Summary

Антитело Этикетировочное с флуоресцентными красителями с использованием магнитных Protein A и G белка бусин

Published: September 15, 2016
doi:

Summary

Метод по-бусинки для мечения антител с небольшими молекулами позволяет маркировать небольшого количества антител непосредственно из клеточных сред. Этот метод совместим с амином и химии тиольной, и может обрабатывать несколько образцов параллельно, вручную или с помощью автоматизированных платформ.

Abstract

Антитела, меченные малыми молекулами, такими как флуоресцентные красители, цитотоксическими лекарственными средствами, а также радиоактивных индикаторов являются важными инструментами в области биомедицинских исследований, иммунодиагностики и совсем недавно в качестве терапевтических средств. Традиционные методы маркировки антител с малыми молекулами требуют очищенных антител при относительно высокой концентрации, включают много стадий диализ и имеют ограниченную пропускную способность. Тем не менее, несколько приложений, в том числе области антитела Drug конъюгатов (АЦП), выиграют от новых методов, которые позволят мечение антител непосредственно из клеточных сред. Такие способы могут позволить антитела к быть подвергнуты скринингу в биологически соответствующих анализов, например, рецептор-опосредованной интернализации антитела анализа в случае с АЦП. Здесь мы опишем метод (по-бусинки) метод, который позволяет маркировать небольших количеств антител непосредственно из клеточных сред. Этот подход использует большой емкости магнитного белка А и белком G. сродства бусинки для захвата антителиз клеточных сред с последующей маркировки с малыми молекулами с использованием либо амин или тиол химию и последующее элюирование меченых антител. Принимая флуоресцентные красители в качестве суррогата для малых молекул, мы демонстрируем маркировку на-бусинки трех различных мышиных антител непосредственно из клеточных сред с использованием как амин и тиольную химию маркировки. Высокая аффинность связывания антител к белку А и белка G обеспечивает высокое извлечение, а также высокую степень чистоты меченых антител. Кроме того, использование магнитных гранул позволяет использовать несколько образцов, которые будут обрабатываться вручную, тем самым значительно улучшая мечения пропускную способность.

Introduction

Антитела , меченные небольшими молекулами являются , пожалуй, наиболее часто используемые реагенты в биологии 1,2. Антитела , меченные флуоресцентными красителями и биотин широко используются в визуализации, иммунологического анализа, проточной цитометрии, вестерн – блоттинга и иммунопреципитации среди других приложений 3-6. Радиоактивно меченных 3,7 находят широкое применение в визуализации и терапии, антител , меченных цитостатическими препаратами (АСДУ) предлагают новые возможности для лечения рака, и два АЦП уже одобрены для терапевтического применения 8. Несмотря на широкое применение, методы для мечения антител остаются на удивление неизменными и обычно включают в себя несколько реакций и обессоливания шаги 9-12. Методы решения работают очень хорошо в тех случаях, когда требуется помечать лишь несколько антител и доступны в высокоочищенной форме при высокой концентрации и в достаточных объемах. Тем не менее, для новых приложений, таких как АЦП, естьнеобходимо маркировать антитела на ранней стадии гибридом , так что они могут быть подвергнуты скринингу на биологически активные свойства, например, рецептор-опосредованный антителами интернализации 13-16. На этапе гибридом, выборочные объемы ограничены, антитела экспрессируются в низких концентрациях, а также ряд образцов велики, следовательно, решение, основанное методы маркировки не подходят.

Чтобы упростить и улучшить пропускную способность традиционных методов маркировки антител, несколько альтернативных подходов были предложены 17,18. Один из подходов состоит в использовании немагнитного белок сродства бусинки, упакованных в маленькие колонки для захвата антител с последующей реакцией с ярлыком и элюции меченого и очищенного белка. Этот метод может быть использован для обозначения антител непосредственно из клеточных сред, тем не менее, использование колонн может быть трудоемким. Метод , основанный магнитный шарик недавно сообщалось , что 19 исключает использование колонн и повышает пропускную способность, но из – зав ячейки антитела способность гранул, только нанограмм на низких микрограммных количеств антител, могут быть помечены.

