Summary

Rotulagem de anticorpos com corantes fluorescentes utilizando proteína Magnetic A e esferas de proteína G

Published: September 15, 2016
doi:

Summary

O método no grânulo para a marcação de anticorpos com pequenas moléculas permite a marcação de uma pequena quantidade de anticorpos directamente a partir de meio celular. Este método é compatível com a química de amina e tiol, e pode lidar com várias amostras em paralelo, manualmente ou por meio de plataformas automatizadas.

Abstract

Anticorpos marcados com pequenas moléculas como corantes fluorescentes, medicamentos citotóxicos e traçadores radioativos são ferramentas essenciais na investigação biomédica, imunodiagnóstico e, mais recentemente como agentes terapêuticos. Os métodos tradicionais de anticorpos de rotulagem com pequenas moléculas requerem anticorpos purificados na concentração relativamente elevada, envolvem múltiplos passos de diálise e tem produção limitada. No entanto, várias aplicações, incluindo o campo de Anticorpo drogas conjugados (ADCs), irão beneficiar de novos métodos que permitam a rotulagem de anticorpos diretamente da mídia de celulares. Tais métodos podem permitir que os anticorpos a serem rastreados em ensaios biologicamente relevantes, por exemplo, o ensaio de anticorpo de internalização mediada pelo receptor no caso de ADCs. Aqui, nós descrevemos um (método a-bead) método que permita a marcação de pequenas quantidades de anticorpos directamente a partir de meio celular. Esta abordagem utiliza alta capacidade G esferas de afinidade Protein magnética A e proteína para capturar anticorposa partir dos meios celulares, seguido de marcação com moléculas pequenas utilizando quer química de amina ou de tiol e a subsequente eluição dos anticorpos marcados. Tomando corantes fluorescentes como substitutos para moléculas pequenas, que demonstram a rotulagem sobre-cordão de três diferentes anticorpos de ratinho directamente a partir de meios celulares utilizando tanto amina e química rotulagem tiol. A elevada afinidade de ligação de anticorpos à proteína A e proteína G assegura recuperações elevadas, bem como elevada pureza dos anticorpos marcados. Além disso, a utilização de esferas magnéticas permite que amostras múltiplas para serem manuseados manualmente, melhorando desse modo significativamente a taxa de transferência de rotulagem.

Introduction

Os anticorpos marcados com moléculas pequenas são, talvez, os reagentes mais utilizados na biologia 1,2. Os anticorpos marcados com corantes fluorescentes e biotina são amplamente utilizados em imagiologia, imunoensaios, citometria de fluxo, Western blot, imunoprecipitação e entre outras aplicações 3-6. Anticorpos radiomarcados 3,7 encontrar o uso extensivo em imagiologia e terapia, anticorpos marcados com drogas citotóxicas (ADCs) estão oferecendo novas opções para o tratamento de cancros, e dois ADCs já foram aprovados para uso terapêutico 8. Apesar de sua ampla utilização, os métodos para detecção de anticorpos rotulagem continuam surpreendentemente inalterado e normalmente envolvem múltiplas reações e dessalinização os passos 9-12. métodos de solução funciona muito bem nos casos em que apenas alguns anticorpos necessita ser etiquetado e estão disponíveis em forma altamente purificada em concentração elevada e em volumes suficientes. No entanto, para aplicações mais recentes, como os ADCs, existe umprecisa para marcar anticorpos de hibridoma na fase precoce de modo que eles podem ser rastreados para propriedades biologicamente relevantes, por exemplo, mediada por receptor de anticorpos de internalização 13-16. Na fase de hibridoma, os volumes de amostra são limitados, os anticorpos são expressas em baixas concentrações e uma série de amostras são grandes, portanto, solução baseada em métodos de marcação não são adequados.

Para simplificar e melhorar o rendimento dos métodos de rotulagem de anticorpos tradicionais, algumas abordagens alternativas têm sido propostas 17,18. Uma abordagem é a utilização de proteínas de não-magnético grânulos de afinidade embalados em pequenas colunas para capturar anticorpos, seguido pela reacção de marcação e a eluição da proteína marcada e purificada. Este método pode ser utilizado para rotular os anticorpos directamente a partir de meios de células, no entanto, o uso de colunas pode ser trabalhoso. Processo baseado em esférulas magnéticas tem sido relatado recentemente que 19 elimina o uso de colunas e melhora o rendimento mas devidopara o anticorpo limitada capacidade dos grânulos de ligação, apenas a nanograma a baixas quantidades de micrograma de os anticorpos podem ser marcados.

