Summary

Détection et quantification d’un peptide lié au gène de la calcitonine (CGRP) dans le plasma humain à l’aide d’un dosage immuno-enzymatique modifié

Published: June 16, 2023
doi:

Summary

Les données publiées concernant les concentrations de peptides liés au gène de la calcitonine (CGRP) dans le plasma humain sont incohérentes. Ces incohérences peuvent être dues à l’absence d’une méthodologie standardisée et validée pour quantifier ce neuropeptide. Ici, nous décrivons un protocole validé de dosage immuno-enzymatique (ELISA) pour purifier et quantifier le CGRP dans le plasma humain.

Abstract

Le peptide lié au gène de la calcitonine (CGRP) est un neuropeptide vasoactif qui joue un rôle putatif dans la physiopathologie des migraines et peut être candidat au statut de biomarqueur. Le CGRP est libéré des fibres neuronales lors de l’activation et induit une inflammation neurogène stérile et une vasodilatation artérielle dans le système vasculaire qui reçoit l’innervation efférente du trijumeau. La présence de CGRP dans le système vasculaire périphérique a incité les recherches pour détecter et quantifier ce neuropeptide dans le plasma humain à l’aide de tests protéomiques, tels que le test immuno-enzymatique (ELISA). Cependant, sa demi-vie de 6,9 minutes et la variabilité des détails techniques des protocoles d’essai, qui ne sont souvent pas entièrement décrits, ont donné des données ELISA CGRP incohérentes dans la littérature. Ici, un protocole ELISA modifié pour la purification et la quantification du CGRP dans le plasma humain est présenté. Les étapes de la procédure comprennent la collecte et la préparation des échantillons, l’extraction à l’aide d’un sorbant polaire comme moyen de purification, des étapes supplémentaires pour bloquer la liaison non spécifique et la quantification via ELISA. De plus, le protocole a été validé avec des pics et des expériences de récupération et de linéarité des expériences de dilution. Ce protocole validé peut théoriquement être utilisé pour quantifier les concentrations de CGRP dans le plasma des personnes souffrant non seulement de migraine, mais aussi d’autres maladies dans lesquelles le CGRP peut jouer un rôle.

Introduction

Le peptide lié au gène de la calcitonine (CGRP) est un neuropeptide de 37 acides aminés présent dans les fibres neuronales avec localisation périvasculaire ainsi que dans les tissus non neuronaux. Les deux formes de CGRP, α- et β-CGRP, partagent plus de 90% d’homologie et partagent des fonctions physiologiques; cependant, l’αCGRP se trouve dans le système nerveux central et périphérique, tandis que le βCGRP se trouve dans le système nerveux entérique 1,2. Lors de l’activation des nocicepteurs et de l’exocytose dépendante du calcium, le CGRP est libéré par les neurones, induisant une inflammation neurogène stérile impliquant une vasodilatation artérielle et une extravasation des protéines plasmatiques 3,4,5,6,7. À partir de là, le CGRP apparaît dans les vaisseaux postcapillaires et peut être un biomarqueur de maladies qui provoquent une activation nociceptive afférente, telles que la migraine 8,9,10,11. Il convient de noter que le CGRP a également été impliqué dans la COVID-19 en raison de son rôle dans l’angiogenèse et la modulation immunitaire, et peut prédire une évolution défavorable de la maladie12,13. Ainsi, un protocole pour la quantification précise du CGRP dans le plasma humain pourrait avoir une grande valeur.

La plus grande attention a peut-être été accordée au rôle du CGRP dans la migraine. Sur la base d’études précliniques et cliniques, le CGRP a été proposé comme biomarqueur possible de la migraine et comme cible pour le traitement 3,4,5,6,7,8,9,10. Certaines études ont révélé une élévation du CGRP dans les cohortes souffrant de migraine épisodique par rapport aux participants témoins10,14,15. Le succès des inhibiteurs du CGRP dans les essais cliniques pour le traitement de la migraine semble impliquer un CGRP élevé comme facteur causal des migraines. Cependant, tous les chercheurs n’ont pas corroboré ces résultats16,17,18,19. De plus, le rôle du CGRP dans les symptômes de migraine autres que les maux de tête n’a pas encore été élucidé; les travaux actuels ont été motivés par le désir de comprendre le rôle du CGRP dans les symptômes vestibulaires de la migraine.

L’incohérence des données des essais immunologiques du CGRP dans la littérature pourrait être due à plusieurs raisons. Premièrement, la demi-vie du CGRP dans le système vasculaire périphérique est de 6,9 min 20, en raison de l’activité des sérines protéases 21, des enzymes dégradant l’insuline et autres métalloprotéases 22, des endopeptidases neutres 23 et de l’enzyme de conversion de l’endothéline-1 24. Deuxièmement, les détails techniques variables des immunoessais utilisés pour quantifier le CGRP ne sont pas entièrement décrits dans ces études. Enfin, le manque de standardisation de la méthodologie des immunoessais complique encore plus le tableau.

