قياس وظيفة الأجسام المضادة هو المفتاح لفهم حصانة لالملاريا المنجلية. يصف هذا الأسلوب تنقية merozoites قابلة للحياة، وقياس تعتمد على طهاية البلعمة من قبل التدفق الخلوي.
المتصورة المنجلية مستضدات أقسومة قيد التطوير لقاحات الملاريا المحتملة. جانب واحد من الحصانة ضد الملاريا هو إزالة merozoites خالية من الدم من قبل خلايا البلعمة. ومع ذلك تقييم فعالية وظيفية معينة من الأجسام المضادة opsonizing أقسومة يمثل تحديا بسبب القصير نصف عمر merozoites وتباين الخلايا البلعمية الأولية. وصفت بالتفصيل في هذه الوثيقة هو وسيلة لتوليد merozoites قابلة للحياة باستخدام مثبط البروتياز E64، ومقايسة من أقسومة تعتمد طاهية-البلعمة باستخدام خط خلية موالية للالوحيدات THP-1. E64 يمنع تمزق المتقسمة بينما يسمح للتطوير merozoites التي تم إصدارها عن طريق الترشيح من schizonts المعالجة. وopsonized merozoites بروميد إيثيديوم المسمى مع عينات البلازما البشرية، وأضاف إلى THP-1 الخلايا. ويتم تقييم البلعمة بواسطة بروتوكول إنتاجية عالية موحدة. merozoites قابلة للحياة هي موردا قيما لتقييم NUMERجوانب من الأوس P. البيولوجيا المنجلية، بما في ذلك تقييم الوظيفة المناعية. وترتبط مستويات الأجسام المضادة يقاس هذا الاختبار مع الحصانة السريرية لمرض الملاريا في الأفراد المعرضين بشكل طبيعي. قد يكون الفحص أيضا من استخدام الأجسام المضادة لتقييم اللقاح التي يسببها.
وقد تبين أهمية الأجسام المضادة للمناعة ضد الملاريا المنجلية قبل 40 عاما، عندما المناعي من البالغين مفرط المناعة نقلت بشكل سلبي على الأطفال الذين يعانون من الملاريا الحادة مما أدى إلى التخفيف من حدة المرض 1. بالتالي، سعت جهدا كبيرا لتحديد أهداف الحصانة ملاريا وقائية، معظمها من خلال قياس الأجسام المضادة لالتتر الببتيدات أو البروتينات أعرب البكتريا بواسطة ELISA. وقد ثبت الأمصال ELISA يستند أيضا متغير بدرجة كبيرة بين الدراسات، ولا يتناول وظيفة الأجسام المضادة 2. العديد من المستضدات الملاريا لحث على IgG1 أليف الخلايا والأجسام المضادة IgG3 الشخصي، وخاصة المستضدات السطحية أقسومة 3. يوحي هذا التحيز فرعية أن الأجسام المضادة مستقبلات FC-(FCR) التفاعلات مع البالعات مهمة لوظائف المستجيب من opsonizing الأجسام المضادة antimerozoite 4. صممت عدة لقاحات أقسومة مستضد قيد التطوير لانتزاع ظائف المستجيب بلعمية 5 و 6 و على الرغم من الأدلة الهامة لأهمية التفاعلات الأجسام المضادة FCR في نماذج من القوارض الملاريا موجود 7-9، ودعم عدد قليل من الدراسات التي أجريت مؤخرا على أهمية الأجسام المضادة وظيفية وظائف بلعمية المستجيب للحصانة لالملاريا في البشر 10، 11، لا تزال هذه المنطقة المدروسة على نحو رديء. وقد تم دراسة الأجسام المضادة في opsonizing محددة أقسومة محدودة من قبل اثنين من العوامل؛ صعوبة في عزل merozoites نوعية جيدة؛ والاستجابات البلعمة متغير من الخلايا الأولية.
