정화 및 유동 세포 계측법에 의해 옵 소닌 의존 식균 작용의 측정에 대해 설명합니다.
변형체 falciparum의의 merozoite 항원은 잠재적 인 말라리아 백신으로 개발 중에있다. 말라리아에 대한 내성의 한 측면은 식세포에 의해 혈액에서 무료 merozoites의 제거입니다. 그러나 merozoite 특정 opsonizing 항체의 기능적인 효능을 평가 인해 merozoites의 짧은 반감기 및 기본 식세포의 변화에 대한 도전입니다. 상세히 설명하면 본원 E64 프로테아제 저해제를 사용 가능한 merozoites를 생성하기위한 방법, 및 프로 단핵 세포주 THP-1을 사용 merozoite의 분석 opsonin 의존 식균이다. 처리 schizonts의 여과에 의해 출시되는 merozoites의 개발을 허용하면서 E64는 schizont 파열을 방지 할 수 있습니다. 에티 디움 브로마이드 표시 merozoites은 인간의 혈장 샘플 옵 소닌과 THP-1 세포에 추가됩니다. 식균 작용은 표준화 된 높은 처리량 프로토콜에 의해 평가된다. 가능한 merozoites은 numer에 대한 평가를위한 귀중한 자원이다P.의 OU를 측면 면역 기능의 평가를 포함한 falciparum의 생물학. 이 분석에 의해 측정 된 항체 수준은 자연적으로 노출 된 개인의 말라리아 임상 면역과 연결되어 있습니다. 분석은 또한 백신에 의한 항체를 평가하는 데 사용 될 수 있습니다.
변형체 falciparum의 말라리아에 대한 내성에 대한 항체의 중요성은 40 년 전, 고 면역 성인에서 면역 글로불린 때 소극적으로 완화 질병 1의 결과로 심각한 말라리아로 고통받는 아이들에게 옮겨 줬습니다. 따라서, 상당한 노력은 주로 ELISA에 의해 펩타이드 나 세균 발현 된 단백질에 항체가를 측정을 통해 보호 말라리아 면제의 대상을 식별하기 위해 노력했다. ELISA 기반 혈청학 또한 연구 사이의 높은 변수 입증하고 있으며, 항체 기능 2가 해결되지 않습니다. 많은 말라리아 항원은 세포 친화의 IgG1과 동반되었고 IgG3 아형 항체 프로파일, 특히 merozoite 표면 항원 3을 유도한다. 이 서브 클래스 바이어스 식세포와 항체-FC-수용체 (의 FcR) 상호 작용이 antimerozoite 항체 4를 opsonizing의 이펙터 기능을 위해 중요하다는 것을 시사한다. 개발중인 여러 merozoite 항원 백신으로 설계식세포의 이펙터 기능 5, 6을 이끌어 설치류 말라리아의 모델에서 항체의 FcR 상호 작용의 중요성에 대한 중요한 증거가 7-9 존재하고, 몇 가지 최근의 연구는 인간의 말라리아에 대한 내성 기능 항체 식세포의 이펙터 기능의 중요성을 지원하지만 10, 11,이 지역은 제대로 공부 남아있다. merozoite 특정 opsonizing 항체에 관한 연구는 두 가지 요인에 의해 제한되었습니다; 좋은 품질의 merozoites 분리의 어려움; 일차 전지에서 변수 식균 작용 응답.
