抗体機能を測定することは、 熱帯熱マラリア原虫マラリアに対する免疫を理解するうえで重要です。この方法は、生存可能なメロゾイトの精製を記載し、フローサイトメトリーによるオプソニン化依存性食作用を測定する。
熱帯熱マラリア原虫のメロゾイト抗原は、潜在的なマラリアワクチンとして開発が進められている。マラリアに対する免疫の一態様は、貪食細胞による血液からの遊離メロゾイトの除去である。しかしメロゾイト特定オプソニン抗体の機能的有効性を評価することにより、メロゾイトの短い半減期および一次貪食細胞の変動に困難である。本明細書に詳細に記載プロ単球細胞株THP-1を用いてE64プロテアーゼ阻害剤を使用して実行可能なメロゾイトを生成するための方法、およびメロゾイトのアッセイオプソニン食作用に依存している。 E64は、治療シゾントの濾過によって放出されたメロゾイトの開発を可能にしながらシゾントの破裂を防止する。臭化エチジウム標識されたメロゾイトは、ヒト血漿試料でオプソニン化し、THP-1細胞に添加する。食作用は、標準化ハイスループットプロトコルによって評価される。実行可能なメロゾイトはNUMERを評価するための貴重な資源であるPの組織単位(OU)の側面免疫機能の評価に熱帯熱マラリア生物学。このアッセイで測定した抗体レベルが自然に暴露された個体におけるマラリアの臨床免疫と関連している。アッセイはまた、ワクチン誘発された抗体を評価するために有用であり得る。
熱帯熱マラリア原虫マラリアに対する免疫のための抗体の重要性は、高度免疫大人からの免疫グロブリンを受動的に緩和する疾患1、その結果重症マラリアに苦しむ子どもたちに移したとき、40年前に示された。その結果、かなりの努力は主にELISAによりペプチドまたは細菌で発現するタンパク質に対する抗体価を測定を通じて、保護マラリア免疫の標的を同定するために努めてきた。 ELISAに基づく血清学も研究間の非常に変化が証明されたし、抗体の機能2には対応していません。多くのマラリア抗原は細胞親和性IgG1およびIgG3抗体プロファイル、特にメロゾイト表面抗原3を誘導する。このサブクラスバイアスは、食細胞による抗体のFc受容体(FcRで)相互作用がantimerozoite抗体4をオプソニン化のエフェクター機能にとって重要であることを示唆している。開発中のいくつかのメロゾイト抗原ワクチンをするように設計されてい食細胞のエフェクター機能5,6を誘発し、齧歯類マラリアモデルにおける抗体のFcR相互作用の重要性のための重要な証拠が7-9が存在し、いくつかの最近の研究は、ヒトにおけるマラリアに対する免疫のための機能的抗体および食細胞のエフェクター機能の重要性を支持するものの10、11、この領域が不十分な研究されたままになります。メロゾイト特定のオプソニン抗体への研究は、2つの要因によって制限されていた。良質のメロゾイトを分離することが困難。初代細胞から、変数貪食応答。
最近まで、高速遠心分離又はパーコール密度勾配は、シゾント培養物を破裂の培養上清からのメロゾイトを単離するために利用された。これらのメロゾイトはほとんど生存可能であった、と多くの場合、さらに密度遠心分離によって操作し、複数のウォッシュアッセイで使用する前に12、または凍結保存11を繰り返します。これらのPROCessesは、潜在的にメロゾイト表面から多くの末梢に関連するタンパク質、マラリア免疫13の抗原性標的であることが知られているタンパク質を切り離す。最近、システインプロテアーゼ阻害剤トランス-エポキシスクシニル-L-leucylamido(4 – グアニジノ)ブタン(E64)は、生存可能なメロゾイトを生成するために使用されている。 E64は、生存メロゾイト15,16を遊離濾過によって破壊することができる膜封入メロゾイト14を生成する、シゾントの破裂を防止する。この手法は、赤血球侵入15、17〜19の間の多数のタンパク質の空間分解能につながったといくつかの抗マラリア薬16、20の段階特定の効果を明らかにした。しかし、実行可能なメロゾイトの生成は技術的に困難なままです。免疫の機能アッセイ、中の生存メロゾイト精製およびそれらの使用のための詳細なプロトコルには、この技術とアプリケーションの普及を支援するために抗体の標準化された機能アッセイ:オプソニン化および食作用における細胞の協力は、ここで説明されている。
