Charakterisierung der Thymus-abhängig und Thymus-unabhängige Immunglobulin Isotype Antworten bei Mäusen mit Enzym-linked Immunosorbentprobe Assay
Summary
In diesem Artikel beschreiben wir ein Protokoll zur Charakterisierung von T-abhängigen und T-unabhängige Immunglobulin (Ig) Isotype Antworten bei Mäusen mittels ELISA. Diese Methode verwendet, allein oder in Kombination mit Flow Cytometry wird erlauben Forschern, Unterschiede in der B-Zell-vermittelten Ig Isotype Antworten bei Mäusen nach T-abhängigen und T-unabhängige Antigen-Immunisierung zu identifizieren.
Abstract
Antikörper, auch bezeichnet als Immunglobuline (Ig), abgesondert von B-Lymphozyten, Plasmablasts/Plasmazellen im humorale Immunität unterschieden bieten eine gewaltige Verteidigung gegen eindringende Krankheitserreger über vielfältige Mechanismen. Ein wichtiges Ziel der Impfung ist, schützende Antigen-spezifische Antikörper, lebensbedrohliche Infektionen zu verhindern. Thymus-abhängig (TD) und Thymus-unabhängige (TI) Antigene robuste Antigen-spezifische IgM Antworten entlocken können und können auch induzieren die Produktion von Isotype geschalteten Antikörpern (IgG, IgA und IgE) sowie die Generierung von Speicherzellen B mit Hilfe durch antigenpräsentierende Zellen (APCs) bereitgestellt. Hier beschreiben wir ein Protokoll zur Charakterisierung von TD und TI Ig Isotype Reaktionen bei Mäusen mit Enzym-linked Immunosorbentprobe Assay (ELISA). In diesem Protokoll sind TD und TI Ig Antworten durch intraperitoneale (i.p.) Immunisierung mit konjugierten Hapten Modell Antigene TNP-KLH (in Alaun) und TNP-Polysaccharid (mit PBS-Puffer), bzw. in den Mäusen ausgelöst. Um TD Speicher Reaktion hervorzurufen, ist eine Auffrischimpfung von TNP-KLH in Alaun 3 Wochen nach der ersten Impfung mit dem gleichen Antigen/adjuvante gegeben. Maus-Seren werden zu verschiedenen Zeitpunkten vor und nach der Immunisierung geerntet. Insgesamt Ig Serumspiegel und TNP-spezifische Antikörper sind anschließend quantifiziert mit Ig Isotype-spezifische Sandwich und indirekten ELISA, beziehungsweise. Um die Serumkonzentration von jedem Ig Isotype korrekt zu quantifizieren, müssen die Proben entsprechend verdünnt werden, um innerhalb des linearen Bereichs der standard Kurven passen. Unter Verwendung dieses Protokolls, haben wir konsequent zuverlässige Ergebnisse mit hoher Spezifität und Sensitivität erreicht. Bei Verwendung in Kombination mit anderen ergänzenden Methoden wie Durchflusszytometrie, in-vitro- Kultur der Milz B-Zellen und immunhistochemische können Färbung (IHC), dieses Protokoll Forscher, ein umfassendes Verständnis des Antikörpers zu gewinnen Antworten in einer bestimmten experimentellen Einstellung.