최근까지, 고속 원심 분리 또는 퍼콜 밀도 구배가 schizont 문화를 파열의 배양 상층 액에서 merozoites을 분리하기 위해 사용되었다. 이 merozoites 드물게 가능한했고, 종종 더 밀도 원심 분리에 의해 조작 및 여러 세척 분석에 사용하기 전에 (12), 또는 냉동 보존 11 단계를 반복합니다. 이 PROCesses 잠재적 merozoite면에서 많은 주변으로 연결된 단백질, 말라리아 면역 (13)의 항원 대상이 될 것으로 알려진 단백질을 분리합니다. 최근 시스테인 프로테아제 저해제 트랜스 Epoxysuccinyl-L-leucylamido (4 – 구 아니 디노 페닐) 부탄 (E64)은 가능한 merozoites를 생성하는 데 사용되었다. E64는 가능한 merozoites 15, 16 해방을 여과하여 중단 될 수 막 동봉 merozoites 14, 생성, schizont 파열을 방지 할 수 있습니다. 이 기술은 적혈구의 침공 15, 17 ~ 19 동안 수많은 단백질의 공간 해상도로 이어질하고 여러 가지 항 말라리아 약 16, 20의 무대 특정 효과를 명확히했다. 그러나, 가능한 merozoites의 생성은 기술적으로 도전 남아있다. 면역의 기능 분석 실험에서 가능한 merozoite 정화 및 그 사용에 대한 자세한 프로토콜이 기술과 응용 프로그램의 보급에 도움항체의 표준화 된 기능 분석 : 옵 소닌 식균 작용의 휴대 협력은 여기에 설명되어 있습니다.
이 기술은 호중구 호흡 버스트, 항체 의존성 세포 억제 (ADCI), 대체 merozoite 식균 작용의 분석과 같은 merozoite의 옵 소닌 이전 생체 외 분석 실험을 통해 상당한 진보를 보여줍니다. 이 분석으로 인해 기생충 입력의 변화 및 기본 식세포 (11, 21)의 활동을 제대로 재현 할 수 있습니다. 오염 hemozoin는 뿌리깊은 식세포 기능 (22)에 영향을 미칠 수 있습니다. 최근에보고 된 강력하고 재현 merozoite 식균 작용의 분석 (23)는 promonocytic 세포주 THP-1 (24)를 사용합니다. 이 비 부착하고 구체적으로 구단 수용체 매개 식균 작용 (25, 26)을 수행하는 등이 높은 처리량 유동 세포 계측법의 분석을위한 최적의 세포 유형입니다. 복잡성 inves의 동안식균 작용을 tigating은 식균 작용의 정도는 THP-1 세포 및 혈장 농도에 대하여 merozoites의 수에 의존한다는 것이다. 실험 간의 재현성을 보장하기 위해, merozoites 열거되어야하고 정의 농도가 사용된다. 때문에 그들의 작은 크기에, 유세포 정량화가 필요 흐른다.
여기에서 설명하는 절차는 hemozoin을 제거하고 가능한 merozoites를 생성하고, 옵 소닌 식균 작용 다음 merozoites의 유세포 열거 이러한 merozoites의 응용 프로그램에 대해 설명합니다. 기술적으로하지만, 설명 된 기술은 자연스럽게 취득하고 백신이 면역을 유도하는 merozoite 표면에 특정 항체 반응의 기여를 해명에 유용 할 수 있습니다.
merozoite 식균 작용을 측정하기 위해 두 가지 기술의 숙련도가 필요합니다 merozoites 및 THP-1 식균 작용 분석의 정화. 이 두 기술을 결합하기위한 가장 중요한 단계는 다음과 같다 : 1) 높은 동기 기생충; 2) 막 동봉 merozoites을 산출하는 정확한 시간에 E64을 추가; 3) 골재를 피하기 hemozoin 분리; 유동 세포 계측법 4) 정확한 merozoite 계산; 5) 사용 플라즈마의 희석; 및 6) 낮은 세포 밀도 및 THP-1 세포의 통로 번호를 유지. 이러한 핵심적인 측면을 신중하게 고려 강력한 식균 작용 반응이 관찰되어 있는지 확인합니다.
