Долгосрочный культивируют интерферона-γ связанный с ферментом immunospot анализ используют в качестве меры центральных ответов памяти и коррелирует с защитных анти-микобактериальных ответов вакцин. С этого анализа, мононуклеарные клетки периферической крови стимулируют микобактериальных антигенов и интерлейкина-2 в течение 14 дней, что позволяет дифференциации и расширения центральных Т-клеток памяти.
Эффекторные и Т-клеток памяти создаются путем программирования развития наивных клеток после признания антигенов. Если инфекция контролируется до 95% Т-клеток, полученных на стадии расширения исключаются (т.е.., Фаза сжатия) и Т-клеток памяти остаются, иногда на всю жизнь. В организме человека, два функционально различных подмножества Т-клеток памяти были описаны на основе выражения лимфатических узлов наведения рецепторов. Центральный Т-клетки памяти выразить CC хемокинов рецептор 7 и CD45RO и расположены в основном в Т-клеточных зонах вторичных лимфоидных органов. Эффектор Т-клетки памяти выразить CD45RO, не хватает CCR7 и отображения рецепторы, связанные с наведением лимфоцитов периферических или воспаленных тканей. Эффекторные Т-клетки не выражают ни CCR7 или CD45RO но при встрече с антигеном производят эффекторных цитокинов, таких как интерферон-γ. Интерферон-γ высвобождением анализы используются для диагностики бычьего и человеческого туберкулеза иобнаружить в первую очередь эффектор эффектор и памяти Т-клеточные ответы. Клеточные ответы центральной памяти T CD4 + Т-клеток до вакцинации, а с другой стороны, может быть использован для прогнозирования эффективности вакцины, как показано вирусом иммунодефицита обезьян инфекции приматов, туберкулеза у мышей и малярии у человека. Несколько исследований на мышах и людях, а также неопубликованные данные о крупного рогатого скота, показали, что интерферон-γ ELISPOT анализы измерения центральной памяти Т-клеточные ответы. С этого анализа, мононуклеарных клеток периферической крови культивируют в уменьшении концентрации антигена для 10 до 14 дней (долгосрочная культура), что позволяет ответы эффекторные пик и уменьшаться; содействия центральных Т-клеток памяти, чтобы дифференцировать и расширить в культуре.
Эффекторные и Т-клеток памяти создаются путем программирования развития наивных CD4 + Т-клеток после распознавания антигена. Дифференцировки наивных CD4 + Т-клеток в цитокинов клеток, продуцирующих требует признания патогена врожденных иммунных клеток, антигена Т-клеток, со-стимуляции и транскрипционные изменения в результате в поляризованном продукции цитокинов. Например: антиген-представляющих клеток продуцируют интерлейкин (IL) -12 в ответ на внутриклеточных патогенов, которые вместе с распознавание антигена, способствует дифференцировке Т-клеток в Т-хелперов 1 (Th1) клеток 1,2 с помощью передачи сигналов через преобразователь сигнала и активатор транскрипции 4 (STAT4) и Т-поле выражается в Т-клеток (Т-БЭТ), что приводит к активации клеток, IL-2, производства клональной экспансии и интерферона (ИФН) -γ производства 3,4. Если инфекция контролируется до 95% Т-клеток, полученных на стадии расширения исключаются (т.е. сужениефаза) и Т-клеток памяти остаются, иногда на всю жизнь 5. Sallusto др. 6, были выявлены два функционально различных подмножества Т-клеток памяти в организме человека на основе выражения лимфатических узлов самонаведения рецепторов. Центральные Т-клеток памяти (TCM) выражают CC хемокинов рецептор (CCR) -7 и CD45RO и расположены в основном в Т-клеточных зонах вторичных лимфоидных органов. Tcm ограничены эффекторной функции, низким порогом активации и сохраняют высокую интерлейкина-2 и пролиферативную способность. Эффектор Т-клеток памяти (ТЕА) выражают CD45RO, не хватает CCR7 и отображения рецепторы самонаведения периферийных или воспаленных тканей. Эффекторные клетки не экспрессируют либо CCR7 или CD45RO но оперативно производить эффекторные цитокины, такие как IFN-γ, при распознавании антигена.