Introduction
B-Lymphozyten sind der Hauptakteur in humorale Immunität und die einzige Zelltyp bei Säugetieren, die in der Lage, die Produktion von Antikörpern, auch als Immunglobuline (Ig)1,2bezeichnet sind. Abgesondert von B-Zellen Antikörper bieten eine gewaltige Verteidigung gegen eindringende Krankheitserreger über vielfältige Mechanismen, einschließlich Neutralisation, Opsonization und Komplementaktivierung führt zu schützende Immunität3. Sekretion von Antikörpern durch B-Zellen wird erst nach der vollständigen Aktivierung von bestimmten B-Zellen, die erfordert in der Regel zwei unterschiedliche Signale,3erreicht. Signal 1 wird durch die direkte Bindung des Antigens (Ag) an den B-Zell-Rezeptor (BCR) ausgedrückt auf der Oberfläche von bestimmten naive B Zellen3weitergeleitet. Abhängig von der Quelle des Signals 2 kann Thymus-abhängig (TD) oder Thymus-unabhängige (TI)3,4B-Zell-Aktivierung unterteilt werden. Ein TD-Antigen-Reaktion liefert Signal 2 aktivierten cognate CD4 T (TH)-Helferzellen, die CD154, die Liganden für den co-stimulatory-Rezeptor CD40 ausgedrückt auf B Zellen1,2,3zum Ausdruck bringen. Ein TI-Antigen-Reaktion, Signal 2 entstammt entweder Engagement von Toll-Like-Rezeptoren (TLRs bei Typ 1 TI-Ag) oder umfangreiche Vernetzung der BCR (bei Typ-2 TI Ag) auf der B-Zellen3,4. Typ 1 TI (TI-1) Antigene sind mikrobielle Liganden der TLRs, einschließlich der bakteriellen Lipopolysacchariden (LPS), virale RNA und mikrobielle CpG-DNA4,5. Typ 2 TI (TI-2) Antigene haben stark repetitiven Struktur und liefern längere und anhaltende Signalisierung zu B-Zellen durch mehrere Vernetzung der BCR4,6. Typische Beispiele für TI-2-Antigene sind Pneumokokken Polysaccharide und Hapten konjugierte Polysaccharid-6,–7. TD und TI Antigene können robuste Antigen-spezifische IgM Antworten entlocken und induzieren können auch die Produktion von Isotype geschalteten Antikörpern (IgG, IgA und IgE) mit der Hilfe von antigenpräsentierende Zellen (APCs) wie Dendritische Zellen (DCs)1 ,2,3. Darüber hinaus TD und TI Antigene sind in der Lage, Speicher-Reaktionen mit Hilfe von APCs induzieren, aber TD Antigene sind effizienter, induzierende Speicher B-Zell-Generation3,8.
In diesem Protokoll sind TD und TI Ig Antworten bei Mäusen durch intraperitoneale (i.p.) Immunisierung mit Hapten konjugiert Modell Antigene 2,4,6-Trinitrophenyl-Keyhole Limpet Hemocyanin (TNP-KLH) und TNP-Polysaccharid (Neutral, stark verzweigte ausgelöst. und hoher Masse), bzw.9,10,11. TD Antigene sind in der Regel mit Adjuvans zur die Produktion von Antikörpern12zu erhöhen. Hier in unserem Protokoll TNP-KLH mit Alaun, eine häufig verwendete adjuvante Impfung Studien12injiziert. Andere Beispiele für Hilfsstoffe, die verwendet werden können vollständig oder unvollständig Freund des Adjuvans (CFA oder IFA), Monophosphoryl-Lipid A / Trehalose Dicorynomycolate (“Ribi” adjuvante) und CpG oligodeoxynukleotiden, etc.13, 14. nach der Immunisierung, Maus Sera werden zu verschiedenen Zeitpunkten geerntet und TNP-spezifischen Antikörper im Serum quantifiziert mit Ig Isotype-spezifischen Enzym-linked Immunosorbentprobe Assay (ELISA)9,10, 11.
ELISA ist ein Teller-basierte Assay, der weithin als Diagnosewerkzeug in der Medizin und auch als analytisches Werkzeug in der biomedizinischen Forschung15,16verwendet wird. Es dient zum erkennen und quantifizieren Analyten einschließlich Antikörper, Hormone, Zytokine, Chemokine, und verschiedene Antigene, etc.. ELISA kann in verschiedenen Formaten, einschließlich direkte, indirekte, Sandwich und wettbewerbsfähigen ELISA15,16durchgeführt werden. Im Allgemeinen geht es um die Immobilisierung des Antigens an einer festen Oberfläche, in der Regel einer 96-Well Mikrotiterplatte, die mit einem primären Antikörper inkubiert. Nach der Inkubation wird die ungebundene Antikörper abgewaschen. In eine direkte ELISA der primäre Antikörper direkt mit einem Enzym (in der Regel Meerrettich Peroxidase oder alkalische Phosphatase), die einem chromogenen Substrat um einen sichtbaren Farbumschlag erkannt durch ein Signal-Erkennung-Instrument wie Ausbeute Spalten kann konjugiert ist ein Spektralphotometer15,16. Im Gegensatz dazu, wenn ein Enzym-linked Sekundärantikörper verwendet wird, um den primären Antikörper binden, dann gilt dies als eine indirekte ELISA15,16. Direkte ELISA ist schneller während indirekte ELISA empfindlicher15,16. In einem Sandwich ELISA die Platten sind mit einem “einfangen” Antikörper verwendet, um das Antigen des Interesses an den Proben zu immobilisieren beschichtet, und dann das aufgenommene Antigen erkannt werden, von einem anderen “detektionsantikörper” in eine direkte oder indirekte Weise15, 16. Sandwich ELISA bietet hohen Spezifität, da das Antigen durch zwei verschiedene Antikörper an das Antigen erkannt wird. In einem wettbewerbsfähigen ELISA die Konkurrenz zwischen Probe Antigen und die Platte gebundene Antigen für die Bindung an den Primärantikörper ansässig ist, und dann die Antigenkonzentration in der Probe wird durch die Messung des Rückgang der Signal vom Substrat quantifiziert 15 , 16. wettbewerbsfähige ELISA durchgeführt werden kann, mit dem oben genannten direkten oder indirekten-Format und eignet sich für die Erkennung von kleinen Antigene mit nur ein Epitop15,16.