Недавно мы разработали и использовали Высокая емкость магнитного белка А и белка G бусин (> 20 мг человеческого IgG / мл осевшие шарики) для обозначения антитела , присутствующие в клеточной среде с малыми молекулами 20. Высокая емкость гранул позволяет десятков до сотен микрограммов антител помечать удобно и быстрое магнитный отклик гранул упрощает обработку и обработку большого числа образцов параллельно. Использование флуоресцентных красителей в качестве суррогата для малых молекул, мы покажем, что метод совместим с амином и тиоловой химии маркировки и предлагает высокое извлечение меченых и очень чистых антител.

Этот протокол и сопровождающий видео описывают по-бусинки мечение мышиных антител, присутствующих в средах клеток с использованием магнитных белка A и протеин G-бусинки. Протоколразделен на четыре секции: Секция 1 описывает захват антител на шарик из биологических образцов. После захвата, маркировка антител с флуоресцентным красителем с использованием амина или химии с использованием тиоловой химии описана в разделах 2 и 3 секции соответственно. Наконец, в разделе 4 описывается метод для расчета концентрации антител и красителя соотношение антител.

Protocol

1. Антитело Захват на высокой емкости Магнитный белок А или магнитно-протеин G-шариков Равномерно повторно приостанавливать магнитные шарики осторожно встряхивая. Держите подвеска форму, когда аликвоты бусин. Добавляют 50 мкл суспензии шарик до 1,5 мл трубки микроцентрифужны?…

Representative Results

Схема для мечения антител с малыми молекулами с использованием высокой емкости магнитного белка А и белка G бусин показано на рисунке 1. Антитела , снятые на магнитном Protein G гранулы могут быть помечены с малыми молекулами, например , флуоресцентные красители, с…

Discussion

Цель данного исследования состояла в том, чтобы разработать способ маркировать антитела, присутствующие в средствах массовой информации клеток при низких концентрациях, с различными малыми молекулами. Такой способ позволит большое количество антител, во время ранней стадии обнаруже…

Disclosures

The authors have nothing to disclose.

Acknowledgements

None.

Materials

Magne Protein A Beads Promega Corporation  G8781
Magne Protein G Beads Promega Corporation   G7471
AlexaFluor 532-SE (Succinimidyl Ester) Life Technologies A20001
AlexaFluor 532-ME (Malemide) Life Technologies A10255
AlexaFluor 647-ME (Maleimide) Life Technologies A20347
Fluorescein-ME (Maleimide) Life Technologies F-150
Magnetic Stand Promega Z5332