ИФН-γ релиз анализы (Игра) используются для диагностики крупного рогатого скота и человека туберкулезом 7. Mycobacterium Бови является основным агентом туберкулеза крупного рогатого скота (BTB), а человека окSES туберкулеза вызваны, главным образом, микобактерий туберкулеза. С помощью этих тестов, цельной крови или мононуклеарных клеток периферической крови (РВМС) стимулировали микобактериальных антигенов в течение 16 до 24 часов и производство IFN-γ в надосадочной жидкости измеряется ELISA или с помощью обнаружения клеток, продуцирующих IFN-γ с помощью ELISPOT техники. В результате краткого периода стимуляции (т.е.., От 16 до 24 ч) и быстрое производство цитокинов, исключая виво анализы обнаружить прежде эффекторные и ТЕА ответов. Это было подтверждено с помощью проточной цитометрии анализа клеточных популяций в этих культурах 8-10.
Экс Vivo IFN-γ ответы обычно включены в оценки иммунного ответа панели вакцин туберкулеза, в том числе те, которые используются для оценки ответов от крупного рогатого скота. Наиболее эффективным крупного рогатого противотуберкулезные вакцины вызывают определенные IFN-γ ответов, но не все вакцины, которые индуцируют IFN-γ ответы защитная пре. Кроме того, уровни IFN-γ, вызванной вакцинацией, как измерено до заражения, не обязательно коррелируют с защитой. Например, различные штаммы БЦЖ может иметь различную мощность, чтобы вызвать экс виво IFN-γ ответ, несмотря на том же уровне защиты 11. Таким образом, экс естественных Играсом ценны для диагностики туберкулеза и для доступа к иммуногенности вакцины; Однако их использование в качестве предикторов эффективности вакцины ограничено. Tcm ответы на вакцинацию, с другой стороны, может быть использован для прогнозирования эффективности вакцины, как показано вирусом иммунодефицита обезьян (SIV) инфекции в приматов 12,13, туберкулеза у мышей 14 и малярии у человека 15,16.
После эффективного иммунного ответа, в результате чего зазор патогена, Tcm которые поддерживают и обеспечивают защиту к возможному второй инфекции тем же самым агентом. Заметным исключением этого сценария М. туберкулез инфеие людей, в которых пациенты, получающие лечебный анти-микобактерий терапии подвержены повторной инфекции 17,18. Кроме того, события, регулирующие иммунологическую память в течение хронических инфекций, в котором антигенной стимуляции сохраняется, не очень хорошо понял, 19. Во время хронических инфекций, таких как с вирусом иммунодефицита человека (ВИЧ) и туберкулеза, значительное ответ Tcm связано с благоприятным исходом (например, задержки с туберкулезом и субклинического заболевания с ВИЧ) 20,21. Несколько исследований на мышах и людях показали, что долгосрочные культурные IFN-γ ELISPOT анализы измерения TCM ответов 16,20-22. С этого анализа, РВМС культивировали в уменьшении концентрации антигена в течение 10 до 14 дней, что позволяет реакции эффекторных пик и уменьшаться; содействия Tcm дифференцировать и расширить в культуре.
Долгосрочные культивированный IFN-γ ELISPOT анализы также были использованы в ветеринарииИсследование, пока фенотип отвечающих клеток было трудно оценить из-за отсутствия критических реагентов, особенно антитела к CCR7. Эффективные бычьи противотуберкулезные вакцины [например. используя одну дозу M. Бови Кальметта Герена (БЦЖ), БЦЖ следует вирусно-векторная антиген 85А субъединицы вакцины, или ослабляется М. Бови ΔRD1] вызвать долгосрочные культурные IFN-γ ELISPOT ответы после вакцинации, которые коррелируют с защитой (т.е. ниже микобактерий бремя и снижение ТБ-сопутствующая патология) против последующего заражения вирулентным M. Бови 23,24. Кроме того, число антиген-специфических IFN-γ-секретирующие клетки в долгосрочных РВМС культур выше на 12 месяцев, но уменьшить на 24 месяцев после вакцинации БЦЖ новорожденных телят, соотнося со степенью защиты обнаруживаемого сообщению М. Бови задача 25. В этом случае, культивируют IFN-γ ELISPOT являетсяп важным инструментом для прогнозирования эффективности вакцины, предоставляя средства для приоритизации вакцин-кандидатов для высокой стоимости испытаний эффективности. Кроме того, культивируемые методы ELISPOT может быть адаптирована для различных хостов, патогенов и цитокинов путем изменения антигены или антитела для различных целей в различных областях исследований.