حتى وقت قريب، واستخدمت الطرد المركزي عالية السرعة أو الكثافة Percoll تدرجات لعزل merozoites من supernatants ثقافة تمزق الثقافات المتقسمة. كانت هذه merozoites نادرا ما قابلة للحياة، وغالبا ما تتلاعب مزيدا من الكثافة الطرد المركزي ويغسل متعددة الخطوات من 12، أو 11 الحفظ بالتبريد قبل استخدامها في المقايسات. هذه بروكesses يحتمل فصل العديد من البروتينات المرتبطة محيطيا من سطح أقسومة والبروتينات المعروف أن أهداف الأنتيجين الحصانة ملاريا 13. مؤخرا السيستين مثبط البروتياز عبر Epoxysuccinyl-L-leucylamido (4 الغوانيدينو) البوتان (E64) وقد استخدمت لتوليد merozoites قابلة للحياة. E64 يمنع تمزق المتقسمة، وتوليد غشاء المغلقة merozoites 14، والتي يمكن أن تتعطل عن طريق الترشيح لتحرير merozoites قابلة للحياة 15 و 16. وقد تؤدي هذه التقنية إلى القرار المكانية من خلال العديد من البروتينات كرات الدم الحمراء الغزو 15، 17-19، وتوضيح تأثير مرحلة معينة من الأدوية المضادة للملاريا عدة 16 و 20. ومع ذلك، فإن جيل من merozoites قابلة للحياة لا يزال تحديا تقنيا. للمساعدة في نشر هذه التقنية وتطبيقها لالمقايسات الفنية الحصانة، بروتوكول مفصلة لتنقية أقسومة قابلة للحياة واستخدامها فييوصف التعاون الخلوية في طهاية والبلعمة هنا: مقايسة وظيفية موحدة من الأجسام المضادة.
يوضح هذه التقنية تقدما كبيرا خلال فحوصات في المختبر السابقة من أقسومة طهاية، مثل انفجار العدلات الجهاز التنفسي، والأجسام المضادة التابعة الخلوية تثبيط (ADCI)، وفحوصات أقسومة البلعمة البديلة. هذه هي المقايسات استنساخه سيئة بسبب التباين في مدخلات الطفيلي ونشاط الخلايا البلعمية الابتدائي 11، 21. قد تلويث هيموزوين أيضا تؤثر تأثيرا عميقا بلعمية وظيفة 22. وذكرت مؤخرا قوية وقابلة للتكرار أقسومة البلعمة مقايسة 23 يستخدم خط الخلية promonocytic THP-1 24. هذا هو نوع من الخلايا مثالية لفحوصات التدفق الخلوي إنتاجية عالية كما هو غير ملتصقة ويؤدي FC-مستقبلات بوساطة البلعمة 25 و 26 على وجه التحديد. على تعقيد إضافي بينما التحرياتtigating البلعمة هو أن درجة البلعمة يعتمد على عدد من merozoites نسبة إلى THP-1 الخلايا وتركيز البلازما. لضمان استنساخ التجارب بين، merozoites يجب أن يكون تعداد وتركيز المعرفة المستخدمة. نظرا لصغر حجمها، وتدفق مطلوب الكمي cytometric.
الإجراء الموضح هنا يزيل هيموزوين ويولد merozoites قابلة للحياة، ويصف تطبيق هذه merozoites لتدفق cytometric تعداد merozoites تليها طهاية والبلعمة. على الرغم من أن تطلبا من الناحية الفنية، والأساليب المذكورة قد تكون مفيدة في توضيح مساهمة استجابات الأجسام المضادة المحددة لسطح أقسومة المكتسبة طبيعيا واللقاح بفعل الحصانة.
لقياس أقسومة البلعمة، والكفاءة في اثنين من التقنيات المطلوبة: تنقية merozoites وTHP-1 البلعمة الفحص. أهم الخطوات الحاسمة لدمج هذه التقنيات هما: 1) الطفيليات متزامنة للغاية؛ 2) إضافة E64 في الوقت الصحيح لانتاج الغشاء merozoites المغلقة؛ 3) إزالة هيموزوين لتجنب الركام؛ 4) عد أقسومة دقة من قبل التدفق الخلوي؛ 5) التخفيف من البلازما المستخدمة؛ و6) الحفاظ على كثافة خلايا انخفاض عدد ومرور THP-1 الخلايا. ودراسة متأنية لهذه الجوانب الرئيسية لوحظ ضمان استجابات قوية البلعمة.