Nós recentemente desenvolvido e utilizado alta capacidade magnética Proteína A e Proteína G grânulos (> 20 mg de IgG humana / mL de esferas de liquidados) para rotular anticorpos presentes nos meios de células com moléculas pequenas 20. A elevada capacidade dos grânulos permite dezenas a centenas de microgramas de anticorpo a ser marcado convenientemente e a resposta magnética rápida dos grânulos simplifica o manuseamento e processamento de um grande número de amostras em paralelo. Utilizando corantes fluorescentes como substitutos para moléculas pequenas, que mostram que o método é compatível com a amina e tiol rotulagem química e oferece recuperações elevadas de anticorpos marcados e muito puras.

Este protocolo eo vídeo que a acompanha descrevem rotulagem on-gota de anticorpos de ratinho presentes nos meios de células usando G esferas de Proteína Magnetic A e proteína. O protocolo édividida em quatro secções: uma secção descreve a captura de anticorpos para o grânulo a partir de amostras biológicas. Após a captura, a rotulagem de anticorpos com corante fluorescente usando química amina ou utilizando a química do tiol é descrito nas Secções 2 e seção 3, respectivamente. Finalmente, a seção 4 descreve o método para o cálculo da concentração de anticorpos e o corante à relação de anticorpos.

Protocol

1. Captura de Anticorpos em G Beads Alta Capacidade Protein Magnetic A ou a proteína Magnetic Uniformemente re-suspender as esferas magnéticas por agitação suave. Mantenha o uniforme de suspensão quando alíquotas esferas. Adicionar 50 ul de suspensão de esferas para um tubo de microcentrífuga de 1,5 ml. Coloque no suporte magnético por 10 s. Retire cuidadosamente o tampão de armazenamento. Adicionar 250 ul de tampão de ligação do anticorpo. Misture e coloque no supor…

Representative Results

Um esquema para a marcação de anticorpos com moléculas pequenas utilizando G grânulos alta capacidade Proteína magnética A e proteína é mostrada na Figura 1. Os anticorpos capturados sobre a proteína magnética grânulos G podem ser marcados com moléculas pequenas, por exemplo, corantes fluorescentes, utilizando quer química de amina que rotula aminas primárias de ácidos aminados ou da lisina utilizando química de tiol, o qual etiquetas nos tióis reduzidos…

Discussion

O objectivo deste estudo foi o de desenvolver um método para marcar anticorpos, presentes no meio celular em baixas concentrações, com uma variedade de moléculas pequenas. Um tal processo permitirá que um grande número de anticorpos, durante as fases iniciais da descoberta de anticorpos, para ser marcado com moléculas pequenas e rastreados utilizando um ensaio de biologicamente relevante. Um desses ensaios é o ensaio de anticorpo de internalização mediada pelo receptor onde internalização pode variar entre o…

Declarações

The authors have nothing to disclose.

Acknowledgements

None.

Materials

Magne Protein A Beads Promega Corporation  G8781
Magne Protein G Beads Promega Corporation   G7471
AlexaFluor 532-SE (Succinimidyl Ester) Life Technologies A20001
AlexaFluor 532-ME (Malemide) Life Technologies A10255
AlexaFluor 647-ME (Maleimide) Life Technologies A20347
Fluorescein-ME (Maleimide) Life Technologies F-150
Magnetic Stand Promega Z5332