Производство IFN-γ в долгосрочных культурных ELISPOT анализов, как правило, из-за трлн.куб.м в людях, но, как эта реакция развивается в культуре плохо изучены. Будь Tcm присутствуют в обращении и расширяться в пробирке, или ответы Tcm результате дифференциации эффектора и ТЕА клеток в течение трлн.куб.м культуры не известно. Тем не менее, исследования с образцами из людей обнаружили, что CD4 + T-клетки из экс естественных условиях и долгосрочных культивируют ИФН-γ ELISPOT анализы, не связанных эпитопные особенности, подразумевая, что ответы Tcm не развиваются из клеток-эффекторов 28. Очевидно, что продолжительность реакции может изменяться, но если патоген зазора достигается, в конечном итоге, как экс виво и ответы Tcm снижаться. Кроме того, реакции длительных культур измеряется рано и долго после антигенной грунтовки (когда ответ эффектор ниже) показано, коррелируют, указывая, что циркулирующий популяции TCM рано и долго после антигенная грунтовки, остается связанным в естественных условиях. С другой стороны, величина экс естественных ответ, кажется, не быть связана с величиной отклика памяти 29. Эти результаты показывают, что долгосрочные культивированный IFN-γ ELISPOT ответы в результате расширения в пробирке Tcm и ассоциированного ослаблением реакций эффекторных в образце, а не дифференциации клеток-эффекторов в фенотипе TCM.
С крупного рогатого скота, относительный вклад эффекторов и памяти подмножеств в ответах обнаруживается долгосрочных ИФН-γ ELISPOT анализов не известны. Последние исследования показывают, корреляция между вакциной вызвало долгосрочные культурные IFN-γ ELISPOT ответы и защиту от последующей экспериментальной инфекции M. Бови 23-24. Было сообщено, что слабые долгосрочные IFN-γ ELISPOT ответы на вакцинации связаны с отсутствием защиты 30. Оба живут и убиваютред вакцины индуцируют аналогичные бывших естественных ИФН-γ ELISPOT ответы, но вакцинация БЦЖ с живой вызывает сильные долгосрочные культурные IFN-γ ELISPOT ответы, чем сделать убитых вакцинные препараты. Интересно, что живые вакцины защищают, а убитые препараты не обеспечивают защиту против заражения вирулентным туберкулезной микобактерии 31-32, 33.
Оценка ответов TCM также возможно путем сортировки эти клетки из РВМС. Прямая обогащение Tcm из РВМС, однако, требует дорогих устройств, высококвалифицированных личной и трудно, поскольку эти клетки не многочисленны в кровотоке. Долгосрочный культура РВМС обеспечивает обогащение трлн.куб.м над ТЕА и эффекторных клеток без дорогостоящих приборов; Однако, поскольку эти Т-клеточные популяции расширены в пробирке они могут быть менее представитель в естественных условиях ответов памяти. Можно получить доступ к ответов ИФН-γ памяти (с помощью долгосрочного культуру или TCM-тоING стратегии) от других, чем ELISPOT анализов, таких как: ИФА цитокинов 34, массивов цитокинов борта (СВА), внутриклеточного окрашивания (ICS), или цитокинов белковыми массивов (CPA). Эти методы; Однако, как правило, менее чувствительны, чем ELISPOT анализах 35.
Преимущество ELISPOT является его способность обнаруживать немедленного захвата цитокина вскоре после его выхода предотвращения разбавления в надосадочной жидкости и деградации ферментативным расщеплением или поглощения цитокинов другими клетками. ELISPOT анализы обнаружить отдельные клетки, продуцирующие цитокины, обеспечивающие точные результаты даже в условиях низкой сигнала сценариев шума (т.е., низкие удельные ответов) 35. Кроме того, с ICS, обнаружение цитокинов до выпуска может привести к ложной идентификации клеток, продуцирующих цитокины (например., В связи с пост-трансляционной модуляции до или во время процесса секреторной) 34. Ингибиторы транспорта, используемые с ICS анализов, чтобы минимизировать секрецию цитокиновво антигенной стимуляции (известный как Гольджи стоп белков) ограничить продолжительность стимуляции клеток из-за токсичности клеток этих белков, в конечном счете, влияющих на продукцию цитокинов 35.
С учетом сказанного – CBA, ВМС и МПС полезные методы измерения нескольких цитокинов одновременно и / или для определения экспрессии маркера клеточной поверхности (т.е. с ICS.). Таким образом, эти методы могут быть использованы в сочетании с IFN-γ ELISPOT анализа 36. В то время как предыдущие бычьего туберкулеза исследования эффективности вакцины измеряли ответов TCM с помощью ELISPOT анализа, обнаружение ответов TCM другими методами, скорее всего, дают сопоставимые результаты. Важно отметить, что ELISPOT анализ является менее дорогостоящим и более простым для выполнения, чем СВА, CPA и анализа ИКС методов 34. Руководство подсчет SFC является альтернативой автоматизированной подсчета и ELISPOT пластины можно хранить при комнатной температуре в течение длительного периода времени с минимальной потерей качества, до или после точечной Counting 37.
