Summary

Perles base essai Multiplex pour l’analyse des profils de Cytokine de larme

Published: October 13, 2017
doi:

Summary

Analyse du film lacrymal permet de cytokines dans l’étude de diverses maladies oculaires. Dosages multiplex perle basé sont simples et sensibles et permettent l’essai de plusieurs cibles dans les échantillons de petits volumes. Nous décrivons ici un protocole pour tear film cytokine profilage à l’aide d’une perle basé essai multiplex.

Abstract

Film lacrymal est un mélange complexe de lipides, de protéines et de minéraux qui recouvre la surface externe de le œil, fournissant ainsi la lubrification, de nutrition et de protection pour les cellules sous-jacentes. Analyse des larmes est un domaine émergent pour l’identification de biomarqueurs pour la prédiction, diagnostic et pronostic des maladies oculaires différents. Larmes sont facilement accessibles et leur collection est non invasif. Donc, technologies avancées gagnent en importance pour l’identification de plusieurs analytes en larmes pour étudier les changements dans la composition de protéines ou de métabolite et son association avec certaines pathologies. Larme de cytokines sont des biomarqueurs idéales pour l’étude de la santé de la surface oculaire et aussi aider à comprendre les mécanismes des différents troubles de la surfaces oculaire comme maladie de le œil sec et conjonctivite vernal. Dosages multiplex perle basé ont la capacité de détecter plusieurs analytes dans une petite quantité d’échantillon avec une sensibilité plus élevée. Nous décrivons ici un protocole normalisé de prélèvement d’échantillons de larme, extraction et analyse des cytokines profilage à l’aide d’un cordon fonction essai multiplex.

Introduction

Larmes sont produites par la glande lacrymale et les glandes accessoires et enduire la surface externe de le œil. Film lacrymal est constitué d’une couche de lipides externe et une couche interne aqueuse contenant des protéines solubles, mucines et membrane liée mucines. Larmes prévenir les invasions microbiennes, fournissent des nutriments et fourniront une lubrification à la surface oculaire. Larmes agissent comme interface entre l’air et le tissu pour le transport de l’oxygène à la cornée. 1 film lacrymal est composé de protéines, des glucides, des lipides et des électrolytes. L’association entre les protéines de déchirure avec les maladies systémiques et oculaires comme le glaucome, maladie de sécheresse oculaire, conjonctivite vernal, mellitus de diabète, le cancer et l’Orbitopathie associé à la glande thyroïde a été identifiée dans plusieurs études. 2 , 3 , 4 échantillons lacrymal peuvent être recueillis par microcapillaire tubes ou écoulement lacrymal bandes (bandes Schirmer). En outre, test de la Schirmer est une procédure standard suivie dans la cornée et les cliniques de chirurgie réfractive, dont les résultats peuvent servir pour les tests d’analyse de cytokine. Prélèvement d’échantillons non invasifs, accessibilité du bio-spécimen et l’association de la composition de la déchirure avec diverses conditions physiologiques et pathologiques faire déchirer le film une source potentielle de biomarqueurs pour plusieurs maladies oculaires et systémiques. 4 , 5 , 6

Larme de cytokines joue un rôle important dans l’étude de la santé oculaire de surface et des inflammations des diverses maladies oculaires. 7 des concentrations anormales de plusieurs cytokines dans les échantillons de le lacrymogènes ont été signalées à être associée à la maladie de l’oeil sec, kératoconjonctivite vernal (VKC), kératoconjonctivite atopique (AKC), la conjonctivite allergique saisonnière et uvéite. 8 , 9 , 10 , 11 , 12 , 13 larme protéines peuvent être analysées par les méthodes traditionnelles comme la spectrométrie de masse, western blot et dosages immuno-enzymatiques (ELISA). 14 , 15 Toutefois, les limitations de ces méthodes sont une sensibilité médiocre et un plus grand volume d’échantillon requis pour l’analyse de plusieurs cytokines larme chez chaque patient. 16 , 17 épreuves multiplex perle basé ont été développés afin d’analyser plusieurs analytes dans des échantillons de mélange complexe et appliqués avec succès sur des échantillons de larme d’analyser plusieurs cytokines dans différentes maladies. 6 , 18 A combinaison de sandwich ELISA et techniques de cytométrie en flux permettent à ces tests devenir plus sensible que le test ELISA pour la quantification des analytes multiples dans un seul échantillon. 19 cette méthode peut être appliquée sur une variété d’échantillons cliniques et les surnageants de culture cellulaire et contribue à l’étude des réactions immunitaires dans plusieurs conditions physiopathologiques. 20 , 21 , 22 , 23 , 24