Referências

  1. Colwill, K., Graslund, S. A roadmap to generate renewable protein binders to the human proteome. Nat Methods. 8 (7), 551-558 (2011).
  2. Silverstein, A. M. Labeled antigens and antibodies: the evolution of magic markers and magic bullets. Nat Immunol. 5 (12), 1211-1217 (2004).
  3. Day, J. J., et al. Chemically modified antibodies as diagnostic imaging agents. Curr Opin Chem Biol. 14 (6), 803-809 (2010).
  4. Cunningham, R. E. Overview of flow cytometry and fluorescent probes for flow cytometry. Methods Mol Biol. 588, 319-326 (2010).
  5. Eaton, S. L., et al. A guide to modern quantitative fluorescent western blotting with troubleshooting strategies. J Vis Exp. (93), e52099 (2014).
  6. Dundas, C. M., Demonte, D., Park, S. Streptavidin-biotin technology: improvements and innovations in chemical and biological applications. Appl Microbiol Biotechnol. 97 (21), 9343-9353 (2013).
  7. Kraeber-Bodere, F., et al. Radioimmunoconjugates for the treatment of cancer. Semin Oncol. 41 (5), 613-622 (2014).
  8. Leal, M., et al. Antibody-drug conjugates: an emerging modality for the treatment of cancer. Ann N Y Acad Sci. 1321, 41-54 (2014).
  9. Drachman, J. G., Senter, P. D. Antibody-drug conjugates: the chemistry behind empowering antibodies to fight cancer. Hematology Am Soc Hematol Educ Program. 2013, 306-310 (2013).
  10. Hermanson, G. T. . Bioconjugate Techniques. , 380-382 (1996).
  11. Shrestha, D., Bagosi, A., Szollosi, J., Jenei, A. Comparative study of the three different fluorophore antibody conjugation strategies. Anal Bioanal Chem. 404 (5), 1449-1463 (2012).
  12. Vira, S., Mekhedov, E., Humphrey, G., Blank, P. S. Fluorescent-labeled antibodies: Balancing functionality and degree of labeling. Anal Biochem. 402 (2), 146-150 (2010).
  13. Isa, M., et al. High-throughput screening system to identify small molecules that induce internalization and degradation of HER2. ACS Chem Biol. 9 (10), 2237-2241 (2014).
  14. Liao-Chan, S., et al. Quantitative assessment of antibody internalization with novel monoclonal antibodies against Alexa fluorophores. PLoS One. 10 (4), e0124708 (2015).
  15. Riedl, T., van Boxtel, E., Bosch, M., Parren, P. W., Gerritsen, A. F. High-Throughput Screening for Internalizing Antibodies by Homogeneous Fluorescence Imaging of a pH-Activated Probe. J Biomol Screen. 21 (1), 12-23 (2016).
  16. Nath, N., et al. Homogeneous plate based antibody internalization assay using pH sensor fluorescent dye. J Immunol Methods. 431, 11-21 (2016).
  17. Lundberg, E., Sundberg, M., Graslund, T., Uhlen, M., Svahn, H. A. A novel method for reproducible fluorescent labeling of small amounts of antibodies on solid phase. J Immunol Methods. 322 (1-2), 40-49 (2007).
  18. Strachan, E., et al. Solid-phase biotinylation of antibodies. J Mol Recognit. 17 (3), 268-276 (2004).
  19. Dezfouli, M., et al. Magnetic bead assisted labeling of antibodies at nanogram scale. Proteomics. 14 (1), 14-18 (2014).
  20. Nath, N., Godat, B., Benink, H., Urh, M. On-bead antibody-small molecule conjugation using high-capacity magnetic beads. J Immunol Methods. 426, 95-103 (2015).
  21. Lund, L. N., et al. Exploring variation in binding of Protein A and Protein G to immunoglobulin type G by isothermal titration calorimetry. J Mol Recognit. 24 (6), 945-952 (2011).
  22. Safarik, I., Safarikova, M. Magnetic techniques for the isolation and purification of proteins and peptides. Biomagn Res Technol. 2 (1), 7 (2004).
  23. Flygare, J. A., Pillow, T. H., Aristoff, P. Antibody-drug conjugates for the treatment of cancer. Chem Biol Drug Des. 81 (1), 113-121 (2013).
  24. Shen, B. Q., et al. Conjugation site modulates the in vivo stability and therapeutic activity of antibody-drug conjugates. Nat Biotechnol. 30 (2), 184-189 (2012).
  25. Acchione, M., Kwon, H., Jochheim, C. M., Atkins, W. M. Impact of linker and conjugation chemistry on antigen binding, Fc receptor binding and thermal stability of model antibody-drug conjugates. MAbs. 4 (3), 362-372 (2012).

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Citar este artigo
Nath, N., Godat, B., Urh, M. Antibody Labeling with Fluorescent Dyes Using Magnetic Protein A and Protein G Beads. J. Vis. Exp. (115), e54545, doi:10.3791/54545 (2016).

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