Alternative Verfahren zur Messung der Antikörper gehören Radio-Immunoassay (RIA), Electrochemiluminescence (ECL) Assay und Surface Plasmon Resonance (SPR) assay17. RIA war, dass die ersten Immunoassay entwickelt, dass die Maßnahmen die Anwesenheit eines Antigens (oder Antikörper) mit hoher Spezifität und Sensitivität mit radioaktiven Reagenzien18,19. Jedoch, aufgrund von Bedenken der radioaktiven Toxizität, Entsorgungskosten, Haltbarkeit und spezielle Lizenzen mit radioaktiven Stoffen zu arbeiten, ELISA ist eine bessere und bequemere Technik für gemeinsame nutzt20,21. ECL ist ein hochsensibler Assay in der Chemilumineszenz-Reaktionen werden initiiert, unter Verwendung der Elektrizität, um hoch reaktive Spezies aus stabilen Vorstufen auf der Oberfläche der Elektrode zu generieren, und können verwendet werden, um die Menge des Analyten zu messen (z. B. Antigene oder Antikörper)22. Allerdings erfordert ein spezielles Instrument ECL und somit nicht so breit als ELISA23eingesetzt. SPR ist ein direkter Assay, die verwendet werden kann, um die Bindung des Liganden zu messen (zB., Antikörper), immobilisiert Moleküle (zB., Antigene) auf einem Sensor chip-Oberfläche24. SPR erkennt die Interaktionen in Echtzeit sehr spezifisch und erfordert nicht die Verwendung von markierten Reagenzien wie ELISA. Allerdings erfordert eine spezielle Ausrüstung SPR auch und hat eine geringeren Empfindlichkeit als ELISA17. Angesichts der Einschränkungen der alternativen Methoden, ist ELISA die am besten geeignete und günstige Technik für unsere Zwecke in diesem Protokoll. Hier beschreiben wir die Verwendung von Sandwich ELISA für die Analyse der gesamten Ig Isotype Ebenen und das Verfahren der indirekten ELISA für die Analyse der Antigen-spezifische Ig Klassen.
Protocol
Representative Results
Discussion
Hier beschreiben wir das Protokoll für die Charakterisierung von TD und TI Ig Isotype Reaktionen bei Mäusen mittels ELISA. Erfolgreiche Umsetzung dieses Protokolls erfordert die Verwendung von Materialien, die in Tabelle 1, einschließlich ELISA-Assay-Platten, Immunisierung Ags, Maus Ig Isotype-spezifische Antikörper und Normen angegeben. Darauf sollte geachtet werden, vermeiden die Verwendung von Gewebekultur behandelt Platten für ELISA. Verdünnungen der Standards und Serumproben sollten in separat…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Diese Studie wurde unterstützt von den National Institutes of Health Zuschüsse R01 CA158402 (P. xxx) und R21 AI128264 (P. Xie), dem Department of Defense gewähren W81XWH-13-1-0242 (s. Xie), ein Pilot Award vom Cancer Institute of New Jersey durch Grant Nummer P30CA072720 vom National Cancer Institute (s. xxx), ein Busch biomedizinische Grant (s. xxx), Victor Stollar Stipendiat (A. Lalani) und Anne B. und James B. Leathem Fellowship (S. Zhu).
