Summary

Detección y cuantificación del péptido relacionado con el gen de la calcitonina (CGRP) en plasma humano mediante un ensayo inmunoabsorbente modificado ligado a enzimas

Published: June 16, 2023
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Summary

Los datos publicados relacionados con las concentraciones de péptidos relacionados con el gen de la calcitonina (CGRP) en el plasma humano son inconsistentes. Estas inconsistencias pueden deberse a la falta de una metodología estandarizada y validada para cuantificar este neuropéptido. Aquí, describimos un protocolo validado de ensayo inmunoabsorbente ligado a enzimas (ELISA) para purificar y cuantificar CGRP en plasma humano.

Abstract

El péptido relacionado con el gen de la calcitonina (CGRP) es un neuropéptido vasoactivo que desempeña un papel putativo en la fisiopatología de las migrañas y puede ser un candidato para el estado de biomarcador. CGRP se libera de las fibras neuronales tras la activación e induce inflamación neurogénica estéril y vasodilatación arterial en la vasculatura que recibe inervación eferente del trigémino. La presencia de CGRP en la vasculatura periférica ha estimulado las investigaciones para detectar y cuantificar este neuropéptido en el plasma humano mediante ensayos proteómicos, como el ensayo inmunoabsorbente ligado a enzimas (ELISA). Sin embargo, su vida media de 6,9 min y la variabilidad en los detalles técnicos de los protocolos de ensayo, que a menudo no se describen completamente, han producido datos ELISA CGRP inconsistentes en la literatura. Aquí, se presenta un protocolo ELISA modificado para la purificación y cuantificación de CGRP en plasma humano. Los pasos del procedimiento incluyen la recolección y preparación de muestras, la extracción utilizando un sorbente polar como medio de purificación, pasos adicionales para bloquear la unión no específica y la cuantificación a través de ELISA. Además, el protocolo ha sido validado con experimentos de pico y recuperación y linealidad de dilución. Este protocolo validado se puede utilizar teóricamente para cuantificar las concentraciones de CGRP en el plasma de individuos no solo con migraña, sino también con otras enfermedades en las que CGRP puede desempeñar un papel.

Introduction

El péptido relacionado con el gen de la calcitonina (CGRP) es un neuropéptido de 37 aminoácidos que está presente en fibras neuronales con localización perivascular, así como en tejidos no neuronales. Las dos formas de CGRP, α- y β-CGRP, comparten más del 90% de homología y comparten funciones fisiológicas; sin embargo, la αCGRP se encuentra en el sistema nervioso central y periférico, mientras que la βCGRP se encuentra en el sistema nervioso entérico 1,2. Tras la activación de los nociceptores y la exocitosis dependiente de calcio, CGRP se libera de las neuronas, induciendo inflamación neurogénica estéril que involucra vasodilatación arterial y extravasación de proteínas plasmáticas 3,4,5,6,7. A partir de aquí, CGRP aparece en los vasos postcapilares y puede ser un biomarcador para enfermedades que causan activación nociceptiva aferente, como la migraña 8,9,10,11. Cabe destacar que CGRP también ha sido implicado en COVID-19 a través de su papel en la angiogénesis y la modulación inmune, y puede predecir la evolución desfavorable de la enfermedad12,13. Por lo tanto, un protocolo para la cuantificación precisa de CGRP en plasma humano podría tener un valor amplio.

La mayor atención se ha prestado quizás al papel de CGRP en la migraña. Sobre la base de estudios preclínicos y clínicos, CGRP se ha presentado como un posible biomarcador para la migraña y como un objetivo para el tratamiento 3,4,5,6,7,8,9,10. Algunos estudios han encontrado una elevación de CGRP en cohortes con migraña episódica en relación con los participantes control10,14,15. El éxito de los inhibidores de CGRP en ensayos clínicos para el tratamiento de la migraña parece implicar CGRP elevada como un factor causal para las migrañas. Sin embargo, no todos los investigadores han corroborado estos resultados16,17,18,19. Además, el papel de CGRP en los síntomas de migraña sin dolor de cabeza aún no se ha dilucidado; el trabajo actual fue motivado por el deseo de comprender el papel de CGRP en los síntomas vestibulares de la migraña.

Los datos inconsistentes de inmunoensayo CGRP en la literatura podrían deberse a varias razones. En primer lugar, la vida media de CGRP en la vasculatura periférica es de 6,9 min 20, debido a la actividad de las serina proteasas 21, enzimas degradadoras de insulina y otras metaloproteasas 22, endopeptidasas neutras 23 y enzima convertidora de endotelina-1 24. En segundo lugar, los detalles técnicos variables de los inmunoensayos utilizados para cuantificar CGRP no se describen completamente en dichos estudios. Finalmente, la falta de estandarización de la metodología de inmunoensayo complica aún más el panorama.

