Summary

חרוז מבוסס Assay מולטיפלקס לניתוח של פרופילים ציטוקין דמעה

Published: October 13, 2017
doi:

Summary

ניתוח של הסרט מדמיע ציטוקינים מסייעת בלימוד עינית מחלות שונות. מבחני מולטיפלקס חרוז מבוסס הינם פשוטים רגיש ולאפשר בדיקה של מטרות מרובות בדגימות עם כמויות קטנות. כאן נתאר עבור מדמיע הסרט ציטוקין פרופיל של משתמש פרוטוקול חרוז מבוסס מולטיפלקס וזמינותו.

Abstract

הסרט דמעה הוא תערובת מורכבת של שומנים, חלבונים ומינרלים אשר מכסה על המשטח החיצוני של העין, ובכך מספק שימון, הזנה והגנה של התאים המשמשים כבסיס. ניתוח של דמעות הוא אזור המתעוררים לצורך זיהוי סמנים ביולוגיים עבור חיזוי, אבחון, הפרוגנוזה של מחלות שונות עינית. דמעות נגישים בקלות והוא באוסף שלהם לא פולשנית. לכן, לקידום טכנולוגיות הם צובר לגדולה עבור זיהוי של analytes מספר בדמעות ללמוד שינויים בהרכב חלבון או מטבוליט וכן את השיוך שלו עם מצבים פתולוגיים. דמעה ציטוקינים הם סמנים ביולוגיים אידיאלי ללמוד על פני השטח עינית הבריאות וגם לעזור בהבנת המנגנונים של הפרעות משטח עינית שונות כמו מחלת עין יבשה ואת האביב. חרוז המבוסס על מבחני מולטיפלקס יש את היכולת של גילוי analytes מרובים בכמות קטנה של הדגימה עם רגישות גבוהה יותר. כאן נתאר פרוטוקול מתוקננת של אוסף דגימה דמעה, חילוץ וניתוח של ציטוקין פרופיל משתמש חרוז מבוסס מולטיפלקס וזמינותו.

Introduction

דמעות מיוצרים על ידי בלוטת הדמעות ובלוטות אביזר, מעיל המשטח החיצוני של העין. דמעה הסרט מורכב רובד חיצוני השומנים ושכבה פנימית מימית הכוללת חלבונים מסיסים, mucins ממברנה שיאוגדו mucins. דמעות למנוע פלישה חיידקים, לספק חומרים מזינים וספק שימון השטח עינית. דמעות לפעול כממשק בין האוויר לבין רקמות עבור העברת החמצן בקרנית. 1 הסרט קרע מורכב של חלבונים, פחמימות, שומנים, אלקטרוליטים. הקשר בין דמעה חלבונים עם עינית ומחלות מערכתיות כמו גלאוקומה, מחלה עין יבשה, האביב, סוכרת, orbitopathy הקשורים בלוטת התריס וסרטן זוהתה במספר מחקרים. 2 , 3 , 4 דגימות מדמיע יכול להיות שנאספו על ידי צינורות microcapillary או דמעה זרימה רצועות (Schirmer רצועות). בנוסף, המבחן של Schirmer הוא נוהל שגרתי שבוצעה קרנית, ניתוח לתיקון הראייה בלייזר במרפאות, התוצאות אשר עשוי לשמש ציטוקין ניתוח מבחני. אוסף דגימה לא פולשנית, נגישות של הדגימה הביו והאגודה הקומפוזיציה מדמיע במגוון מצבים פיזיולוגיים ופתולוגיים להפוך קורעים סרט מקור פוטנציאלי של סמנים ביולוגיים עבור כמה מחלות עינית ומערכתית. 4 , 5 , 6

דמעה ציטוקינים ממלא תפקיד חשוב ללמוד את עינית משטח ובריאות במצבים דלקתיים במחלות שונות עינית. 7 ריכוזים חריגים של ציטוקינים מספר הדגימות מדמיע דווחו להיות מזוהה עם מחלת עיניים יבשות, סולט לייק סיטי keratoconjunctivitis (VKC), keratoconjunctivitis אטופית (AKC), דלקת הלחמית אלרגית עונתית של uveitis. 8 , 9 , 10 , 11 , 12 , 13 חלבונים מדמיע ניתן לנתח אותם באמצעות שיטות מסורתיות כמו ספקטרומטר מסה, סופג המערבי, מבחני מקושרים-אנזים immunosorbent (אליסה). 14 , 15 . עם זאת, המגבלות של שיטות אלה הן רגישות המסכן נפח גדול יותר של מדגם הנדרש לניתוח של ציטוקינים מדמיע מרובים של כל מטופל. 16 , 17 חרוז המבוסס על מבחני מולטיפלקס יש פותחה כדי לנתח analytes מרובים בדגימות תערובת מורכבת, הוחלו בהצלחה על דגימות מדמיע כדי לנתח ציטוקינים מרובים במחלות שונות. 6 , 18 א’ שילוב של כריך אליסה וטכניקות cytometry זרימה מאפשרים אלה מבחני להיות רגיש יותר אליסה עבור כימות של analytes מרובים בדוגמה אחת. 19 בשיטה זו ניתן להחיל על מגוון של דוגמאות קליניות, supernatants התרבות תאים ומסייע במחקר של התגובות החיסון מספר תנאים הקשורים pathophysiological. 20 , 21 , 22 , 23 , 24