Il existe plusieurs études comparant multiplex perle basé dosages avec ELISA et ont signalé une corrélation entre les méthodes. Loo et coll. comparé perle basé essai multiplex avec classique ELISA pour la détection de l’adiponectine, résistine, la leptine et la ghréline dans des échantillons de sérum ou de plasma humain et a signalé une forte corrélation (r > 0,9) entre les essais. 25 Dupont et coll. a signalé une forte corrélation entre les dosages multiplex perle basé et ELISA pour la détection de l’IL-1β, IL-4, IL-5, IL-6, IL-10, IFN-ϒ et le TNF-α de la phytohémagglutinine et lipopolysaccharide stimulent le sang total recueillis auprès de femmes enceintes. 26 Pickering et coll. ont une autre forte corrélation entre essai multiplex perle basé et ELISA pour la détection d’anticorps sériques à Haemophilus influenza type b polysaccharide (r = 0,96), anatoxines de Clostridium tetani (r = 0,96) et Corynebacterium diphtheriae (r = 0,91). 27 Biagini et coll. a signalé une forte corrélation positive (r = 0,852) entre essai multiplex perle basé et ELISA pour la détection de Bacillus anthracis anti-PA IgG dans le sérum. 28 Wang et coll. a signalé une corrélation entre l’essai multiplex perle basé et ELISA pour la détection des biomarqueurs de la maladie d’Alzheimer amyloïde-β 42 (r = 0,77), tau totale (r = 0,94) et tau phosphorylée sur acides aminés 181 (r = 0,82) dans échantillons de liquide céphalorachidien. 29 de ces études ont démontré que l’applicabilité de perle issu des épreuves multiplex divers échantillons cliniques, exigences de volume plus petits échantillon et une corrélation avec la technique ELISA, qui rendent les épreuves multiplex perle basé à un prometteur alternative aux méthodes traditionnelles de ELISA pour la détection de plusieurs analytes dans différent type d’échantillons à des phénotypes différents de la maladie. Nous décrivons ici un protocole normalisé pour essai multiplex perle basé pour le profilage de la cytokine pour 41 analytes en larme échantillons prélevés sur des sujets en bonne santé en utilisant des bandes de Schirmer.

Protocol

les protocoles utilisés dans cette étude ont été approuvées par la Commission de révision institutionnelle de Tan Tock Seng Hospital, Singapour. 1. analyse de Cytokine déchirer Collection de larmes : demander l’objet s’asseoir confortablement sur un fauteuil d’examen et de placer sa tête contre l’appui-tête. Poser la question à chercher, ouvrir les bandes de Schirmer (en filtre Whatman no 41) et placez délicatement l’extrém…

Representative Results

Larme échantillons ont été prélevés de 8 yeux de 4 sujets sains en utilisant des bandes de flux lacrymal et des niveaux de cytokine ont été analysées à l’aide du protocole mentionné ci-dessus. Tous les sujets étaient des hommes et l’âge des quatre sujets était de 36, 42, 44 et 52 ans respectivement. Santé de surface oculaire et sécheresse oculaire la maladie a été évaluée par des tests cliniques (larme film rompre temps, de Schirmer test, coloration cornéenne, colo…

Discussion

Cytokines sont de petites protéines sécrétées cellulaires et puissants immunomodulateurs, régulation des réponses immunitaires. 32 les profils d’expression des cytokines divers échantillons sont associés à diverses pathologies de le œil et les études sur les cytokines profils aident à comprendre les mécanismes de la pathogenèse de la maladie, de déterminer l’état de santé oculaire, la larme gravité de la maladie, le diagnostic et la progression. 2 <sup…

Disclosures

The authors have nothing to disclose.

