The Journal of Visualized Experiments (JoVE) is a peer reviewed, PubMed-indexed video journal. Our mission is to increase the productivity of scientific research.
This translation into Norwegian was automatically generated through Google Translate.
English Version | Other Languages
1Chemistry Research and Development, Luminex Corporation, 2Global Marketing, Luminex Corporation
Baker, H. N., Murphy, R., Lopez, E., Garcia, C. Conversion of a Capture ELISA to a Luminex xMAP Assay using a Multiplex Antibody Screening Method. J. Vis. Exp. (65), e4084, doi:10.3791/4084 (2012).
Enzymet-koblede immunsorbent analyse (ELISA) har lenge vært det viktigste verktøyet for påvisning av analytter av interesse i biologiske prøver for både livet forskning og klinisk diagnostikk. Imidlertid har ELISA begrensninger. Det er vanligvis utført i en 96-brønns mikroplate, og brønnene er belagt med fangst antistoff, som krever en relativt stor mengde prøve å fange en antigen av interesse. Det store arealet av brønner og hydrofobe binding av fangst antistoff kan også føre til ikke-spesifikk binding og økt bakgrunn. I tillegg fleste ELISAs avhengige av enzymet-mediert forsterkning av signal for å oppnå rimelig følsomhet. Slik forsterkning er ikke alltid lineær og kan dermed skew resultater.
I de siste 15 årene har en ny teknologi dukket som gir fordelene ved ELISA, men også gir høyere gjennomstrømning, økt fleksibilitet, redusert prøvevolum, og lavere kostnad, med en lignende wo1 rkflow, to. Luminex xMAP Technology er en mikrosfære (perle) matrise plattformen muliggjør både monoplex og multiplekse analyser som kan brukes til både protein og nukleinsyre applikasjoner 3-5. Perlene har fangst antistoffet kovalent immobilisert på et mindre areal, som krever mindre fangst antistoff og mindre prøvevolumer, sammenlignet med ELISA, og ikke-spesifikk binding er betydelig redusert. Mindre prøvevolumer er viktig når man arbeider med å begrense prøver som cerebrospinalvæske, leddvæsken, etc. 6. Multipleksing analysen reduserer ytterligere prøvevolum krav, slik at flere resultater fra en enkelt prøve.
Nylige forbedringer av Luminex inkluderer: den nye MAGPIX systemet, en mindre, rimeligere, enklere å bruke instrument; Low-Konsentrasjon Magnetic MagPlex Mikrokuler som eliminerer behovet for kostbare filter plater og kommer i en arbeidsgruppe konsentrasjon bedre egnet for analysen utvikling oglav gjennomstrømning, og det xMAP Antistoff Coupling (ABC) Kit, som inkluderer en protokoll, reagenser og forbruksmateriell nødvendig for kobling perler til fangst antistoff av interesse. (Se Materialer seksjon for en detaljert liste over kit innhold.)
I dette forsøket, konverterer vi en pre-optimalisert ELISA-analysen for TNF-alfa cytokin til xMAP plattformen og sammenligne resultatene av de to metodene 7-11. TNF-alfa er en biomarkør som brukes ved måling av inflammatoriske responser hos pasienter med autoimmune sykdommer.
Vi begynner ved å koble fire kandidat fangst antistoffer mot fire forskjellige mikrosfære sett eller regioner. Når det blandes sammen har disse fire settene tillate samtidig testing av alle fire kandidater med fire separate brannvarslere antistoffer for å finne den beste antistoff par, lagring reagenser, utvalg og tid. To xMAP analysene blir deretter konstruert med de to mest optimale antistoff par og deres prestasjoner ersammenlignet med den opprinnelige ELISA-analysen i forhold til signalstyrke, dynamisk omfang, og følsomhet.
I. reagensklargjøring
II. Assay Setup
III. Antistoff Screening
IV. xMAP Funksjonell Assay
V. ELISA-analysen
VI. Representative Resultater
Denne protokollen viser hvordan en typisk ELISA kan konverteres til xMAP plattformen mens utnytte multipleks evne av teknologien for å raskt optimalisere analysen. ELISA brukes i dette eksemplet var Human Tumor nekrose faktor-alfa (TNF-α) DuoSet ELISA kit fra R & D Systems (R & D Part # DY210).
I tillegg til antistoff paret følger med settet, ble tre andre antistoff par fra ulike kilder (se Materials tabellen) evaluert samtidig med xMAP plattformen. FoUr av antistoffer ble utpekt som capture antistoffer og ble koplet til MagPlex lav konsentrasjon Mikrokuler. De fire andre antistoffer ble utpekt som deteksjon antistoffer; tre av disse ble kjøpt som biotin-koplet og den fjerde ble biotinylated som beskrevet i protokollen.
Antistoffene for denne studien ble valgt basert på tilgjengelighet og leverandør. Men i praktisk setting, bør antistoffer velges basert på den enkelte brukers preferanser og tidligere resultater erfaring med at antistoff. Selv om dette eksperimentet ikke teste hensiktsmessigheten av et antistoff som fangst antistoff mot deteksjon antistoff, kan denne protokollen enkelt endres til det formålet.
De Luminex xMAP analysene ble utført som en multiplex å evaluere alle fire fangst antistoffer som en blanding, ved å kombinere fire sett med TNF-α-antistoff koblet MagPlex mikrosfærer. Fangststørrelsene antistoffer ble evaluert med hver av de firebiotinylated deteksjon antistoffer individuelt, slik at samspillet av en oppdagelse antistoff med hver av de fire fange antistoffene kan fastsettes samtidig. Fire slike analyser, utført parallelt, bestemmes interaksjonene mellom alle fire detection antistoffer med alle fire fangst antistoffer. Figur 1 viser de komparative dataene fra disse screening-analyser.
