هنا نقدم الوسيط الافراج عن المقايسة ، وذلك باستخدام خط خلية سرطان الدم الجرذ القاعدية المصابة مع مستقبلات IgE الإنسان ، لمحاكاة degranulation من الخلايا التأثيرية لوحظ عادة في نوع 1 الحساسية. هذه الطريقة تحقق في النشاط البيولوجي لمسببات الحساسية بطريقة حساسة للغاية وقابلة للاستنساخ ومصممة خصيصا.
يقوم الوسيط بتحليل الغلوبولين المناعي المختبري E (IgE) بوساطة التخلص من الحبوب وإفراز الوسطاء عن طريق الخلايا التأثيرية ، مثل الخلايا السارية والباسوفيلية ، عند التحفيز مع التخفيفات التسلسلية لمسببات الحساسية المفترضة. لذلك ، تمثل هذه المقايسات أداة أساسية تحاكي عملية إزالة الجاذبية في الجسم الحي ، والتي تحدث عند التعرض لمسببات الحساسية في المرضى الحساسين أو في اختبارات وخز الجلد. بالإضافة إلى ذلك ، عادة ما يتم استخدام هذه المقايسات للتحقيق في الإمكانات المسببة للحساسية للبروتينات وتفاعلات التفاعل مع المرضى. هنا، ونحن نصف بروتوكول بسيط لمدة يومين باستخدام خط خلايا سرطان الدم القاعدي الفئران الخالدة المصابة وأنسنة مع الإنسان عالية التقارب IgE مستقبلات البلازما غشاء (FcεRI). هذا البديل من المقايسة الافراج عن الوسيط هو قوية وحساسة ، وقابلة للاستنساخ في المختبر نظام الخلية القائمة دون الحاجة إلى شل مستضد لمصفوفات صلبة. يتكون البروتوكول من الخطوات التالية: (1) تكمل تعطيل سيرا الإنسان ، (2) الحصاد ، البذر ، والتوعية السلبية للخلايا ، (3) التحفيز بالمستضد للتسبب في إطلاق الوسيط ، و (4) قياس نشاط β -hexosaminidase كبديل للوسطاء الالتهابيين المفرج عنهم ، مثل الهيستامين. يمثل المقايسة أداة مفيدة لتقييم قدرة الحساسية-IgE عبر الربط لتحريك إزالة الخلايا ويمكن تنفيذها لتوحيد مقتطفات مسببات الحساسية، لمقارنة التفاعل المرضى لمسببات الحساسية البسيطة أو الرئيسية ومستخلصات مسببة للحساسية (حبوب اللقاح، وبر القط، الخ)، للتحقيق في قوة التجانسات المسببة للحساسية، isoforms، والمتغيرات أضعاف (على سبيل المثال، hypoallergenicity)، فضلا عن آثار الليجاندس على النشاط المسبب للحساسية. تطبيق أحدث يتضمن استخدام المقايسة لمراقبة فعالية العلاج في سياق العلاج المناعي المسببة للحساسية.
تؤثر ردود الفعل فرط الحساسية من النوع الأول، التي تتميز بإنتاج الغلوبولين المناعي E (IgE) المحدد لمضاد معين، على ما يقرب من ثلث سكان العالم. وترتبط هذه التفاعلات مع العديد من مظاهر الحساسية مثل الربو والتهاب القرن ويمكن أن يؤدي حتى إلى ردود فعل الجهازية التي تهدد الحياة1. على عكس الاختبارات الحية، فإن النهج الكيميائية المناعية، مثل الفحص المناعي المرتبط بالإنزيم (ELISA)، مناسبة فقط للتحقيق في الربط المستهدف للأجسام المضادة ولكنها لا تعالج الجانب الوظيفي للبروتينات التي يمكن أن تسبب تفاعلات فرط الحساسية الفورية. يمكن أن يسبب شل مسببات الحساسية على الدعامات الصلبة (على سبيل المثال ، لوحات ELISA) تغييرات في سلامتها الهيكلية وتدمير الأسطح ذات الصلة بالحساسية2. حتى اختبارات وخز الجلد (SPT)، الأداة الأكثر شيوعا لتأكيد التوعية ضد بعض المواد المسببة للحساسية، لها حدودها فيما يتعلق بالكشف عن حساسية الطعام بوساطة IgE أو توافر مسببات الحساسية3،4. من أجل العثور على طريقة أخلاقية ومحددة للغاية وحساسة وفعالة من حيث التكلفة لاختبار الفعالية البيولوجية لمسببات الحساسية للتسبب في رد فعل فرط الحساسية من النوع الأول ، تم إنشاء ما يسمى بمقايسات إطلاق الوسيط.