여기에 설명되지만 탐식을 평가 merozoites의 제제이고, 기술은 다양한 애플리케이션에 이용 될 수있다. 상관없이 다운 스트림 방법론 최적 merozoite 제제는 올바르게 merozoites를 생성하기 위해 E64 가산 타이밍에 의존한다. 여기서 설명한 방법은 E64 Y 보여왔다침입 이벤트 및 약물 민감도 분석 15 ~ 20의 높은 해상도 현미경에 사용하기 위해 침략 merozoites를 ield. merozoite 생존 능력이 식균 작용에 필수적인 것은 아니지만, merozoite 표면 코팅의 무결성이 필요합니다. 따라서 여기에 설명 E64 방법 고품질 merozoites가 표층에 항체 반응을 평가하기 위해 제조 될 수있다. E64는 너무 일찍 추가되거나 너무 늦게 막 동봉 merozoites이 형성되어 있지 않은 경우, 그림 1에 설명 된대로. 이러한 이유로, 높은 동기 기생충 배양이 요구된다. 여기서, 단단히 행 소르비톨 및 헤파린 치료의 사용은 2 시간의 창 D10-GFP 기생충 배양 동기화가 설명된다. 헤파린은 다른 실험실 분리에 gametocytogenesis을 촉진 할 수 있고, 따라서주의 깊게 사용되어야한다. 예컨대 알라닌 같은 대체 동기화 방법은 또한 밀접하게 동기화 기생충은 29을 생산하는 것을 제공하는 사용될 수있다. E64은 비동기 기생충에 추가되면, 하부 지주막 동봉 merozoites의 ortion 생산하고 나머지 RBC는 일반적으로 파열되거나 비정상적인 형태를 개발할 것 하나 기생충에 감염된 것입니다. 막 동봉 merozoites로 발전하지 않은 기생충의 존재는 필터의 막힘의 원인과 크게 얻은 merozoite 수율을 줄일 수 있습니다.
막 동봉 merozoites 여과 동안 hemozoin 소화 액포에서 해방하고 솔루션 무료 결정으로 존재한다. Hemozoin 높게 염증성이며 단핵구 및 대 식세포의 탐식 응답 (30), (31)을 조절하는 것으로보고되었다. 도 2에 도시 된 바와 같이 식균 작용을 변조 외에, hemozoin은 용액 merozoites 가진 응집체를 형성 할 수있다. THP-1 세포가 이러한 집계를 탐식 할 수 있습니다,이 항체 매개 식균 작용의 해결을위한 주요 교란 요인이 될 수 있습니다. 따라서 hemozoin의 제거는 AV이 분석에 필요한식세포 생물학에 hemozoin의 OID 복잡성. merozoite 정량화가 필요합니다 특히 경우, 다른 응용 프로그램에 대한 무료 merozoites를 생성하기 위해이 기술을 사용하는 경우 또한, hemozoin을 제거하지 않으면 또한 해로운 수 있습니다.
도 4에서 설명한 바와 같이, merozoites의 수는 THP-1 세포에 의해 식세포 작용의 정도에 영향을 미칠 수있는 분석법에 첨가. 유동 세포 계측법은 merozoite 농도,주의 피펫 및 merozoites의 수를 복제의 열거 형 수 있지만 정확성을 향상시킬 필요합니다. 체류 기생충 라인 나란히 시험 할 경우에 특히 중요하다. 그것은 이전에 응답이 23 거절하기 전에 PNG에서 반 면역 아이들 플라즈마가 크게 희석 될 수 있다는 것을 증명하고있다. phagocyt의 넓은 범위를 생산 12 년 된 PNG 아이 – 5 일대에 대한 플라즈마의 최적 희석 (1 / 120 플라즈마 000 최종 희석)는 여기에 설명. (- 19 %, 20-39%, 40-59% 60 – 0 79 % 식균 작용) 그림 5에 설명 OSIS 응답이 범위는 네 그룹으로 응답 층화 허용 및 회귀 모델링 opsonizing 응답이 연관된 것으로 나타났다 다른 코호트 임상 질환과 고밀도 parasitaemia (10)로부터 보호하거나 검출 레벨 이하로 포화되지는 THP-1 세포에 의하여 식균 작용을 보장하기 위해 플라즈마의 희석 조절 될 필요가있다 연구.