Materials
| VersaMax Tunable Microplate Reader | MDS Analytical Technologies | VERSAMAX | Equipment to read the plates |
| SOFTmax PRO 5.3 | MDS Analytical Technologies | SOFTmax PRO 5.3 | Software for the plate reader |
| GraphPad Prism | GraphPad | Prism | Software for graphing and statistics |
| TNP-AECM-polysaccharide (FICOLL) | Biosearch Technologies | F-1300-10 | A TI Ag for immunization |
| TNP-KLH | Biosearch Technologies | T-5060-5 | A TD Ag for immunization |
| TNP(38)-BSA | Biosearch Technologies | T-5050-10 (conjugation ratio: 38) | Coating Ag for TNP-specific ELISA |
| TNP(3)-BSA | Biosearch Technologies | T-5050-10 (conjugation ratio: 3) | Coating Ag for high affinity TNP-specific Ig |
| Imject Alum | Fisher Scientific | PI-77161 | Alum adjuvant for immunization |
| Falcon Polypropylene tubes | Fisher Scientific | 14-959-11A | For incubation of TNP-KLH/alum |
| BD Insulin Syringe | Fisher Scientific | 14-829-1B | For i.p. injection of mice |
| Immuno 96-Well Plates, Flat-Bottom | Fisher Scientific | 14-245-61 | For ELISA |
| Untreated 96-Well Microplates, Round-Bottom | VWR | 82050-622 | For serial dilutions of standards and samples |
| Phosphatase substrate, 5 mg Tablets | Sigma | S0942-200TAB | AP substrate |
| Diethanolamine | VWR | IC15251690 | A component of AP substrate buffer |
| Goat anti-mouse IgM | SouthernBiotech | 1020-01 | Capture Ab for mouse IgM |
| Goat anti-mouse IgG1 | SouthernBiotech | 1070-01 | Capture Ab for mouse IgG1 |
| Goat anti-mouse IgG2a | SouthernBiotech | 1080-01 | Capture Ab for mouse IgG2a |
| Goat anti-mouse IgG2b | SouthernBiotech | 1090-01 | Capture Ab for mouse IgG2b |
| Goat anti-mouse IgG3 | SouthernBiotech | 1100-01 | Capture Ab for mouse IgG3 |
| Goat anti-mouse IgA | SouthernBiotech | 1040-01 | Capture Ab for mouse IgA |
| Goat anti-mouse IgE | SouthernBiotech | 1110-01 | Capture Ab for mouse IgE |
| AP-Goat anti-mouse IgM | SouthernBiotech | 1020-04 | Detection Ab for mouse IgM |
| AP-Goat anti-mouse IgG1 | SouthernBiotech | 1070-04 | Detection Ab for mouse IgG1 |
| AP-Goat anti-mouse IgG2a | SouthernBiotech | 1080-04 | Detection Ab for mouse IgG2a |
| AP-Goat anti-mouse IgG2b | SouthernBiotech | 1090-04 | Detection Ab for mouse IgG2b |
| AP-Goat anti-mouse IgG3 | SouthernBiotech | 1100-04 | Detection Ab for mouse IgG3 |
| AP-Goat anti-mouse IgA | SouthernBiotech | 1040-04 | Detection Ab for mouse IgA |
| AP-Goat anti-mouse IgE | SouthernBiotech | 1110-04 | Detection Ab for mouse IgE |
| Mouse IgM standard | BD Biosciences | 553472 | TNP-specific IgM, Clone G155-228 |
| Mouse IgG1 standard | BD Biosciences | 554054 | TNP-specific IgG1, Clone 107.3 |
| Mouse IgG2a standard | BD Biosciences | 556651 | TNP-specific IgG2a, Clone G155-178 |
| Mouse IgG2b standard | BD Biosciences | 554055 | TNP-specific IgG2b, Clone 49.2 |
| Mouse IgG3 standard | BD Biosciences | 553486 | KLH-specific IgG3, Clone A112-3 |
| Mouse IgA standard | BD Biosciences | 550924 | Mineral oil-induced IgA, Clone MOPC-320 |
| Mouse IgE standard | BD Biosciences | 557079 | TNP-specific IgE, Clone C38-2 |
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