يعتمد مبدأ هذه المقايسات على الأحداث التي تلي مرحلة التوعية والقدرة المصاحبة ل IgE على الارتباط بالسلسلة α لمستقبلات التقارب العالية المعبر عنها على سطح الخلايا التأثيرية ، مثل الخلايا السارية والباصوفيلية. يتم إنتاج IgE بشكل رئيسي عن طريق خلايا البلازما في الأنسجة اللمفاوية المرتبطة بالغشاء المخاطي. على الرغم من أنه هو الغلوبولين المناعي الأقل وفرة (حوالي 0.05٪ في الأفراد غير التأتبيك) في الدم، فإنه يمتلك نشاطا بيولوجيا مرتفعا بشكل غير عادي كونه السبب الرئيسي لأعراض الحساسية. يمكن أن يزيد نصف عمر IgE من 2-3 أيام إلى عدة أسابيع وحتى أشهر عندما يرتبط بمستقبلاته على الخلايا التأثيرية. الربط اللاحق لمستضد للمنطقة المتغيرة من اثنين من جزيئات IgE المرتبطة بالمستقبلات يؤدي إلى ربطها عبر تليها تحريض سلسلة إشارات المصب في الخلية التأثيرية مما يؤدي إلى التحلل وإطلاق العديد من الوسطاء المؤيدين للالتهابات مما تسبب في توسع الأوعية ، مثل الهستامين ، سيرين بروتياز (على سبيل المثال ، تريبتاز) ، والبروستاغلاندين5و6و7. إفراز السيتوكينات مثل إنترلوكين 4 (IL-4) و IL-13 هي المسؤولة عن الحفاظ على التهابات T المساعد 2 (Th2) استجابة والتحول فئة من الخلايا B إلى خلايا البلازما المنتجة IgE5,8,9. من ناحية أخرى، صدر thromboxane يسبب التهاب القصبات الهوائية، وleukotrienes تحفيز تقلص العضلات على نحو سلس، فضلا عن تسرب الأوعية الدموية، وتلعب دورا حاسما في التهاب مجرى الهواء مما يؤدي إلى الربو أو التهاب الأنف التحسسي10،11.
وقد أنشئت أدوات بحثية لتحليل معظم الوسطاء المذكورين أعلاه، وإن كان ذلك مع بعض العيوب الرئيسية. المقايسات تريبتاز هي النهج السريرية المناسبة لقياس الحساسية المفرطة الجهازية من خلال تنشيط الخلايا الصاري ولكن حساسيتها وخصوصية في تشخيص الحساسية غير دقيقة جدا بالمقارنة مع الطرق القياسية الذهب مثل SPT. من ناحية أخرى، لا يمكن أن تكون مقايسات السيستينيل لليوكوتيرين قادرة على تشخيص الحساسية β-اللاكتام أو الأدوية المضادة للالتهابات غير الستيرويدية12. وقد وضعت بالفعل بروتوكولات لقياس الهيستامين كوسيط رئيسي صدر في ردود الفعل التحسسية في الستينات. مرة واحدة صدر في الدم المحيطي, الهستامين هو المتدهورة على الفور من قبل ميثيل ترانسفيراسيس الهيستامين مما أدى إلى نصف عمر البلازما من بضع دقائق فقط, مما يجعل تحليلها تحديا كبيرا13. وبصرف النظر عن عدم استقرارها ، فقد ثبت أن مراقبة الهيستامين لديها خصوصية وحساسية منخفضة لحساسية الدواء وكذلك البروتينات الغذائية التجارية وسموم الدبابير12.
