Hier präsentieren wir eine zellbasierte Flow-zytometrie-Methode zur Erkennung neutralisierende Antikörper oder andere Faktoren, die die zelluläre Aufnahme von Enzym-Ersatz-Therapien in einer menschlichen Matrix wie zerebralen spinalen Flüssigkeit (CSF) oder Humanserum stören.
Die Verwaltung der Enzym-Ersatz-Therapien (ERTs) und andere biologische Therapien für Patienten können eine Anti-Drogen-Immunantwort hervorrufen. Die Charakterisierung dieser Anti-Drogen-Antikörper (ADA), besonders jene, die die biologische Aktivität des Medikaments, genannt neutralisierende Antikörper (NAbs) neutralisieren kann ist von entscheidender Bedeutung für das Verständnis der Auswirkungen dieser Antikörper auf des Medikaments pharmakologischen Profil. Dieses Protokoll beschreibt eine zellbasierte Flow Cytometry Methode um Faktoren erkennen, die die zelluläre Aufnahme von einem Vertreter lysosomale ERT in menschlichen Matrix zu neutralisieren. Das Protokoll besteht aus drei Verfahren: Screening, eine bestätigende Schritt, Titer Assays zu erkennen, zu identifizieren und die relative Höhe der neutralisierenden Antikörpertiter im Thema Proben zu etablieren.
Bei dieser Methode Proben sind gemischt mit dem Fluorophor konjugiert ERT Produkt zunächst inkubiert mit Zellen [z.B.menschlichen T-Lymphozyten (Jurkat-Zellen)], die einen Zelloberfläche kation-unabhängige Mannose-6-Phosphat-Rezeptor (CI-M6PR), zum Ausdruck bringen und Schließlich analysiert mit einem Durchflusszytometer. Eine Probe ohne NAbs führt die Aufnahme der Fluorophor konjugiert ERT Produkt über CI-M6PR, in der Erwägung, dass die Anwesenheit von NAbs wird binden an das Medikament und die CI-M6PR Bindung und Aufnahme stören. Die Menge der Fluorophor konjugiert ERT verinnerlicht durch die Jurkat-Zellen ist Durchflusszytometrie gemessen und als Prozentsatz (%) Signal Hemmung im Vergleich zu der Reaktion, die in der Gegenwart eine repräsentative medikamentennaive Matrix bewertet. Im bestätigenden Schritt sind die Proben vor inkubierten mit ERT konjugiert magnetische Beads, Droge-spezifische Faktoren zum Abbau, die auf das Medikament (z. B. NAbs) vor eine Inkubation mit Zellen zu binden. Proben, die Bildschirm und bestätigen positive für Droge-spezifische NAbs in der Probe, sind dann seriell verdünnt, um eine Antikörpertiter zu generieren. Semi-quantitativen Antikörpertiter können mit Messungen der Arzneimittelsicherheit und Wirksamkeit korreliert werden.
Immunogenität Bewertung ist ein wichtiger Bestandteil der Sicherheit und Wirksamkeit monitoring-Programm für alle biologischen therapeutische Produkte, einschließlich ERTs. Patienten entwickeln eine Immunreaktion, die Arzneimittelsicherheit, Wirksamkeit und pharmakokinetische/pharmakodynamische Profile direkt auswirken kann. Eine Teilmenge von diesen ADA, genannt NAbs, kann hemmen ERT Wirksamkeit auf zweierlei Weise: durch die Hemmung der ERT-Aufnahme in die gezielte Zelle oder durch Hemmung der ERT katalytischen Aktivität. Die hier vorgestellte Methode dient zur Messung NAbs, die die ERT-Aufnahme in Zellen stören. Um die Sicherheit und Wirksamkeit von therapeutischen ERT voll zu überwachen, ist die kontinuierliche Überwachung der NAbs Aufklärung möglichen Korrelationen mit klinischen Ergebnisse oder pharmakodynamische Effekte1entscheidend.