この技術は、好中球呼吸バースト、抗体依存性細胞阻害(ADCI)、および代替メロゾイト食作用アッセイなどメロゾイトオプソニンの以前のin vitroアッセイ、上の有意な進歩を示しています。これらのアッセイは、寄生虫の入力の変化と主食細胞11、21の活性に再現性に乏しい。ヘモゾインを汚染することも深く食細胞機能22に影響を及ぼす可能性があります。最近報告された、堅牢で再現性のメロゾイト食作用アッセイ23は、前単球細胞株THP-1 24を利用しています。それは非接着性であり、特異的Fc受容体媒介性食作用25,26を実行するので、これはハイスループットフローサイトメトリーアッセイのための理想的な細胞型である。さらに複雑投資家間食作用をtigatingする食作用の程度は、THP-1細胞および血漿濃度に対してメロゾイトの数に依存することである。実験間の再現性を確保するために、メロゾイトが列挙されるべきであると規定された濃度を用いる。その小さなサイズのために、フローサイトメトリー定量化が必要とされる。
ここで説明する手順は、ヘモゾインが削除され、実行可能なメロゾイトを生成し、オプソニン化および食作用に続いてメロゾイトのフローサイトメトリーの列挙のためにこれらのメロゾイトの適用について説明します。技術的に要求が、説明された技術は、自然免疫を獲得し、ワクチンが誘導するメロゾイト表面特異的抗体応答の寄与を解明するのに有用であることを証明し得る。
メロゾイト食作用を測定するために、2技術の習熟が必要です。メロゾイトおよびTHP-1食作用アッセイの精製を。これら2つの手法を組み合わせるための最も重要なステップは次のとおりです。1)高同期さ寄生虫; 2)膜囲まメロゾイトを得る正しい時刻にE64を追加する。 3)凝集を避けるために、ヘモゾインの取り外し;フローサイトメトリーによる4)正確メロゾイトカウント; 5)使用されるプラズマの希釈;および6)低細胞密度およびTHP-1細胞の継代数を維持する。これらの重要な側面を慎重に検討、堅牢な貪食応答が観察されるようになります。
ここで説明したが食作用を評価するためのメロゾイトの調製は、技術は、広範囲の用途に利用することができる。にかかわらず、下流の方法論、最適なメロゾイト準備が正しくメロゾイトを生成するために、E64のほか、タイミングに依存しています。ここで説明する方法は、E64 yに示されている侵入イベントおよび薬剤感受性アッセイ、15〜20の高解像度顕微鏡で使用するための侵襲性のメロゾイトをield。メロゾイト生存率は食作用に必須ではないが、メロゾイト表面被膜の完全性が要求される。したがって、ここで説明E64の方法は、高品質のメロゾイト表面コートに抗体応答を評価するために生成されることを可能にする。 E64があまりに早く添加されるか、または遅すぎる膜封入メロゾイトが形成されていない場合は、 図1に概説される。この理由のために、高度に同期寄生虫培養物が必要とされる。ここで、緊密にソルビトールおよびヘパリン治療の使用は、2時間のウィンドウにD10-GFP寄生虫培養物を同期化について説明する。ヘパリンは、他の研究室の分離株でgametocytogenesisを促進することができ、従って慎重に使用する必要があります。例えば、アラニンのような代替の同期方法はまた、緊密に同期した寄生虫が29を産生していることを条件として、使用することができる。 E64非同期寄生虫に追加された場合、下側支柱膜に囲まれたメロゾイトのortionが生成され、残りの寄生虫に感染した赤血球は通常、破裂、異常な形態を開発するのどちらか。メンブレン囲まメロゾイトに発展していない寄生虫の存在は、フィルタの目詰まりが生じ、大幅に得メロゾイト収量が減少します。
膜に囲まれたメロゾイトの濾過中、ヘモゾインは、消化液胞から遊離され、溶液中の遊離結晶として存在している。ヘモゾインは非常に炎症誘発性であり、単球およびマクロファージの食作用の応答30,31を調節することが報告されている。 図2に示すように、食作用を調節することに加えて、ヘモゾインは、溶液中メロゾイトを有する凝集体を形成することができる。 THP-1細胞は、これらの凝集体を貪食することができるように、これは抗体媒介性食作用を解決するための主要な交絡因子であることができる。そのため、ヘモゾインの除去はAVにこのアッセイで必要となる食細胞生物学にヘモゾインのOIDさらに複雑。メロゾイト定量化が必要とされる場合に特に、他の用途のための自由なメロゾイトを生成するためにこの技術を使用する場合に加えて、ヘモゾインを削除するという失敗も有害であり得る。