في المختبر نماذج مع خطوط الخلية التأثيرية وقد أدخلت كبديل لإجراءات كثيفة العمالة من العزل وزراعة basophils من المرضى الذين يعانون من الحساسية لإجراء المقايسات الإفراج. لذلك ، تم إنشاء سرطان الدم القاعدي للفئران – (RBL-) باستخدام خط الخلية RBL-2H33. وبما أن خط الخلية هذا غير قادر على ربط IgE البشري ، فقد تم إصابة أول مرة α β γ من مستقبلات غشاء البلازما IgE البشري (FcεRI). وقد تم توليد عدة استنساخ واختبارها لمستويات التعبير وتجانس سلسلة α البشرية، والتي ظهر استنساخ RBL-30/25 كمرشح واعد للاختبار في المختبر. تم اختبار سلسلة الإشارات الناجمة عن تنشيط مستقبلات المستنسخة المصابة عن طريق مقايسات تعبئة الكالسيوم. كمؤشر على إزالة التشجرات وبديل لإطلاق الهيستامين ، تم قياس إنزيم الليسوسومات β -hexosaminidase ، والذي يتمتع بميزة كبيرة تتمثل في استقرار أعلى14. وسيط الإفراج باستخدام خلايا RBL-30/25 تصل إلى 100٪ ، وبالتالي، يستخدم لاختبار سيرا المستمدة من مرضى الحساسية. تم اختبار المقايسة لإطلاق سراح الوسيط بعد تحدي الخلايا الحساسة مع مقتطفات مسببات الحساسية التجارية. وأدى ذلك إلى أن هناك تباين هائل في تكوين (تصل إلى 60 أضعاف فيما يتعلق بمحتوى البروتين الكلي) من مقتطفات مسببات الحساسية المستمدة من مختلف الشركات المصنعة وتستخدم لتشخيص (على سبيل المثال، SPT) أو النهجالعلاجية 3،15،16.
هنا، ونحن نقدم وصفا مفصلا للبروتوكول RBL لإجراء اختبار الافراج عن الوسيط باستخدام المصل من المتبرعين بالحساسية. أثناء التوعية السلبية ، يتم التقاط IgE في المصل من خلال مستقبلات FcεR1 عالية التقارب المعبر عنها على سطح الخلايا القاعدية. عند تحفيز المستضد ، ترتبط IgEs الملزمة الخاصة بالمضاد عبر ، مما يؤدي إلى إزالة الخلايا وإطلاق الوسيط β-hexosaminidase. يتم قياس نشاط β-hexosaminidase في وقت لاحق باستخدام ركيزة مناسبة. بالنسبة للمقاايسة، تم استخدام خلايا huRBL-2H3، و يطلق عليها huRBL في البروتوكول التالي. يصف البروتوكول سلسلة تمييع مستضد قياسية مع 8 خطوات مخففة 1:10 تتراوح بين 1 ميكروغرام / مل إلى 0.1 pg /mL من مسببات الحساسية.