Plattformen für die Bewertung der NAbs gegen Protein Therapeutics umfassen zellbasierte, enzymatische Aktivität und Ligand-Bindung-Assays1. Die optimale Test-Plattform wird anhand verschiedener Kriterien ausgewählt: der Wirkmechanismus der therapeutische Produkt, Assay Plattform Empfindlichkeit, Selektivität, Präzision und vor allem seine Fähigkeit, die hemmende Wirkung von nachahmen NAbs in Vivo . Ligand-Bindung-Assays können in bestimmten Fällen sinnvoll sein (z.B.bei eine entsprechenden Zelllinie nicht ermittelt werden kann oder wenn die notwendige Sensibilität in eine zellbasierte Assays erzielt werden kann). Jedoch 2016 Draft FDA-Richtlinien für Industrie-Dokument und andere Industrie akzeptiert White Papers, zellbasierte NAb Assays empfohlen werden, denn sie können besser reflektieren den biologischen Mechanismus der Droge in Vivo1,2 , 3.
Die kritischen Komponenten für die Entwicklung eines Flow Cytometry zellbasierte NAb Assays zählen eine geeignete Zelllinie, die Droge Stimulation, eine Leihmutter positiv-Kontrolle reagiert, NAb, die der ERT, ein Fluorophor konjugiert ERT und biologische Testspezies neutralisiert Matrix4,5,6. Die Linie Zellenauswahl richtet sich nach der ERT Wirkmechanismus und mehrere Zelllinien sollte während der Assay-Entwicklung-3bewertet werden. In der hier beschriebenen Methode wurden menschliche Jurkat T-Zellen für ihre endogenen CI-M6PR Ausdruck auf der Zelloberfläche und das Fehlen der Antikörper-Fragment-Rezeptoren (FcRs), die wahllos die Fc-Region die meisten Antikörper7,8 binden ausgewählt. . Während der Assay-Entwicklung ist es wichtig, eine negative Kontrolle für die Validierungsstudien und der Patientenprobe testen, wie z. B. Serum von Einzelpersonen, die nicht mit dem Test Artikel1behandelt wurden gebündelt zu etablieren. Zell-Linien sollte auch entsprechende Matrizen aus verschiedenen Arten für Kontinuität in der Post-marketing, präklinischen und klinische Phasen des Medikament Entwicklung1tolerieren. Eine weitere Komponente ist die Auswahl der Test positiv-Kontrolle. Die positive Kontrolle für die ERT-Zelle-Aufnahme-Assay wurde gewählt, basiert auf seiner Fähigkeit, die therapeutische binden und neutralisieren die Aufnahme durch CI-M6PR9,1. Es ist oft schwierig, nützliche oder nachhaltige Mengen von neutralisierenden Antiseren von Versuchspersonen für den Einsatz als Assay Kontrolle, vor allem in seltenen Krankheit Patientenpopulationen2zu erhalten. Alternativen sind Antiseren von hyper-immunisierten Tiere oder Affinität gereinigt polyklonale und monoklonale Antikörper in den Assay relevanten Matrix1versetzt. Bei der Verwendung einer Spezies-spezifische Matrix, ist es möglich, dass hemmende Faktoren als Antikörper in der Matrix vorhanden die ERT-Aufnahme hemmen können. Ein weiterer wichtiger Bestandteil des Tests ist der Fluorophor konjugiert ERT. Die Auswahl der Fluorophor für die ERT Konjugation sollte für jedes ERT, basierend auf der Assay Bedürfnis nach Helligkeit, pH-Stabilität und mögliche spektrale Überlappung in andere Kanäle auf das Durchflusszytometer ausgewertet werden.
Der hier beschriebene Test ist ein Beispiel für die Messung eine NAb zu einem therapeutischen Protein, wie z. B. eine ERT, die die Zelle über CI-M6PR eingibt. Mehreren ERTs lysosomale speichererkrankungen (LSDs) zu behandeln, nutzen diesen Weg für Zelle Aufnahme und lysosomale targeting, einschließlich Elosulfase Alfa für A Morquio Syndrom, Cerliponase Alfa für CLN2 Batten Krankheit, Agalsidase Alfa für Morbus Fabry, soll und Alglucosidase Alfa für Pompe-Krankheit10,11. Der Zweck dieser Methode ist, die relativen Pegel der NAbs zu messen, die Droge Bindung und Internalisierung über CI-M6PR stören. Dies erfolgt in mehrstufigen screening, bestätigende und Titer Schritte3. Proben werden zunächst für NAb Positivität überprüft und dann in die bestätigende Schritt positiv bestätigt. Schließlich können Proben, die Bildschirm und bestätigen positive, seriell verdünnt werden, um einen Antikörper-Titer1zu generieren. Dieser zellbasierte Flow Cytometry Medikament Aufnahme Test bietet eine sensible und mechanistisch relevanten in-vitro- Methode zur Messung der Droge-spezifische NAbs, die pharmakologischen Profil des Medikaments beeinträchtigen können. Wir zuvor die Methode validiert und klinische Proben mit Hilfe dieser Plattform für die Droge Elosulfase Alfa8getestet. Hier beschreiben wir die detaillierte Schritt für Schritt-Protokoll, das auf andere therapeutische Proteine oder ERTs angewendet werden kann.