ישנם מספר מחקרים בהשוואת מולטיפלקס חרוז המבוסס על מבחני עם אליסה, דיווחו על מתאם בין השיטות. חרוז. et al. בהשוואה loo מבוסס assay מולטיפלקס עם אליסה קונבנציונליים עבור הגילוי של אדיפונקטין, resistin, לפטין, גרלין בדגימות סרום או פלזמה האנושי ודיווח מתאם חזק (r > 0.9) בין מבחני. 25 דיווחו דופונט. et al. מתאם חזק בין מבחני מולטיפלקס חרוז מבוסס ואליסה איתור IL-1β, IL-4, IL-5, IL-6, IL-10, IFN-ϒ ו- TNF-α phytohemagglutinin ו ליפופוליסכריד המרצת דם אסף מנשים הרות. 26 . פיקרינג et al. דיווח אחר מתאם חזק בין חרוז מבוסס assay מולטיפלקס ואליסה לאיתור נוגדנים בסרום Haemophilus שפעת סוג b רב-סוכר (r = 0.96), toxoids של Clostridium tetani (r = 0.96), ו- Corynebacterium diphtheriae (r = 0.91). 27 . Biagini et al. דיווח על מתאם חיובי גבוה (r = 0.852) בין חרוז מבוסס assay מולטיפלקס ואליסה גילוי של Bacillus anthracis אנטי-PA IgG בסרום הדגימות. 28 . וואנג et al. דיווח על מתאם בין חרוז מבוסס assay מולטיפלקס ואליסה איתור של מחלת אלצהיימר סמנים ביולוגיים עמילואיד-β 42 (r = 0.77), הכולל טאו (r = 0.94), טאו phosphorylated-חומצת אמינו 181 (r = 0.82) ב . דגימות נוזל מוחי שדרתי 29 מחקרים אלו הוכיחו שהישימות של חרוז סמך מבחני מולטיפלקס מגוון של דוגמאות קליניות, דרישות האחסון מדגם קטן יותר קשר עם אליסה סטנדרטי, ההופכים את מבחני מולטיפלקס חרוז המבוסס על התחלה מבטיחה. חלופה לשיטות אליסה מסורתי איתור analytes מרובים בסוג שונה של דוגמאות פנוטיפים מחלות שונות. כאן נתאר עבור assay מולטיפלקס חרוז המבוסס על ציטוקין פרופיל עבור analytes 41 מדמיע הדגימות שנאספו מן הנבדקים בריא באמצעות רצועות Schirmer פרוטוקול סטנדרטית.

Protocol

בפרוטוקולים המשמשים במחקר זה אושרו על-ידי ועדת הבדיקה המוסדי של החולים סנג טוק טאן, סינגפור. 1-ניתוח ציטוקין לקרוע אוסף של דמעות: לשאול את הנושא כדי לשבת בנוחיות על כיסא הבדיקה מקום הראש כנגד משענת הראש. שאל את הנושא לחפש בקפידה לפתוח את רצועות Schirmer (…

Representative Results

דמעה דגימות נאספו מעיני 8 4 נושאים בריא באמצעות רצועות זרימה דמעה, רמות ציטוקינים נותחו באמצעות פרוטוקול שהוזכרו לעיל. כל הנבדקים היו זכר והיה הגיל של הנושאים ארבע שנים 36, 42, 44, 52 בהתאמה. עין יבשה ובריאות משטח עינית המחלה הוערך על ידי מבחנים קליניים (מדמיע מעבר הסרט את הזמן, ?…

Discussion

ציטוקינים הם החלבונים המופרש קטנה חזק מאפננים המערכת החיסונית ויסות תגובות מערכת החיסון. 32 את פרופילי ביטוי של ציטוקינים שונים בדמעה דגימות קשורות לתנאים פתולוגיים שונים של העין, מחקרים על ציטוקין פרופילים לעזור להבין את מנגנוני פתוגנזה המחלה, לקבוע את המצב של בריאות עינית, …

Disclosures

The authors have nothing to disclose.

Acknowledgements

עבודות המחקר נתמך על ידי המענק מרכז של טאן תיק תק סנג החולים מותאמת אישית מטכנאים זרע מימון תוכנית 2015; סינגפור העין מחקר מכון טייס גרנט וגובה טאן תיק תק סנג החולים לקרן הענק.

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