وصف هنا هوربل الخلية القائم على اختبار الافراج عن وسيط هو وسيلة قوية التي يمكن بسهولة تنفيذها وتنفيذها في أي مختبر. والشرط الوحيد هو أن الخلايا تحتاج إلى أن تزرع في ظروف معقمة. يتم استخدام المقايسة لتقييم احتمال وجود مصدر مسبب للحساسية أو مسبب للحساسية لاستحضار المرضى ‘IgE-crosslinking وإزالة الجاذبية القاعدية17. يمكن بسهولة تكييف المقايسة مع أي مصدر مسبب للحساسية أو مسبب للحساسية طالما أن مصل المريض مع مستوى عال من IgE محددة ، مع الاعتراف بحساسية الاهتمام ، متاح. من المستحسن إجراء فحص صلاحية الخلية بالإضافة إلى المقايسة الإفراج الوسيط من أجل حساب أي آثار السامة للخلايا المحتملة التي قد تؤدي إلى ضعف أداء الفحص. قد يكون هذا بسبب عدم اكتمال تعطيل المكمل للسيرا أو غيرها من الآثار السامة للخلايا المشتقة من المصل. حتى المستضد نفسه ، على سبيل المثال ، بسبب النشاط البروتيوليك / الأنزيمي ، يمكن أن يضر بخلايا huRBL. نحن عادة ما تستخدم اختبار صلاحية الخلية مع MTT (3-(4,5-ديميثيلثيازول-2-yl)-2,5-ديفينيلتيترازوليوم بروميد) لتقييم الآثار السامة للخلايا المحتملة. يمكن إجراء المقايسة بسهولة مع خلايا huRBL المتبقية بعد جمع ونقل الخلايا الفائقة (انظر الخطوة 6.3. من البروتوكول). بالمقارنة مع الأساليب الكيميائية المناعية الأخرى ، مثل ELISAs والنشاف الغربي ، لتحديد الإمكانات المسببة للحساسية إما لمسببات الحساسية الفردية أو المستخلصات المعقدة على أساس ارتباط مسببات الحساسية – IgE ، يمكن لهذا الفحص أن يكشف ليس فقط ربط IgE لمسببات الحساسية ولكن يمكنه أيضا قياس وظائف كل من IgE البشرية والمواد المسببة للحساسية ، لاستفزاز إزالة البقعالقاعدية بوساطةIgE 18 . وهكذا، فإنه يمكن أن تساعد في دراسة شدة أعراض الحساسية في الجسم الحي السابق باستخدام سيرا المرضى. ويقال إن المقايسة أكثر اتساقا وكفاءة من اختبارات الحساسية المفرطة الجلدية السلبية الكلاسيكية لأن المقايسة تستخدم خلايا RBL-2H3 ، والتي يسهل التعامل معها نسبيا وتنتج تباينا أقل في النتائج مقارنة بالخلايا الأولية ، مثل الخلايا السارية أو القاعديات البشرية19،20. بالإضافة إلى ذلك ، يوفر الفحص تمثيلا جيدا للنشاط البيولوجي لمسببات الحساسية ويمكن أن يقدر بدقة إجمالي محتوى مسببات الحساسية في عينة معقدة معينة3. لاستكشاف أخطاء بعض الخطوات في البروتوكول الرجاء الرجوع إلى الجدول 1.
