This method demonstrates a technique for assessing granulocyte function by simultaneously measuring phagocytosis of bacteria and oxidative burst. Image-based flow cytometry allowed for the identification of three distinct subsets of activated granulocytes that all differed in their relative functional capacity.
Granulocytes play a key role in the body’s innate immune response to bacterial and viral infections. While methods exist to measure granulocyte function, in general these are limited in terms of the information they can provide. For example, most existing assays merely provide a percentage of how many granulocytes are activated following a single, fixed length incubation. Complicating matters, most assays focus on only one aspect of function due to limitations in detection technology. This report demonstrates a technique for simultaneous measurement of granulocyte phagocytosis of bacteria and oxidative burst. By measuring both of these functions at the same time, three unique phenotypes of activated granulocytes were identified: 1) Low Activation (minimal phagocytosis, no oxidative burst), 2) Moderate Activation (moderate phagocytosis, some oxidative burst, but no co-localization of the two functional events), and 3) High Activation (high phagocytosis, high oxidative burst, co-localization of phagocytosis and oxidative burst). A fourth population that consisted of inactivated granulocytes was also identified. Using assay incubations of 10, 20, and 40-min the effect of assay incubation duration on the redistribution of activated granulocyte phenotypes was assessed. A fourth incubation was completed on ice as a control. By using serial time incubations, the assay may be able to able to detect how a treatment spatially affects granulocyte function. All samples were measured using an image-based flow cytometer equipped with a quantitative imaging (QI) option, autosampler, and multiple lasers (488, 642, and 785 nm).
顆粒球は抗原の侵入に対する防御の第一線を提供し、体の自然免疫系の一つの成分を表している。顆粒球機能を評価するための従来の方法は、それが困難な顆粒1-4を変更したかをまとめて把握すること、別個の方法を使用して、食作用能力または酸化的バーストに焦点を当てた。流れの分野における進歩は、フローサイトメトリーのハイスループット様式5のセルの高解像度、マルチカラー撮像が可能な卓上型機器の生産をもたらした。従来のフローサイトメトリーでイメージングを組み合わせる能力は、既存のフローサイトメトリー法内革新および免疫系に関する新しい情報を抽出するために必要な技術的プラットフォームを提供進歩を表す。
過去10年間で、私たちの研究室では、特に、鋭く、様々な栄養と運動療法パットの効果が注目されている先天性の免疫機能6-9でRNS。この原稿で実証方法は、臨床免疫学の分野内で実用的な意味を持っている。本発明の方法は、同時に細菌粒子と酸化的バーストの食作用を測定するための画像ベースのフローサイトメトリーのパワーを活用しています。このアプローチを用いて、分析の画像ベースの部分で提供さ変数を使用して活性化顆粒球を分離することができる。これらのサブセットは、個々の顆粒球上の細胞の画像を評価するた後だけに識別可能であった。さらに、アッセイのインキュベーション時間は3活性化サブセット10との間の遷移に影響を与えた。これにより、複数のインキュベーション時間の使用は、特定の実験的治療後の顆粒球機能の変化を試験するための方法を可能にすることができることはもっともらしい。本稿の目的は、同時にoxidatで食作用を測定するために画像ベースのフローサイトメトリーを用いて顆粒球機能を評価する方法を実証することであったIVEはバースト。
本発明の方法は、1,3,4,12-14フローサイトメトリーを用いて顆粒球機能の評価のための既存の方法の改良を表す。このアッセイの重要なステップは、生体粒子およびDHEと血液試料の適切な混合に関連する傾向がある。不完全な混合は不正確な結果になります。完全な混合が重要である一方、混合方法は、自然の中で穏やかにする必要があります。これは、混合は、混合機能を備えた電子ピペットはなく、ボルテックスミキサーを使用して達成することが示唆された。アッセイにおけるもう一つの重要なステップは、常にアッセイチューブの上半分を汚染全く血がないことを確認することです。この残留血液を、滅菌綿棒を用いて除去することができる。そうする障害は、未溶解した赤血球と最終アッセイ調製物を汚染する可能性があるため、完全に除去することが重要である。