Neutralisierende Antikörper oder andere Faktoren, die die ERT-Aufnahme durch CI-M6PR zu verhindern, haben das Potenzial, ERT Sicherheit oder Wirksamkeit1auswirken. Daher ist es wichtig, NAbs in Thema Proben mit einem robusten Modell relevant für das Medikament Wirkmechanismus zu bewerten. Wir und andere haben festgestellt, dass die Leistung von einigen Bioassay-Formaten (z.B.Rezeptor Dimerisierung Luciferase Ausdruck, etc.) nicht mit Gesundheit Behörde Empfehlungen für Assay-Präzision, Reproduzierbarkeit und Empfindlichkeit ausgerichtet wird 29. in der hier beschriebenen Methode Bioassay Jurkat-Zellen, die endogene CI-M6PR Ausdrücken werden eingesetzt, um NAbs spezifisch für die lysosomalen ERT Aufnahme zu überwachen. In Kombination mit einem Flow Cytometry auslesen, verwendet dieser Assay eine physiologische Zellmodell mit geeigneten Assay-Präzision, Sensibilität, Reproduzierbarkeit und hohem Probendurchsatz. NAb Erkennung mit einem Flow Cytometry Auslesen auch auf andere Indikationen angewendet wurde. Zum Beispiel wurden Methoden entwickelt, um bereits vorhandene Antikörper gegen Hepatitis E und Adeno-assoziierte Virus (AAV)30,31.
Wichtige Schritte im Protokoll gehören die Auswahl einer geeigneten Fluorophor, unter Einbeziehung einer LQC, dass Monitore Empfindlichkeit, Test, ein ausreichendes Maß an Zellviabilität, und die strikten Einhaltung des Inkubationszeiten. Im hier vorgestellten Beispiel konjugiert Fluorophore (z.B.Alexa Fluor 488, Alexa Fluor 647 und CypHer 5e), um eine lysosomale ERT, sehr unterschiedlich in ihrer Leistung. Alexa Fluor 647, das auch die hellsten Fluorophor getestet-32war, wurde für weitere Assay-Entwicklung ausgewählt. Es wird empfohlen, dass mehrere Fluorophore frühzeitig in der Entwicklung des Tests ermöglichen die optimale Empfindlichkeit und Dynamikbereich ausgewertet werden. Assay-Empfindlichkeit bei Stichproben sollten überwacht werden, durch die Einbeziehung einer LQC, die nahe genug an die Empfindlichkeitsgrenze ist, die es in 1 % der Test läuft1fehl. Zusammen mit den WMZ fungiert die LQC auch als ein System Eignung QC Assay Drift Zeit3verfolgen. Optimale Zellviabilität und Leistung wird durch eine Zellbank der Einweg-Aliquote Vorbereitung und Qualifizierung in neuen zellbanken basierend auf vergleichbare QC Ergebnisse3,18erreicht. Zelle und Fluorophor konjugiert Medikament Inkubationszeiten sind ebenfalls zentral für eine konsequente Testleistung, da Medikament Aufnahme mit der Höhe der Zeit erhöht, die das Medikament mit Zellen inkubiert wird. Zur Minimierung von täglichen Variabilität Medikament Aufnahme können Beispieldaten auf gepoolten Matrix Kontrollproben auf jeder Platte (z.B. den Schnittpunkt Kontrollproben in die oben beschriebene Methode) normalisiert werden. Ein weiterer wichtiger Faktor bei der Herstellung von konsistenten Daten mit dieser Methode ist die Platte Gleichförmigkeit zu überwachen und zu minimieren mögliche Randeffekte. Ein erstes Experiment gehören die Durchführung des Tests mit einer einzigen QC über die ganze Platte zwar robuster Experimente können, während Assay Validierung (z.B., Präzision und Genauigkeit)1 durchgeführt werden. Dies zeigt die Bedeutung der Platte Karte Layout33. Wie in der Platte Karte Beispiel dargestellt, platziert Qualitätskontrolle Proben auf beiden Seiten der Platte-Monitor eine Einheitlichkeit, die im Laufe der Zeit mit Levey Jennings Charts34nachverfolgt werden kann.