وفيما يتعلق بتطبيق هذه النسخة من المقايسة الافراج عن الوسيط، وقد استخدمت في الغالب لأغراض البحث ولكن أيضا لتوحيد مقتطفات مسببة للحساسية على أساس نشاطها البيولوجي. ويشمل ذلك تحليل دفعات مختلفة من حلول العلاج الوقائي الوقائي الوقائي، وحل اختبار الاستفزاز، فضلا عن المستخلصات المستخدمة للعلاج المناعي الخاص بالمواد المسببة للحساسية؛ كما هو مبين لحبوب اللقاح، وبر القط، عث الغبار المنزل، ومستخلصات الفول السوداني، وكذلك سم النحل3،17،21. يمكن تطبيق هذه التقنية خاصة في تشخيص الحساسية الغذائية ، حيث يمكنها اكتشاف كميات ضئيلة من المكونات المسببة للحساسية في المنتجات الغذائية المعقدة مثل الفول السوداني والحليب والقمح والبيض22. في هذا الصدد ، كما تم الإبلاغ عن أداة قيمة لتقييم الحساسية من المواد المسببة للحساسية الغذائية الحيوانية ، مثل tropomyosins ، ويمكن أن تساعد في التمييز بين المواد المسببة للحساسية قوية من المواد غير المسببة للحساسية23. كأداة بحثية ، يتم استخدام المقايسة لدراسة تأثير معالجة الأغذية وكذلك لتقييم تأثير الربط ليغاند لمسببات الحساسية وتأثيرها على الحساسية24،25. على سبيل المثال ، تبين أن ربط Bet v 1 إلى ligands لا يؤثر على الربط المتبادل بين مسببات الحساسية IgE ، على الرغم من أنه تسبب في زيادة استقراره الحراري والبروتيوليكي25. يمكن استخدام المقايسة لمقارنة التفاعل المريض لمسببات الحساسية البسيطة والرئيسية، وكذلك للتحقيق في التفاعل المتبادل من المثليات المسببة للحساسية وisoforms، كما هو مبين في مثالنا باستخدام بيت الخامس 1 ومسببات الحساسية الغذائية المثلية كور 1 (الشكل 3). فيما يتعلق isoforms مسببات الحساسية، تم استخدام المقايسة الافراج عن وسيط لتحديد مسببات الحساسية الرئيسية أمب A1.01 كما isoform IgE التفاعلية أقوى في حبوب اللقاح ragweed (أمبروزيا artemisiifolia). وبالمقارنة، فإن اثنين آخرين من isoforms المحددة في مقتطفات حبوب اللقاح ragweed، أمب 1.02 وامب 1.03، وأظهرت انخفاض التفاعل للمرضى ‘IgE26.
في السنوات الأخيرة ، تم تطبيق المقايسة لدراسة المركبات المضادة للحساسية المحتملة والمتغيرات الجديدة هيبوالرجينيك من المواد المسببة للحساسية ، مما يساعد في تحديد المرشحين المناسبين للعلاج المناعي الخاص بحساسية27،28. نهج جديد آخر هو استخدام المقايسة لرصد فعالية العلاج في سياق العلاج المناعي الخاص بحساسية. في هذا الصدد ، طورت مجموعتنا البحثية نظام تثبيط فحص huRBL ، والذي يرتبط بشكل جيد مع انخفاض درجة أعراض المريض أثناء العلاج المناعي الخاص بالمواد المسببة للحساسية29. كما تم اقتراح المقايسة لدراسة الآثار المثبطة للمناعة من TGFβ1 على الحط من حساسية الناجمة عن IgE بوساطة30.
القيود المفروضة على المقايسة هي أنه على الرغم من أن خلايا huRBL تمتلك بعض ميزات الخلايا الصارية أو الخلايا القاعدية ، إلا أنها لا تحاكي تماما الوظيفة الطبيعية لهذه الخلايا التأثيرية. على سبيل المثال، الخلايا الصاري تعبر على نطاق واسع عن مستقبلات التعرف على نمط مستقبلات مثل حصيلة 4 (TLR4)، اللازمة للتعرف على مسببات الأمراض، في حين أنها قاصرة تماما في خلايا RBL-2H331. بسبب هذا الاختلاف في الأداء الوظيفي ، لا يحاكي الفحص تماما الوضع الواقعي ، والذي يجب أن يوضع في الاعتبار عند تفسير البيانات. بالإضافة إلى ذلك ، بما أن خلايا huRBL هي خلايا باسوفيليا سرطانية ، فإن التغيرات في ظروف الثقافة والزرع المطول يمكن أن تؤدي إلى اختلافات في المناطق المحيطة تؤدي إلى نتائج متغيرة بين مختبرات مختلفة20. جانب آخر هو اختيار تركيز مسببات الحساسية التي يجب أن تؤخذ في الاعتبار عند تكييف هذه الطريقة لأن تركيزات مسببات الحساسية العالية قد تؤدي إلى إزالة الحبوب بوساطة غير IgE بسبب وجود كميات عالية من البروتياز أو السمومالداخلية 18. القيود الأخرى هي الاعتماد على سيرا الإنسان مع مستويات IgE محددة عالية نسبيا (RAST فئة 5-6)، والحاجة إلى نظم زراعة الخلايا، والتي لا تزال عقبة تحتاج إلى التغلب عليها من أجل تنفيذ هذه التقنية في الروتين السريري اليومي.