유동 세포 계측법 현미경을 통해 향상된 정확도와 신속하고 정량적 식균 작용을 할 수 있습니다. 이 프로토콜은 높은 처리량, 플레이트를 기반으로 자연스럽게 획득 체액 성 면역을 연구하는 96 웰 플레이트의 수집을 자동화합니다. 방법은 SYBRgreen, DAPI와의 propidium 요오드, 막 얼룩 또는 단백질 얼룩 그러나 다른 DNA 얼룩 활용 될 수 에티 디움 브로마이드 merozoites의 염색이 필요합니다. 이 분석은 PRIMAR 의무 일 것식세포 또는의 FcR 생물학 관심이 있다면 Y 단핵구 또는 호중구, 그리고 적용 할 수 있습니다. PMA와 체외에서 분화 기본 세포 또는 THP-1 세포가 말라리아 및 기타 병원균 12, 32 ~ 34의 식균 작용을 연구하는 데 사용할 수 있습니다. 이러한 세포가 부착하고 또한 비 항체 매개 식균 작용 (35)를 표시 그러나 일차 전지를 사용하는 것은 도전이 될 수 있습니다. 또한, 순도, 생존 및 기능의 변화는 기본 식세포의 사용에 대한 몇 가지 중요한 제한이 있습니다. merozoite의 식균 작용에 관여 구단 수용체에 uncharacterized 남아, 따라서 특정 구단 수용체 항체를 차단하는 식균 작용을 merozoite 각 Fc 수용체의 기여를 명료하게 할 수 사용. THP-1 식균 작용이의 FcR 의존하고,이 관찰 식균 작용의 직접적인 해석을 가능하게한다. 이 분석은 또한 UTIL 의해 달성 될 수있는 항체를 opsonizing의 항원 특이성을 어드레싱라는 것으로merozoite 표면 항원에 대한 노크 아웃 기생충을 izing, 또는 표면 단백질을 merozoite 친 화성 정제 된 인간 항체를 사용하여. 또한, 깊이 merozoite 식균 작용 다음과 같은 사이토 카인 반응의 연구는 부족하고,이 분석을 사용하여 달성 될 수있다.
이 두 기술은 기능 antimerozoite 항체의 연구에 상당한 진보를 구성한다. 고품질 merozoites의 정제 동결 보존 merozoites 또는 merozoite 항원으로 코팅 된 형광 미립자를 사용하는 것이 유리하다. 이 분석은 자연스럽게 획득 내성을 평가하기위한 도구로서 사용되었지만, 예방 접종에 대한 면역 반응의 획득을 해결하기위한 중요한 도구를 증명할 수있다. 그것은 최근에 식균 작용 또는 opsonised merozoites 임상 말라리아로부터 보호와 관련된 것으로 나타났습니다 반면, 생체 phagocyto에 체외 THP-1 식균 작용에서 직접 결론을 도출 할 수 없습니다이 분석에서 식균 작용 등 merozoites의 SIS는 정적 조건에서 적혈구를 경쟁의 부재하에 일어난다. 이 분석의 잠재적 적응 따라서 말라리아 merozoite 식균 작용의 추가 이해를위한 다양한 도구를 제공 할 수 있습니다.
The authors have nothing to disclose.
저자는 어린이와 성인 플라즈마 기증자 및 의료 연구의 파푸아 뉴기니 학회에 직원을 인정하고 싶습니다. 저자는이 기술의 개발에 기여를 위해 아만 딘 B Carmagnac, 캐서린 Q 니, 대니 윌슨 W, 이보 뮬러와 다이아나 S 한센에게 감사를 표하고, 혈액 및 혈청 팩은 호주 적십자 감사합니다. 이 작품은 빅토리아 주 정부 운영 인프라 지원 및 호주 정부 NHMRC IRIISS을 통해 가능하게되었다. 이 작품은 국립 보건 의학 연구위원회에 의해 지원되었다 # 1031212 및 # 637406을 부여하고, 국립 보건원의 교부 번호의 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 |