Während dieser Assay überwacht NAbs und andere Faktoren, die lysosomalen ERT Aufnahme hemmen können, können zusätzliche Experimente durchgeführt werden, um eine Aufnahme-Hemmung durch Antikörper zu bestätigen. Eine Möglichkeit ist, Proben mit dem Protein A/G/L, zu behandeln, die unspezifisch Immunglobulin35bindet. Wenn Proben nach Protein A/G/L Erschöpfung positiv getestet weiter, kann ein hemmender Faktor-Antikörper blockiert die Aufnahme der Droge verantwortlich sein. Die hier beschriebene Methode wurde entwickelt, um Messen Antikörper-vermittelte Aufnahme Hemmung und die positive Kontrolle und andere Tests, die Parameter noch einmal überdacht werden sollte, wenn ein hoher Prozentsatz der Thema Proben mit nicht-Antikörper hemmenden Faktoren gefunden werden.
Der Test kann auch weiter charakterisiert werden, um Fluorophore beschriftet Medikament Verkehre auf die entsprechenden zellulären Fach basierend auf das Medikament Wirkmechanismus zu demonstrieren. Im hier dargestellten Beispiel soll eine ERT CI-M6PR auf der Zelloberfläche binden und Verkehr es zu den Lysosomen. Wir berichteten zuvor die Ergebnisse mehrerer Experimente, die darauf hinweist, dass fast alle das Fluoreszenzsignal in Methode ergibt sich aus Fluorophore beschriftet ERT in den Lysosomen8beobachtet. Wir fanden, dass das Fluorophore beschriftet ERT Signal eliminiert wurde nach einer Behandlung der Zellen mit Cytochalasin B, die Verinnerlichung durch die Hemmung der Aktin Reorganisation stört. Auch zeigen Experimente, die mit Trypan blau oder verlangsamte Internalisierung externer Fluorophor abgeschreckt durch die Platzierung von Zellen bei 4 ° C, dass Fluorophore beschriftet ERT schnell verinnerlicht ist und sehr wenig Fluoreszenz aufgrund einer ERT an der Zelloberfläche gebunden ist. Lysosomale targeting wurde bestätigt durch die Visualisierung der Co Lokalisierung von pH-Sensitive Lysotracker Farbstoff mit dem Fluorophor konjugiert Medikament mit der konfokalen Mikroskopie. Eine Besonderheit für die Aufnahme durch CI-M6PR kann auch mit exogenen M6P mit beschrifteten Drogen für Rezeptorbindung konkurrieren überprüft werden. Ähnliche Experimente sollten durchgeführt werden, um die Aufnahme Kinetik und zellulären Lokalisation der Fluorophor konjugiert Drogen in anderen Tests zu überprüfen.
Diese Plattform zellbasierte Assays wurde zur NAbs für Medikamente zu studieren, die CI-M6PR Rezeptor-vermittelte Endozytose nutzen. Wir berichteten vor kurzem Ergebnisse mit dieser Assay-Plattform, die keine Korrelation zwischen der Entwicklung von einem NAb und Droge Wirksamkeit für Elosulfase Alfa36,37gezeigt. Der Assay für klinische Tests, Parameter, einschließlich Assay Sensibilität, Präzision, Selektivität, Spezifität, Droge Toleranz, Robustheit, Probe zu validieren und schneiden Punkte, sollte nach etablierten Führungen3, ausgewertet werden 4. es sollte auch beachtet werden, für lysosomale ERTs NAbs mit dem Potenzial, durch Bindung in der Nähe des Enzyms katalytische drogetätigkeit stören entwickeln kann. Im Allgemeinen betrachten wir diese Art der NAb, der eine niedrigere Priorität, da die raue sauer und proteolytische Umgebung der Lysosomen nicht günstig für Antikörper-ERT Interaktionen2,39,40Überwachung. Es ist jedoch möglich, dass proteolytischen beständig NAbs bestehen und den katalytische Teil eines Medikaments40hemmen kann. Dieser Assay Monitore Fluorophore beschriftet ERT Aufnahme zu den Lysosomen und eine Einschränkung des Tests ist die Unfähigkeit, proteolytischen beständig NAbs überwachen. Wenn diese Art der NAb basierend auf Sicherheit oder Wirksamkeitsdaten vermutet wird, sollte ein Test, der ERT Aktivität überwacht entwickelt und verwendet, um Proben zu testen.