Cet article décrit un protocole ELISA (Modified Enzyme-linked immunosorbent assay) qui permet la purification et la quantification précise des α et βCGRP dans le plasma humain. Les anticorps du kit ne sont pas réactifs avec l’amyline, la calcitonine ou la substance P. Ce protocole a subi les expériences de validation nécessaires, telles que le pic et la récupération et la linéarité de la dilution, dont les données sont présentées ici. Un tel protocole ELISA du CGRP qui a fait l’objet d’une validation n’a pas encore été entièrement décrit dans la littérature. Ce protocole peut être utilisé pour quantifier le CGRP dans le plasma humain dans le contexte de la migraine ainsi que cardiologique2,25, dermatologique26, obstétrical 27, rhumatologique28,29, musculo-squelettique 30,31, endocrinien 32,33, et les maladies virales 12,13 dans lesquelles le CGRP a été impliqué.

Protocol

Ce protocole a été élaboré à partir d’échantillons de plasma humain provenant de personnes consentantes avec l’approbation du Johns Hopkins Institutional Review Board (NA_00092491). 1. Prélèvement et préparation des échantillons Prélever 5 mL de sang total dans la veine antécubital au moyen de méthodes de ponction veineusestandard 34 dans un tube de collecte d’acide éthylènediaminetétraacétique (EDTA) vacutainer…

Representative Results

Plusieurs étapes clés du protocole doivent être soulignées. Tout d’abord, l’aprotinine, un inhibiteur de la sérine protéase, doit être ajoutée aux échantillons de sang total immédiatement après le prélèvement pour empêcher une dégradation enzymatique supplémentaire du CGRP. Il a été démontré que les protéases à sérine jouent un rôle dans le métabolisme du CGRP, et une étude antérieure a également utilisé l’aprotinine pour quantifier le CGRP chez l’homme21,35<su…

Discussion

Cet article décrit un protocole validé permettant la détection et la quantification du CGRP dans le plasma humain. Ce protocole a été synthétisé après que les kits ELISA commerciaux du CGRP se sont avérés ne pas quantifier avec précision cette molécule. Après avoir établi un protocole de préparation des échantillons et une courbe standard valide, les pics et la récupération ainsi que la linéarité des expériences de dilution ont montré que le pourcentage de récupérations était beaucoup plus faible…

Declarações

The authors have nothing to disclose.

Acknowledgements

Nous tenons à remercier Robert N. Cole, Lauren R. DeVine et Marcos Iglesias pour leurs discussions utiles concernant ce protocole. Cela a été financé en partie par le financement de l’American Otological Society (Fellowship Grant, PSK), de l’American Hearing Research Foundation (90066548/90072266, JPC) et du National Center for Advancing Translational Sciences (NCATS), une composante des National Institutes of Health (NIH), et du NIH Roadmap for Medical Research (UL1 TR003098, NSF). Le contenu de la publication relève de la seule responsabilité des auteurs et ne représente pas nécessairement le point de vue officiel du TPIR Johns Hopkins, du NCATS ou des NIH.

Materials

1.7 mL Safeseal microcentrifuge tube Sorenson Bioscience, Inc. 11510
99% methanol ThermoFisher Scientific L13255.0F
15 mL conical centrifuge tube Falcon 14-959-49B
2 mL round bottom sterile cryovials CRYO.S 122263
4% acetic acid ThermoFisher Scientific 035572.K2
6.0 mL Vacutainer EDTA collection tube BD 367863
Allegra 64R benchtop centrifuge Beckman Coulter, Inc. 367586
Aprotinin VWR 76344-814
CGRP (human) ELISA kit Bertin Bioreagent A05481
CGRP stock Bertin Bioreagent
EIA Buffer Bertin Bioreagent A07000
Ellman's Reagent Bertin Bioreagent A09000_49+1
Multichannel pipettes ThermoFisher Scientific 4661180N
Oasis HLB 3 cc Vac Cartridges Waters WAT094226
Orbital Shaker Bellco 7744-01010
Precision micropipettes ThermoFisher Scientific F144055MG
SpectraMax M Series Multi-Mode Microplate reader Molecular Devices Part Number M2
TBS/Fish Gelatin Bioworld, from Fischer Scientific 50-199-167
Ultrapure water ELISA Grade Bertin Bioreagent A07001
Vacufuge plus – Centrifuge Concentrator Eppendorf 22820109
Wash Buffer Bertin Bioreagent A17000

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Citar este artigo
Krishnan, P. S., Zamuner, F. T., Jenks, C. M., Xie, J. Y., Zhang, L., Lehar, M., Fedarko, N. S., Brait, M., Carey, J. P. Detection and Quantification of Calcitonin Gene-Related Peptide (CGRP) in Human Plasma Using a Modified Enzyme-Linked Immunosorbent Assay. J. Vis. Exp. (196), e64775, doi:10.3791/64775 (2023).

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