図4に概説したように、メロゾイトの数はTHP-1細胞による食作用の程度に影響を与えることができるアッセイに加えた。フローサイトメトリーは、メロゾイト濃度の列挙を可能にする慎重なピペット操作およびメロゾイトの数を複製するものの、精度を向上させるために必要である。複数の寄生線が並んで試験される場合、これは特に重要である。それは、以前の応答が23を辞退する前に、PNGから半免疫子供からプラズマを大幅に希釈することができることが実証されている。 phagocytの大規模な範囲を生産し12歳のPNG子供 – 5のコホートのためのプラズマの最適な希釈(1/120、血漿の000最終希釈)が、ここで説明した( – 19%、20から39パーセント、40から59パーセントと60 – 0〜79%の食作用) を図5に記載されてOSIS応答は、この範囲は、4つのグループに応答の層別に許可され、回帰モデリングはオプソニン応答が関連していたことを明らかにしたそれはTHP-1細胞による食作用が飽和または検出レベル以下れないように血漿希釈を調整する必要があり得る異なるコホート研究のために臨床的疾患及び高密度寄生虫10からの保護。
フローサイトメトリー顕微鏡よりも改善された精度で、迅速かつ定量化可能な食作用を可能にする。このプロトコルは、高スループット、自然に獲得した体液性免疫を研究する96ウェルプレートのプレートベースで自動化された買収である。この方法は、しかしながら、そのような代替SYBRGREEN、DAPIおよびプロピジウムヨウ素などのDNAの汚れ、膜の汚れやタンパク質汚れを利用することができる、エチジウムブロマイドでメロゾイトの染色を必要とする。このアッセイは、primarの影響を受けやすいだろうY単球または好中球、および食細胞またはFcRは生物学に関心があった場合に適応させることができた。 PMAとインビトロで分化初代細胞またはTHP-1細胞は、マラリアおよび他の病原体12、32-34に食作用を研究するために使用することができる。これらの細胞は接着性であり、また非抗体媒介貪食35を表示しかし初代細胞を使用することは困難な場合があります。また、純度、生存率および機能性の変動は、主食細胞の使用にいくつかの重要な制限があります。メロゾイト食作用に関与するFc受容体は、特徴付けされていないままであり、したがって、特定のFc受容体への遮断抗体を使用すると、食作用をメロゾイトする各FC受容体の寄与を明らかにできた。 THP-1食作用のFcR依存しているように、これは観測され、食作用の直接的な解釈を可能にします。このアッセイはまた、utilにすることによって達成することができるオプソニン抗体の抗原特異性に対処に役立つメロゾイト表面抗原にノックアウト寄生虫izing、または表面タンパク質をメロゾイトするアフィニティー精製されたヒト抗体を使用する。また、深さメロゾイト食作用、以下のサイトカイン応答の研究が欠けており、このアッセイを用いて達成することができる。
これらの2つの技術は、官能antimerozoite抗体の研究に相当な進歩を構成する。高品質のメロゾイトの精製は、凍結保存メロゾイト、またはメロゾイト抗原でコーティングされた蛍光ミクロスフェアを使用することが有利である。このアッセイは、自然に獲得免疫を評価するためのツールとして使用されてきたが、ワクチン接種に応答して、免疫の獲得に対処するための重要なツールを証明することができる。それは最近、食作用またはオプソニン化メロゾイトは、臨床マラリアからの保護と関連していることが示されたが、 インビボ phagocytoにインビトロ THP-1食作用から直接結論を引き出すことは不可能であるこのアッセイにおいて、食作用などのメロゾイトのSISは、静的な条件の下で、赤血球を、競合が存在しない場合に発生します。このアッセイの潜在的な適応は、したがってマラリアおよびメロゾイト食作用のさらなる理解のための多目的ツールを提供することができる。
The authors have nothing to disclose.
著者は、子供や大人の血漿ドナー、および医学研究のパプアニューギニア研究所のスタッフを認識したい。著者らは、この技術の開発への貢献のためにアマンディーヌB Carmagnac、キャサリンQニエ、ダニー·W·ウィルソン、イヴォミューラーとダイアナSハンセンに感謝したいし、血液、血清パックのオーストラリア赤十字に感謝だろう。この作品は、ビクトリア朝の州政府運用インフラストラクチャのサポートおよびオーストラリア政府NHMRC IRIISSによって可能になりました。この作品は、国立保健医療研究評議会によってサポートされていました#1031212および#637406を付与し、国立衛生研究所は、#AI089686を付与します。
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 |