Die Beurteilung der Immunogenität ist wichtig für das Verständnis der Auswirkungen der NAbs zur Arzneimittelsicherheit und Wirksamkeit. Die Identifizierung von NAbs in der Lage, die Hemmung in Vitro Medikament Aufnahme über CI-M6PR bietet die Möglichkeit für das Verständnis der NAb Aktivität in Vivo. Die hier vorgestellte Methode nutzt eine menschliche Zelllinie, die CI-M6PR um die Einmischung der Fluorophor konjugiert lysosomale ERT zelluläre Aufnahme Messen ausdrückt. Diese Methode wurde bereits verwendet, NAbs für mehrere ERTs lysosomale Speicherkrankheiten behandeln sollen zu überwachen. Dieser Assay-Plattform kann gelten für andere Methoden zur Untersuchung der Auswirkungen der NAbs auf biologischen Therapeutika, die zelluläre Internalisierung für ihre ordnungsgemäße Funktion benötigen.
The authors have nothing to disclose.
Die Autoren haben keine Bestätigungen.
0.22 µm filter unit, 500 mL vacuum filter flasks | Corning | CLS430769 | |
Round Bottom 96-well culture plates | Thermo-Nunclon | 163320 | |
Sterile reagent reservoirs | VistaLab | 3054-1004 | |
96 well white round bottom polystyrene microplate plate | Corning | 3605 | |
96-well Polypropylene Tubes, 8-Tube Strips | Corning | 4408 | |
Magnetic bead separator tube rack | V&P Scientific, Inc | VP 772F2M-1, VP 772F2R-2, VP 772F2R-3 | |
DynaMag -2 Magnet | Thermo Fisher Scientific | 12321D | |
DynaMag -96 Side Skirted Magnet | Thermo Fisher Scientific | 12027 | |
BD FACSCanto II Flow Cytometer | BD Biosciences | ||
BD High Throughput Sampler (HTS) | BD Biosciences | ||
BioRad TC20 Automated Cell Counter | BioRad | 1450103 | |
Microplate Shaker | VWR | 12620-928 | |
Galaxy MiniStar Microcentrifuge | VWR | C1413 | |
tissue culture CO2 incubator | Nuaire | NU-4750 | |
Biosafety cabinet | Labcono | Purifier Cell Logic + | |
Jurkat Cell Line | ATCC | TIB152™ | |
Alexa Fluor 647 Protein Labeling Kit | Thermo Fisher Scientific | A20173 | |
Dynabeads M270 Streptavidin | Thermo Fisher Scientific | 65306 | |
EZ-Link NHS-LC-LC-Biotin | Thermo Fisher Scientific | 21343 | |
RPMI-1640 1X Medium | Life Technologies | A10491-01-500mL | |
Fetal Bovine Serum (FBS) | ATCC | 30-2020 | |
Pen-Strep (100X) liquid formulation | Corning | 30-002-CI | |
1X DPBS without calcium and magnesium | Corning | 21-031-CV | |
4% Para-formaldehyde | Electron Microscopy Science | 15735-85 | |
LIVE/DEAD Fixable Violet Dead Cell Stain Kit, for 405 nm excitation | Life Technologies | L34955 | |
Tween 20 | Sigma | P1379-100mL | |
Bovine Serum Albumin | Sigma | 3059 | |
Pooled human matrix (e.g. human serum or cerebrospinal fluid) | Bioreclamation IVT | request a quote from website | |
VWR Polyester Plate Film | VWR | 60941 | |
Seal & Sample Aluminum Foil | Beckman Coulter | 538619 |