Este artículo describe un protocolo de ensayo inmunoabsorbente ligado a enzimas modificado (ELISA) que permite la purificación y cuantificación precisa de α y βCGRP en plasma humano. Los anticuerpos del kit no son reactivos cruzados con amilina, calcitonina o sustancia P. Este protocolo ha sido sometido a los experimentos de validación necesarios, como el pico y la recuperación y la linealidad de la dilución, cuyos datos se presentan aquí. Tal protocolo ELISA CGRP que ha sido objeto de validación no ha sido descrito previamente en la literatura. Este protocolo se puede utilizar para cuantificar CGRP en plasma humano en el contexto de la migraña, así como cardiológicas2,25, dermatológicas 26, obstétricas 27, reumatológicas28,29, musculoesqueléticas 30,31, endocrinas 32,33 y virales12,13 en las que CGRP ha sido implicada.

Protocol

Este protocolo se desarrolló utilizando muestras de plasma humano de individuos consentidos con la aprobación de la Junta de Revisión Institucional de Johns Hopkins (NA_00092491). 1. Recogida y preparación de muestras Recolectar 5 ml de sangre total de la vena antecubital mediante métodos estándar de venopunción34 en un tubo de recolección de ácido etilendiaminotetraacético (EDTA) vacutainer de 6 ml. Agregue 0.5 ml…

Representative Results

Hay varios pasos clave en el protocolo que deben destacarse. En primer lugar, la aprotinina, un inhibidor de la serina proteasa, debe agregarse a las muestras de sangre total inmediatamente después de la recolección para evitar una mayor degradación enzimática de CGRP. Se ha demostrado que las serina proteasas desempeñan un papel en el metabolismo de CGRP, y un estudio previo también ha utilizado aprotinina en la cuantificación de CGRP en humanos21,35. Si …

Discussion

Este artículo describe un protocolo validado que permite la detección y cuantificación de CGRP en plasma humano. Este protocolo se sintetizó después de que se descubriera que los kits comerciales de ELISA CGRP no cuantificaban con precisión esta molécula. Después de establecer un protocolo de preparación de muestras y una curva estándar válida, los experimentos de pico y recuperación y linealidad de dilución mostraron que el porcentaje de recuperaciones fue mucho menor de lo esperado. Se encontraron resultad…

Disclosures

The authors have nothing to disclose.

Acknowledgements

Nos gustaría agradecer a Robert N. Cole, Lauren R. DeVine y Marcos Iglesias por sus útiles discusiones sobre este protocolo. Esto fue apoyado en parte por fondos de la American Otological Society (Fellowship Grant, PSK), la American Hearing Research Foundation (90066548/90072266, JPC) y el National Center for Advancing Translational Sciences (NCATS), un componente de los Institutos Nacionales de Salud (NIH), y NIH Roadmap for Medical Research (UL1 TR003098, NSF). El contenido de la publicación es responsabilidad exclusiva de los autores y no representa necesariamente la opinión oficial del Johns Hopkins ICTR, NCATS o NIH.

Materials

1.7 mL Safeseal microcentrifuge tube Sorenson Bioscience, Inc. 11510
99% methanol ThermoFisher Scientific L13255.0F
15 mL conical centrifuge tube Falcon 14-959-49B
2 mL round bottom sterile cryovials CRYO.S 122263
4% acetic acid ThermoFisher Scientific 035572.K2
6.0 mL Vacutainer EDTA collection tube BD 367863
Allegra 64R benchtop centrifuge Beckman Coulter, Inc. 367586
Aprotinin VWR 76344-814
CGRP (human) ELISA kit Bertin Bioreagent A05481
CGRP stock Bertin Bioreagent
EIA Buffer Bertin Bioreagent A07000
Ellman's Reagent Bertin Bioreagent A09000_49+1
Multichannel pipettes ThermoFisher Scientific 4661180N
Oasis HLB 3 cc Vac Cartridges Waters WAT094226
Orbital Shaker Bellco 7744-01010
Precision micropipettes ThermoFisher Scientific F144055MG
SpectraMax M Series Multi-Mode Microplate reader Molecular Devices Part Number M2
TBS/Fish Gelatin Bioworld, from Fischer Scientific 50-199-167
Ultrapure water ELISA Grade Bertin Bioreagent A07001
Vacufuge plus – Centrifuge Concentrator Eppendorf 22820109
Wash Buffer Bertin Bioreagent A17000

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Krishnan, P. S., Zamuner, F. T., Jenks, C. M., Xie, J. Y., Zhang, L., Lehar, M., Fedarko, N. S., Brait, M., Carey, J. P. Detection and Quantification of Calcitonin Gene-Related Peptide (CGRP) in Human Plasma Using a Modified Enzyme-Linked Immunosorbent Assay. J. Vis. Exp. (196), e64775, doi:10.3791/64775 (2023).

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