References

  1. Colwill, K., Graslund, S. A roadmap to generate renewable protein binders to the human proteome. Nat Methods. 8 (7), 551-558 (2011).
  2. Silverstein, A. M. Labeled antigens and antibodies: the evolution of magic markers and magic bullets. Nat Immunol. 5 (12), 1211-1217 (2004).
  3. Day, J. J., et al. Chemically modified antibodies as diagnostic imaging agents. Curr Opin Chem Biol. 14 (6), 803-809 (2010).
  4. Cunningham, R. E. Overview of flow cytometry and fluorescent probes for flow cytometry. Methods Mol Biol. 588, 319-326 (2010).
  5. Eaton, S. L., et al. A guide to modern quantitative fluorescent western blotting with troubleshooting strategies. J Vis Exp. (93), e52099 (2014).
  6. Dundas, C. M., Demonte, D., Park, S. Streptavidin-biotin technology: improvements and innovations in chemical and biological applications. Appl Microbiol Biotechnol. 97 (21), 9343-9353 (2013).
  7. Kraeber-Bodere, F., et al. Radioimmunoconjugates for the treatment of cancer. Semin Oncol. 41 (5), 613-622 (2014).
  8. Leal, M., et al. Antibody-drug conjugates: an emerging modality for the treatment of cancer. Ann N Y Acad Sci. 1321, 41-54 (2014).
  9. Drachman, J. G., Senter, P. D. Antibody-drug conjugates: the chemistry behind empowering antibodies to fight cancer. Hematology Am Soc Hematol Educ Program. 2013, 306-310 (2013).
  10. Hermanson, G. T. . Bioconjugate Techniques. , 380-382 (1996).
  11. Shrestha, D., Bagosi, A., Szollosi, J., Jenei, A. Comparative study of the three different fluorophore antibody conjugation strategies. Anal Bioanal Chem. 404 (5), 1449-1463 (2012).
  12. Vira, S., Mekhedov, E., Humphrey, G., Blank, P. S. Fluorescent-labeled antibodies: Balancing functionality and degree of labeling. Anal Biochem. 402 (2), 146-150 (2010).
  13. Isa, M., et al. High-throughput screening system to identify small molecules that induce internalization and degradation of HER2. ACS Chem Biol. 9 (10), 2237-2241 (2014).
  14. Liao-Chan, S., et al. Quantitative assessment of antibody internalization with novel monoclonal antibodies against Alexa fluorophores. PLoS One. 10 (4), e0124708 (2015).
  15. Riedl, T., van Boxtel, E., Bosch, M., Parren, P. W., Gerritsen, A. F. High-Throughput Screening for Internalizing Antibodies by Homogeneous Fluorescence Imaging of a pH-Activated Probe. J Biomol Screen. 21 (1), 12-23 (2016).
  16. Nath, N., et al. Homogeneous plate based antibody internalization assay using pH sensor fluorescent dye. J Immunol Methods. 431, 11-21 (2016).
  17. Lundberg, E., Sundberg, M., Graslund, T., Uhlen, M., Svahn, H. A. A novel method for reproducible fluorescent labeling of small amounts of antibodies on solid phase. J Immunol Methods. 322 (1-2), 40-49 (2007).
  18. Strachan, E., et al. Solid-phase biotinylation of antibodies. J Mol Recognit. 17 (3), 268-276 (2004).
  19. Dezfouli, M., et al. Magnetic bead assisted labeling of antibodies at nanogram scale. Proteomics. 14 (1), 14-18 (2014).
  20. Nath, N., Godat, B., Benink, H., Urh, M. On-bead antibody-small molecule conjugation using high-capacity magnetic beads. J Immunol Methods. 426, 95-103 (2015).
  21. Lund, L. N., et al. Exploring variation in binding of Protein A and Protein G to immunoglobulin type G by isothermal titration calorimetry. J Mol Recognit. 24 (6), 945-952 (2011).
  22. Safarik, I., Safarikova, M. Magnetic techniques for the isolation and purification of proteins and peptides. Biomagn Res Technol. 2 (1), 7 (2004).
  23. Flygare, J. A., Pillow, T. H., Aristoff, P. Antibody-drug conjugates for the treatment of cancer. Chem Biol Drug Des. 81 (1), 113-121 (2013).
  24. Shen, B. Q., et al. Conjugation site modulates the in vivo stability and therapeutic activity of antibody-drug conjugates. Nat Biotechnol. 30 (2), 184-189 (2012).
  25. Acchione, M., Kwon, H., Jochheim, C. M., Atkins, W. M. Impact of linker and conjugation chemistry on antigen binding, Fc receptor binding and thermal stability of model antibody-drug conjugates. MAbs. 4 (3), 362-372 (2012).

Play Video

Cite This Article
Nath, N., Godat, B., Urh, M. Antibody Labeling with Fluorescent Dyes Using Magnetic Protein A and Protein G Beads. J. Vis. Exp. (115), e54545, doi:10.3791/54545 (2016).

View Video