適切な補償制御が種をコントロールするために添加されるべきで、この方法を使用する前に顆粒球機能の様々な態様を特定するために使用される試薬の間でectral重複。この方法では、補償制御は、40分間のアッセイインキュベーションを示唆し、1つのマーカー( すなわち、大腸菌 、DHE、など)で標識化された血液サンプルを採取することを含む。標識後、単一の正のイベントが収集され、補償行列は、IDEAS解析ソフトウェアで自動化されたウィザードを使用して生成される。これは、このアッセイが使用される場合、適切な補償制御が適切なアッセイ性能を確保するために完了していることが重要である。
分析は、明るいディテール強度が集団を分離するための最良の変数であることを特定し、また多くの重複が酸化的バーストおよび食作用信号の間に存在しているかを識別するための機能ファインダーと共局在のウィザードを使用して達成される。具体的には、画像ベースのフローサイトメトリーの使用は、3つのサブセットに活性化顆粒球を分離する能力を提供した。 T彼のサブセット破壊は酸化的バースト対食作用の明るい細部の強度を用いて決定した。これらの特異な細胞機能を調べることに加えて、同じ解剖学的位置(共局在)で同時に両方のイベントを示した細胞が同定された。 「高活性な」サブセットに落ちた顆粒球は食作用および酸化的バーストの間で一貫性の共局在を示した唯一の表現型であった。活性化した顆粒球サブセットのこの識別は、トラブルシューティングが必要とされる最大の領域です。新しいユーザがIDEASのサンプルプロセスワークフローを理解するために時間がかかるし、撮像コンポーネントを使用して細胞集団をゲーティングの仕組みを理解することが非常に重要である。ユーザーが作るために求めることができる他の修飾には、代替または追加のアッセイインキュベーション時間の選択を含む。現在の方法は、10〜40分の持続時間の使用を示唆している。しかしながら、この方法は、実験モデルに応じて使用するには、より長い検定期間を選択することが必要であり得る。このような改変は、個別に評価する必要があろう。
さらに、それは、アッセイのインキュベーション期間は3活性化サブセットの外観に大きな影響を与えることが判明した。この報告書に記載されたアプローチは、以前顆粒球機能3,4,13,15に関して得ることができるどのような情報の拡張を表します。他の研究室は、免疫および疾患15-17の包括的評価の一部として、顆粒球機能の変化を評価することの重要性を実証した。このアッセイの可能性にもかかわらず、それには限界がないわけではない。主な制限の一つは、高いサンプルスループット処理に伴うコストと時間の需要である。研究デザインは、特定の日に多数のサンプルを必要とするとき、これらは加工が困難であることができる。処理は、電子ピペットとディスペンサーを使用することによって合理化され、これらは高価になる傾向があり、あらゆる実験室で必ずしも利用できない。
研究の私たちの地域は、運動と食生活は免疫系の健康と機能6,8-10,18-20にどのように影響するかの研究に焦点を当てています。このような目的は、人間の健康の様々な分野のための重要な実用的な意味を持っている。貪食機能のモニタリングが治療成績に重要となる運動と栄養効果の研究を超えて、この原稿で実証食作用方法は、臨床免疫学の他の分野で有用である可能性があります。本発明のアッセイは、潜在的に免疫学的アッセイは、イメージベースのフローサイトメーターからCANことができますユニークな撮影情報の利点を取ることによって、再発明されていることを多くのの最初のものです。
The authors have nothing to disclose.
The present study was funded in part by a Research Initiation Grant (RIG) from the University of North Texas to Dr. McFarlin. The authors did not receive direct funding for the completion of this study and report no conflict of interest.
Name of Material/ Equipment | Company | Catalog Number | Comments/Description |
Vacutainers | BD Life Sciences | used for blood collection | |
WBC Fixative / RBC Lysis solution | eBioscience | 00-5333-57 | |
CD66b-APC | eBioscience | clone G10F5 | |
CD45-APCeFluor780 | eBioscience | clone 2D1 | |
s.aureus bioparticles | Life Technologies | A10010 | |
dihydroethidium | Sigma-Aldrich | D7008 | |
N-ethylmalemide | Sigma-Aldrich | 4259 | |
7AAD | EMD Millipore | ||
Hematology Analyzer | Mindray | BC-3200 | |
96-channel pipet | Integra Biosciences | ViaFlo | |
Bead Bath Incubator | LabArmour | BeadBath | |
Imaging Flow Cytometer | EMD Millipore | Amnis FlowSight | |
INSPIRE Software | EMD Millipore | Amnis INSPIRE | |
IDEAS Software | EMD Millipore | Amnis IDEAS | |
X-Pierce Piercable Plate Sealer | Excel Scientific, Inc. | X-Pierce | |
Dell Precision Workstation | Dell Computers | Various | Used for IDEAS analysis |