Acknowledgements

Le travail de recherche a été appuyé par la subvention du Centre de Tan Tock Seng Hospital personnalisé semences financement programme 2015 ; Singapour Eye Research Institut pilote Grant et Tan Tock Seng Hospital Pitch pour fonds de subvention.

Materials

Milliplex MAP human cytokine / chemokine magnetic bead panel -1 kit Merck, USA HCYTOMAG-60K-41
Flexmap 3D luminex instrument  Luminex Corp, Austin, TX, USA
xPonent software  Luminex Corp, Austin, TX, USA
RBXGenerator software BIO-RAD, France
Bio-Plex Manager 6.1 BIO-RAD, France
Plate shaker Corning, USA
TECAN Microplate Washer Tecan, Switzerland HydroSpeed
Vortex Genie 2 Scientific Industries inc, USA G560E
Pipettes Mettler Toledo, CA, USA
1.5ml microcentrifuge tube Axygen, USA MCT-150-C
Schirmer tear flow test strip Eye Care and Cure, USA 101657
Flexmap 3D Calibration Kit Luminex Corp, Austin, TX, USA 40-028
Flexmap 3D Verfication Kit Luminex Corp, Austin, TX, USA 40-029
Ocular examination chair

References

  1. Conrady, C. D., Joos, Z. P., Patel, B. C. Review: The Lacrimal Gland and Its Role in Dry Eye. J Ophthalmol. 7542929, (2016).
  2. von Thun Und Hohenstein-Blaul, N., Funke, S., Grus, F. H. Tears as a source of biomarkers for ocular and systemic diseases. Exp Eye Res. , 126-137 (2013).
  3. Pieragostino, D., D’Alessandro, M., di Ioia, M., Di Ilio, C., Sacchetta, P., Del Boccio, P. Unraveling the molecular repertoire of tears as a source of biomarkers: beyond ocular diseases. Proteomics Clin Appl. 9 (1-2), 169-186 (2015).
  4. Azkargorta, M., Soria, J., Acera, A., Iloro, I., Elortza, F. Human tear proteomics and peptidomics in ophthalmology: Toward the translation of proteomic biomarkers into clinical practice. J Proteomics. 150, 359-367 (2017).
  5. Hagan, S., Martin, E., Enríquez-de-Salamanca, A. Tear fluid biomarkers in ocular and systemic disease: potential use for predictive, preventive and personalised medicine. EPMA J. 7, 15 (2016).
  6. Rentka, A., et al. Membrane array and multiplex bead analysis of tear cytokines in systemic sclerosis. Immunol Res. 64 (2), 619-626 (2016).
  7. Zhou, L., Beuerman, R. W. Tear analysis in ocular surface diseases. Prog Retin Eye Res. 31 (6), 527-550 (2012).
  8. Jackson, D. C., et al. Tear Interferon-Gamma as a Biomarker for Evaporative Dry Eye Disease. Invest Ophthalmol Vis Sci. 57 (11), 4824-4830 (2016).
  9. Agrawal, R., et al. A distinct cytokines profile in tear film of dry eye disease (DED) patients with HIV infection. Cytokine. 88, 77-84 (2016).
  10. Uchio, E., Ono, S. Y., Ikezawa, Z., Ohno, S. Tear levels of interferon-gamma, interleukin (IL) -2, IL-4 and IL-5 in patients with vernal keratoconjunctivitis, atopic keratoconjunctivitis and allergic conjunctivitis. Clin Exp Allergy. 30 (1), 103-109 (2000).
  11. Leonardi, A., Curnow, S. J., Zhan, H., Calder, V. L. Multiple cytokines in human tear specimens in seasonal and chronic allergic eye disease and in conjunctival fibroblast cultures. Clin Exp Allergy. 36 (6), 777-784 (2006).
  12. Enríquez-de-Salamanca, A., Calonge, M. Cytokines and chemokines in immune-based ocular surface inflammation. Expert Rev Clin Immunol. 4 (4), 457-467 (2008).
  13. Carreño, E., et al. Cytokine and chemokine tear levels in patients with uveitis. Acta Ophthalmol. , (2016).