Долгосрочная культивируют ИФН-γ ELISPOT ответ был применен для оценки ответов памяти от человека и крупного рогатого скота, при оценке ответов вакцины туберкулеза 14-16,31-32,33. Ответы Tcm также предполагается играть значительную роль в ответах принимающих несколько других инфекционных агентов крупного рогатого скота, таких как:. Микоплазмы тусоШез подвид тусоШез 42, Anaplasma marginale 38 и бычьего респираторно-синцитиальный вирус 39. Потенциально, долгосрочный анализ ELISPOT может быть адаптирована для других животных видов, цитокинов и инфекций. Эти более широкие приложения будут особенно полезны для ветеринарного применения иммунологии в связи с текущей ограниченной доступности специфических реагентов.
Ответы Tcm имеют решающее значение для защиты от нескольких инфекций, но их измерения в ранние сроки после инфекции / иммунизации (для предсказания исхода болезни или эффективности вакцины) MAу громоздким. Анализ иммунного ответа при экс естественных условиях и коротких антигенных условиях стимуляция чаще представляют ответов эффекторных, в связи с перекрытием памяти и эффекторных реакций, особенно в начале становления иммунологической памяти. В контексте хронических заболеваний, при которых нагрузка антиген постоянное, Экс Vivo ответы будут оценивать клеточные ответы эффекторные или сочетание памяти и эффекторных клеток ответов. Долгосрочная культивируют IFN-γ ELISPOT анализа, описанные здесь, скорее всего, позволяет измерять ответов TCM, а не эффекторной Т-клетки или в сочетании CD4 + Т-клеточных ответов. Таким образом, долгосрочные культивируют IFN-γ ELISPOT анализ обеспечивает ценный подход для оценки Т-клеток памяти ответов и была с успехом использована для оценки реакции памяти нескольких видов на различных инфекций агентов 12-16, 20-25,29 , 31,33,34,38,39.
The authors have nothing to disclose.
Исследования выполнены при поддержке Министерства сельского хозяйства США, ARS Cris: 3625-32000-104 и сельского хозяйства и продовольственной инициативы исследований Конкурсная Грант нет. 2011-67015-30736 от USDA Национальный институт продовольствия и сельского хозяйства. Мы благодарим Джессика Поллок, Эмма Frimml-Морган, Шелли Циммерман, Кристин Басс, Брюс Пеш, Молли Stafne, Аллен Дженсена, и Трейси Портер за отличную техническую помощь, а также Ребекка Мэдисон, Дуг Юинг, Кэти PILLE, Джей Штеффен, Дэвид Любберса Робин Zeisness, и Дэвид Panthen за отличную уходу и обращению с животными.
Sodium citrate (dihydrate) | Various | ||
Citric acid (monohydrate) | Various | ||
Dextrose | Various | ||
ELISPOT PVDF plate | Various | ||
Vectastain ABC – AP KIT Standard | Vector Laboratories | AK-5000 | |
Vector Blue Alkaline Phosphatase Substrate Kit | Vector Laboratories | SK-5300 | |
Ag85A | Lionex | LRP-0004.3 | 23, 24, 25, 37 |
TB 10.4 | Lionex | LRP-0061.6 | 23, 24, 25, 37 |
PPDb | Prionics AG | 7600055 | |
rESAT-6:CFP10 | Kind gift Dr. Minion, Iastate | 23, 24, 25, 27, 37 | |
Mouse anti-bovine IFN-γ Clone CC302 | Serotec | MCA1783B | 23, 24, 25, 27, 37 |
Mouse anti-bovine IFN-γ Biotinylated Clone CC330 | Serotec | MCA2112 | 23, 24, 25, 27, 37 |
Mouse anti-bovine CD4 Clone CC8 | Serotec | MCA1653GA | |
Mouse anti-bovine CD45RO Clone IL116A | Serotec | MCA2434GA | |
Rat anti-human CCR7 Clone 3D12 | Abcam | ab95665 | |
Mouse anti-bovine IFN-γ-Pe Clone CC302 | Serotec | MCA1783PE | |
Goat anti- mouse IgG2a- Alexa Fluor 350 | Invitrogen | A-21130 | |
Goat anti-mouse IgG3 APC-CY7 | SouthernBiotechnology | 1080-193 | |
Goat anti-rat IgG-APC | Invitrogen | A10540 | |
BD Cytofix/Cytoperm™ | BD Biosciences | 554714 | |
BrefeldinA | Sigma-Aldrich | B7651 | |
Pokeweed Mitogen | Sigma-Aldrich | L8777 | |
Recombinat human Interleukin 2 | Sigma-Aldrich | I7908 |