وعلى الرغم من وصفها هنا هو إعداد merozoites لتقييم البلعمة، ويمكن استخدام هذه التقنية لمجموعة واسعة من التطبيقات. بغض النظر عن منهجية تيار أسفل، الاستعدادات أقسومة الأمثل تعتمد على توقيت E64 بالإضافة إلى ذلك بشكل صحيح من أجل توليد merozoites. وقد تبين طريقة E64 الموصوفة هنا إلى ذدرع merozoites الغازية للاستخدام في ارتفاع القرار المجهري للأحداث الغزو وفحوصات الحساسية المخدرات 15-20. بينما الجدوى أقسومة ليست ضرورية لالبلعمة، مطلوب سلامة معطف سطح أقسومة. وبالتالي فإن أسلوب E64 الموصوفة هنا يسمح merozoites عالية الجودة التي يتم إنتاجها لتقييم استجابات الأجسام المضادة إلى معطف السطح. كما هو مبين في الشكل 1، إذا تم إضافة E64 في وقت مبكر جدا أو لا تتشكل بعد فوات الأوان غشاء merozoites المغلقة. لهذا السبب، هناك حاجة الثقافات الطفيلي متزامن للغاية. هنا، واستخدام العلاجات السوربيتول والهيبارين لبإحكام مزامنة D10-GFP الثقافات الطفيلي إلى نافذة من 2 ساعة يوصف. الهيبارين يمكن أن تعزز gametocytogenesis في مختبر أخرى يعزل، وبالتالي يجب أن تستخدم بعناية. طرق تزامن البديلة مثل ألانين يمكن أن تستخدم أيضا، شريطة أن الطفيليات متزامنة بإحكام ويتم إنتاج 29. إذا تم إضافة E64 للطفيليات غير متزامنة، دعامة أقلوسيتم إنتاج ortion من merozoites المغلقة الغشاء وإصابة الطفيلي المتبقية سوف RBC إما تمزق عادة أو تطوير التشكل غير طبيعي. فإن وجود الطفيليات التي لم تتطور في الغشاء المغلقة merozoites يؤدي إلى انسداد الفلتر والحد بشكل كبير من العائد أقسومة الحصول عليها.
خلال الترشيح من merozoites المغلقة الغشاء، هيموزوين يتحرر من فجوات الهضمي وبوصفها بلورات الحرة في الحل. هيموزوين هو proinflammatory للغاية وتم الإبلاغ لتعديل الوحيدات البلاعم والبلعمة الردود 30 و 31. بالإضافة إلى تحوير البلعمة، كما هو مبين في الشكل 2، ويمكن تشكيل المجاميع هيموزوين مع merozoites في الحل. كما THP-1 الخلايا يمكن يبلعم هذه المجاميع، وهذا يمكن أن يكون المحير الرئيسية لقرار من الأجسام المضادة بوساطة البلعمة. لذلك، إزالة هيموزوين ضروري في هذا الاختبار لAVتعقيد إضافي OID من هيموزوين على بلعمية علم الأحياء. بالإضافة إلى ذلك، عدم إزالة هيموزوين قد تكون ضارة أيضا عند استخدام هذه التقنية لتوليد merozoites الحرة لتطبيقات أخرى، وخاصة التي تتطلب أقسومة الكمي.
كما هو مبين في الشكل (4)، وأضاف أن عدد merozoites إلى مقايسة يمكن أن تؤثر على درجة من البلعمة من قبل THP-1 الخلايا. على الرغم من التدفق الخلوي يسمح لتعداد تركيز أقسومة، pipetting لدقيق وتكرار التهم من merozoites ضرورية لتحسين الدقة. هذا أمر بالغ الأهمية خصوصا إذا الطفيلي خطوط متعددة هي لفحصها جنبا إلى جنب. وقد سبق أن ثبت أن البلازما من نصف الأطفال في مأمن من PNG يمكن أن تضعف بشكل كبير قبل الانخفاض الردود 23. الموصوفة هنا هو التخفيف الأمثل من البلازما (1/120، 000 التخفيف النهائي من البلازما) لفيف من 5 – الأطفال PNG من العمر 12 سنة التي أنتجت مجموعة كبيرة من phagocyt. ردود عمليات التفتيش الموقعي هو موضح في الشكل 5 هذا النطاق المسموح به لالطبقية من الردود إلى أربع مجموعات (0-19٪، 20 – 39٪، 40-59٪ و60-79٪ البلعمة)، وكشفت النمذجة الانحدار أن الاستجابات opsonizing ارتبطت الحماية من المرض السريري وجود الطفيليات في الدم عالية الكثافة 10 للفوج يدرس مختلفة قد يكون من الضروري لضبط التخفيف البلازما لضمان البلعمة من قبل THP-1 الخلايا لا غير المشبعة أو دون مستوى الكشف.