  14. Bjerrum, K. B., Prause, J. U. Collection and concentration of tear proteins studied by SDS gel electrophoresis. Presentation of a new method with special reference to dry eye patients. Graefes Arch Clin Exp Ophthalmol. 232 (7), 402-405 (1994).
  15. Saijyothi, A. V., et al. Two dimensional electrophoretic analysis of human tears: collection method in dry eye syndrome. Electrophoresis. 31 (20), 3420-3427 (2010).
  16. Thakur, A., Willcox, M. D. Cytokine and lipid inflammatory mediator profile of human tears during contact lens associated inflammatory diseases. Exp Eye Res. 67 (1), 9-19 (1998).
  17. Wei, Y., Gadaria-Rathod, N., Epstein, S., Asbell, P. Tear cytokine profile as a noninvasive biomarker of inflammation for ocular surface diseases: standard operating procedures. Invest Ophthalmol Vis Sci. 54 (13), 8327-8336 (2013).
  18. Topcu-Yilmaz, P., et al. Determination of tear and serum inflammatory cytokines in patients with rosacea using multiplex bead technology. Ocul Immunol Inflamm. 21 (5), 351-359 (2013).
  19. Hagan, S., Tomlinson, A. Tear fluid biomarker profiling: a review of multiplex bead analysis. Ocul Surf. 11 (4), 219-235 (2013).
  20. Choi, R., et al. Serum inflammatory profiles in pulmonary tuberculosis and their association with treatment response. J Proteomics. 149, 23-30 (2016).
  21. Kang, J. H., Vanderstichele, H., Trojanowski, J. Q., Shaw, L. M. Simultaneous analysis of cerebrospinal fluid biomarkers using microsphere-based xMAP multiplex technology for early detection of Alzheimer’s disease. Methods. 56 (4), 484-493 (2012).
  22. Staples, E., Ingram, R. J., Atherton, J. C., Robinson, K. Optimising the quantification of cytokines present at low concentrations in small human mucosal tissue samples using Luminex assays. J Immunol Methods. 394 (1-2), 1-9 (2013).
  23. Inic-Kanada, A., et al. Comparison of ophthalmic sponges and extraction buffers for quantifying cytokine profiles in tears using Luminex technology. Mol Vis. 18, 2717-2725 (2012).
  24. Moncunill, G., Aponte, J. J., Nhabomba, A. J., Dobaño, C. Performance of multiplex commercial kits to quantify cytokine and chemokine responses in culture supernatants from Plasmodium falciparum stimulations. PLoS One. 8 (1), e52587 (2013).
  25. Loo, B. M., Marniemi, J., Jula, A. Evaluation of multiplex immunoassays, used for determination of adiponectin, resistin, leptin, and ghrelin from human blood samples, in comparison to ELISA assays. Scand J Clin Lab Invest. 71 (3), 221-226 (2011).
  26. Dupont, N. C., Wang, K., Wadhwa, P. D., Culhane, J. F., Nelson, E. L. Validation and comparison of luminex multiplex cytokine analysis kits with ELISA: determinations of a panel of nine cytokines in clinical sample culture supernatants. J Reprod Immunol. 66 (2), 175-191 (2005).
  27. Pickering, J. W., Martins, T. B., Schroder, M. C., Hill, H. R. Comparison of a multiplex flow cytometric assay with enzyme-linked immunosorbent assay for auantitation of antibodies to tetanus, diphtheria, and Haemophilus influenzae Type b. Clin Diagn Lab Immunol. 9 (4), 872-876 (2002).