وبصرف النظر عن هذه القيود، يمثل فحص huRBL أداة بحثية قيمة لتشخيص وعلاج أمراض الحساسية ويمكن استخدامها في مجموعة واسعة من التطبيقات.
The authors have nothing to disclose.
ويود المؤلفون أن يشكروا البروفيسور الدكتور ستيفان فيثس من قسم علم الأمراض الجزيئية، معهد بول إيرليش، لانغن، ألمانيا، على توفير خلايا RBL المؤنثة/FcεRI-transfected وعلى موافقته على كتابة ورقة منهجية البحث هذه. نود أن نشكر الأستاذة الدكتورة فاطمة فيريرا على تقديمها تعليقات ممتازة. كما نود أن نشكر البروفيسور الدكتور رونالد فان ري والدكتور جاب أكرداس من قسم المناعة التجريبية، المراكز الطبية بجامعة أمستردام، موقع AMC، أمستردام، هولندا، لإعطاء موافقتهم على نشر البيانات التمثيلية المقدمة في هذه الورقة الأساليب، والتي تم إنشاؤها في سياق المشروع BM4SIT – الابتكارات للحساسية (www.BM4SIT.eu). وقد تم دعم عمل المؤلفين من قبل صندوق العلوم النمساوي (المشروع P32189)، من قبل جامعة سالزبورغ الأولوية برنامج الحساسية والسرطان BioNano مركز البحوث، وبرنامج الدكتوراه الحصانة في السرطان والحساسية-ICA بتمويل من صندوق العلوم النمساوي (FWF W01213)، ومشروع BM4SIT (رقم المنحة 601763) من الاتحاد الأوروبي البرنامج الإطاري السابع FP7.
4-Methylumbelliferyl N-acetyl-β-D-glucosaminide | Sigma | M2133 | |
96-well plate for huRBL cells (Nunc MicroWell 96-Well, Nunclon Delta-treated, flat-bottom microplate) | ThermoFisher Scientific | 167008 | |
96-well plate for substrate solution and cell supernatant (Greiner Bio-One non-treated 96-well microplates) | Fisher Scientific | 655101 | |
Bovine serum albumin (BSA) | Sigma | 10735078001 | |
Citric acid | Applichem | 131018 | |
Dulbecco's phosphate-buffered saline (DPBS without calcium and magnesium) | Sigma | D8537 | |
G418 | Sigma | A1720 | |
Glycine | Applichem | A3707 | |
Heat-inactivated fetal calf/bovine serum (FCSi) | Sigma | F0804 | |
L-Glutamine (200 mM) | Sigma | G7513 | |
Minimum Essential Medium Eagle with Alpha Modification, with ribonucleosides, deoxyribonucleosides and sodium bicarbonate, without L-glutamine, liquid, sterile-filtered, suitable for cell culture | Sigma | M8042 | |
Opti-MEM reduced serum medium, GlutaMAX supplement | Gibco/ThermoFisher Scientific | 51985034 | |
Penicillin-Streptomycin (10K units Pen. 10 mg/mL Strep.) | Sigma | P4333 | |
Sodium chloride (NaCl) | Applichem | A2942 | |
Sodium hydrogen carbonate (NaHCO3) | Applichem | 131638 | |
Triton X-100 | Sigma | X100 | |
Trypsin-EDTA | Sigma | 59418C | |
Tyrode’s salt | Sigma | T2145 |