التدفق الخلوي يسمح البلعمة سريعة وقابلة للقياس الكمي مع تحسين دقة أكثر المجهري. هذا البروتوكول هو إنتاجية عالية، لوحة ومقرها الآلي اقتناء 96 لوحات جيدة لدراسة المكتسبة طبيعيا الحصانة الخلطية. يتطلب أسلوب تلطيخ مع بروميد إيثيديوم merozoites والبقع الحمض النووي ولكن البديلة مثل SYBRgreen، دابي وpropidium اليود والبقع أو البقع غشاء البروتين يمكن الاستفادة منها. سيكون هذا الاختبار تكون قابلة للPRIMARذ حيدات أو العدلات، ويمكن تكييفها إذا كان بلعمية أو FCR بيولوجيا الفائدة. الخلايا الأولية أو THP-1 خلايا متباينة في المختبر مع سلطة النقد الفلسطينية يمكن استخدامها لدراسة البلعمة في الملاريا ومسببات الأمراض الأخرى 12، 32-34. ومع ذلك باستخدام الخلايا الأولية قد تكون صعبة حيث أن هذه الخلايا هي ملتصقة وعرض غير الأجسام المضادة بوساطة البلعمة 35 أيضا. بالإضافة إلى ذلك، تقلب في الطهارة، والسلامة وظائف بعض القيود الرئيسية لاستخدام الخلايا البلعمية الأولية. المستقبلات التيسير المشاركة في أقسومة البلعمة تبقى uncharacterized، وبالتالي يمكن منع استخدام الأجسام المضادة لمستقبلات محددة التيسير توضيح مساهمة كل التيسير مستقبلات لأقسومة البلعمة. كما THP-1 البلعمة هو FCR تعتمد، وهذا يتيح تفسير واضحة من البلعمة ملاحظتها. هذا الاختبار يفسح المجال أيضا لمعالجة خصوصية المستضد من الأجسام المضادة التي opsonizing يمكن تحقيقه عن طريق UTILizing الطفيليات خروج المغلوب لمستضدات سطح أقسومة، أو باستخدام تقارب الأجسام المضادة البشرية النقية لأقسومة البروتينات السطحية. علاوة على ذلك، دراسات متعمقة الردود خلوى التالية أقسومة البلعمة تعاني من نقص، ويمكن تحقيق ذلك باستخدام هذا الاختبار.
هذه التقنيات اثنين تشكل تقدما كبيرا لدراسة الأجسام المضادة antimerozoite الوظيفية. تنقية merozoites جودة عالية هو مفيد لاستخدام merozoites cryopreserved، أو المجهرية الفلورسنت المغلفة مع مستضدات أقسومة. على الرغم من أن هذا الاختبار قد تم استخدامه كأداة لتقييم المناعة المكتسبة طبيعيا، فإنه قد يثبت أداة هامة لمعالجة اكتساب الحصانة ردا على التطعيم. في حين أنه ثبت مؤخرا أن البلعمة أو merozoites opsonised يرتبط مع حماية من الملاريا السريرية، وأنه ليس من الممكن التوصل إلى استنتاجات مباشرة من في المختبر THP-1 البلعمة لفي الجسم الحي phagocytoجهاز الأمن والمخابرات من merozoites كما البلعمة في هذا الاختبار يحدث في ظل ظروف ثابتة وغياب خلايا الدم الحمراء المتنافسة. وبالتالي قد التعديلات المحتملة لهذا الاختبار توفير أداة مرنة لمزيد من فهم الملاريا وأقسومة البلعمة.
The authors have nothing to disclose.
الكتاب نود أن نعترف الأطفال والجهات المانحة البلازما الكبار، والموظفين في بابوا غينيا الجديدة معهد للأبحاث الطبية. فإن الكتاب أود أن أشكر أماندين B Carmagnac، كاثرين س نيه، داني ويلسون W، ايفو مولر وديانا S هانسن لمساهمتهم في تطوير هذه التقنية، وأشكر الصليب الأحمر الأسترالي لحزم الدم والمصل. وقدم هذا العمل ممكنا من خلال الفيكتوري حكومة الولاية التنفيذية البنية التحتية ودعم الحكومة الأسترالية NHMRC IRIISS. وأيد هذا العمل من قبل مجلس البحوث الطبية الصحية الوطنية ويمنح # 1031212 # 637406 و، والمعاهد الوطنية للصحة منح 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 |