  28. Biagini, R. E., Sammons, D. L., Smith, J. P., MacKenzie, B. A., Striley, C. A., et al. Comparison of a multiplexed fluorescent covalent microsphere immunoassay and an enzyme-linked immunosorbent assay for measurement of human immunoglobulin G antibodies to anthrax toxins. Clin Diagn Lab Immunol. 11 (1), 50-55 (2004).
  29. Wang, L. S., Leung, Y. Y., Chang, S. K., Leight, S., Knapik-Czajka, M., et al. Comparison of xMAP and ELISA assays for detecting cerebrospinal fluid biomarkers of Alzheimer’s disease. J Alzheimers Dis. 31 (2), 439-445 (2012).
  30. Kalsow, C. M., Reindel, W. T., Merchea, M. M., Bateman, K. M., Barr, J. T. Tear cytokine response to multipurpose solutions for contact lenses. Clin Ophthalmol. 7, 1291-1302 (2013).
  31. . The definition and classification of dry eye disease: report of the Definition and Classification Subcommittee of the International Dry Eye WorkShop (2007). The ocular surface. 5 (2), 75-92 (2007).
  32. Stenger, S., Röllinghoff, M. Role of cytokines in the innate immune response to intracellular pathogens. Ann Rheum Dis. 60, (2001).
  33. Li, S., et al. Antibody protein array analysis of the tear film cytokines. Optom Vis Sci. 85 (8), 653-660 (2008).
  34. Tighe, O., Negm, I., Todd, L., Fairclough, Utility, reliability and reproducibility of immunoassay multiplex kits. Methods. 61 (1), 23-29 (2013).
  35. Dionne, K., Redfern, R. L., Nichols, J. J., Nichols, K. K. Analysis of tear inflammatory mediators: A comparison between the microarray and Luminex methods. Mol Vis. 22, 177-188 (2016).
  36. Sitaramamma, T., Shivaji, S., Rao, G. N. HPLC analysis of closed, open, and reflex eye tear proteins. Indian J Ophthalmol. 46 (4), 239-245 (1998).
  37. Saijyothi, A. V., et al. Two dimensional electrophoretic analysis of human tears: collection method in dry eye syndrome. Electrophoresis. 31 (20), 3420-3427 (2010).
  38. VanDerMeid, K. R., Su, S. P., Krenzer, K. L., Ward, K. W., Zhang, J. Z. A method to extract cytokines and matrix metalloproteinases from Schirmer strips and analyze using Luminex. Mol Vis. 17, 1056-1063 (2011).
  39. Khalifian, S., Raimondi, G., Brandacher, G. The use of luminex assays to measure cytokines. J Invest Dermatol. 135 (4), e31 (2015).
  40. Richens, J. L., Urbanowicz, R. A., Metcalf, R., Corne, J., O’Shea, P., Fairclough, L. Quantitative validation and comparison of multiplex cytokine kits. J Biomol Screen. 15 (5), 562-568 (2010).
  41. Berthoud, T. K., et al. Comparison of commercial kits to measure cytokine responses to Plasmodium falciparum by multiplex microsphere suspension array technology. Malar J. 10, 115 (2011).
  42. Boehm, N., Riechardt, A. I., Wiegand, M., Pfeiffer, N., Grus, F. H. Proinflammatory cytokine profiling of tears from dry eye patients by means of antibody microarrays. Invest Ophthalmol Vis Sci. 52 (10), 7725-7730 (2011).
  43. Sack, R., Conradi, L., Beaton, A., Sathe, S., McNamara, N., Leonardi, A. Antibody array characterization of inflammatory mediators in allergic and normal tears in the open and closed eye environments. Exp Eye Res. 85 (4), 528-538 (2007).

Play Video

Cite This Article
Balne, P. K., AU, V. B., Tong, L., Ghosh, A., Agrawal, M., Connolly, J., Agrawal, R. Bead Based Multiplex Assay for Analysis of Tear Cytokine Profiles. J. Vis. Exp. (128), e55993, doi:10.3791/55993 (2017).

View Video