Resultatene indikerte at antistoff paret fra R & D Systems DuoSet utføres best med en resulterende respons ved 6183 Median fluorescensintensitet (MFI) enheter. Det ble også observert at påvisning antistoffer fra Millipore (86% av FoU-antistoff par respons) og Abcam (67%) gitt en rimelig reaksjon i xMAP analysen, når kombinert med R & D Systems fangst antistoff. Fangststørrelsene antistoffer fra Abcam, Millipore og Novus produsert en mindre ønskelig respons i xMAP analysen.
Det er viktig å merke seg at PURposere med denne studien er ikke nødvendigvis å markere forskjeller mellom spesielle antistoffer eller leverandører, men bare for å illustrere at det er observerbare forskjeller i ytelsen sin når den brukes under lignende forhold, og at xMAP plattformen kan tilby en effektiv metode for å bedømme disse forskjellene.
The R & D Systems DuoSet protokollen ble brukt til å sammenligne de fire antistoff parene i en ELISA-format. The R & D Systems protokollen ble brukt med alle antistoff parene fordi det er reflektert av typiske ELISA protokoller mye brukt i dag og det er analogt til protokollene som brukes med xMAP teknologi. ELISA tester viste at antistoff paret fra FoU Systems igjen ga de beste resultatene (Figur 2). Antistoffet pair fra Abcam produsert ingen respons og antistoff pairer fra Millipore og Novus produsert beskjedne svar.
For å kunne vurdere eventuelle variasjoner i antistoff reaktivitet med standard, alle fire antibody parene ble testet med tre forskjellige rekombinante TNF-alfa protein standarder, fra tre forskjellige leverandører (se Materials tabellen). Dataene i figur 2 viser at de rekombinante TNF-alfa protein standarder fra de tre leverandørene ga tilsvarende resultater.
Den TNF-α protein fra FoU Systems ble brukt til å generere standard kurver med ELISA (Tabell 1) og xMAP analysene (tabell 2 og 3). Mens ELISA-analysen ble gjort med R & D Systems antistoff par, utnyttet de xMAP analysene i R & D Systems fangst antistoff og enten påvisning antistoff fra R & D Systems eller Millipore. Den TNF-α protein fra FoU Systems ble fortynnet til å produsere en rekke konsentrasjoner fra 8000 til 4 pg / ml. Bare antistoffet paret fra FoU Systems produseres det forventede utfallet i xMAP analysen, med en respons> 20 000 MFI, som vist i Tabell 2 ogFigur 3. Da deteksjon antistoff fra Millipore ble brukt med xMAP Assay i stedet for R & D Systems påvisning antistoff (tabell 3), responsen (6000 MFI) var om lag 30% av responsen oppnådd med påvisning antistoff fra R & D Systems, som vist i Figur 3.
Dataene i tabell 1 representerer standardkurven av ELISA, som hadde en produsentens anbefalte TNF-α rekke 16-1000 pg / ml. Denne serien var svært begrenset fordi OD i 1000 pg / ml var litt større enn 2 OD enheter og spektrofotometer er i stand til å måle over 3 OD. På grunn av grensen med spektrofotometer, var det ikke mulig å øke omfanget av ELISA-analysen videre. I tillegg dataene i tabell 1 indikerer at FoU Systems DuoSet ELISA er ikke i stand til å oppdage TNF-α ved konsentrasjoner langt mindre enn 16 pg / ml. På den annen side er xMAP analysen stand til å måleing TNF-α ved en konsentrasjon på mindre enn 7,8 pg / ml med fangst antistoff fra FoU Systems kombinert med påvisning antistoff fra enten FoU Systems eller Millipore.
Den dynamisk rekkevidde og følsomhet for begge metoder er bedre illustrert når plottet i en log-log skala (figur 4). Et klart skille mellom skråningen av ELISA svar og svarene fra xMAP analysene kan sees som ytterligere indikerer en mer begrensende kapasitet for påvisning av TNF-α med ELISA, med både høyere og lavere konsentrasjoner.
Grensene for deteksjon (LOD) for de to funksjonelle TNF-alfa xMAP analysene ble anslått ved å identifisere den laveste TNF-α konsentrasjonen med en observert respons nivå (MFI) større enn bakgrunnen, pluss tre ganger sin standardavvik (SD). For å oppnå statistisk signifikans, replikerer seks ble brukt til å bestemme SD for både xMAP og ELISA metoder. Tesse estimater av LOD er optimistiske og skal gi en "best-case" scenario, med den forståelse at i normale driftsforhold bare to eller tre gjentak vil bli brukt. I tabell 2, kan det observeres at når du bruker R & D Systems par, den laveste TNF-α konsentrasjon på 3,91 pg / ml produsert en respons på 66 MFI, som er større enn responsen i bakgrunnen + 3SD, møte dette kriteriet . Når Millipore påvisning antistoffet ble brukt sammen med R & D Systems Capture antistoff (tabell 3), var deteksjonsgrensen mindre enn 7,81 pg / ml. I dette tilfellet produserte andre laveste TNF-α konsentrasjon en akseptabel respons på 17 MFI, større enn responsen til den laveste TNF-α konsentrasjonen pluss tre ganger standardavvik. (10 MFI + 3 (2,4) = 16,29 MFI) Tilsvarende ble deteksjonsgrensen for R & D Systems DuoSet ELISA anslått å være mellom 63 pg / ml og 31 pg / ml (Tabell 1).

Figur 2. Den optiske tettheten (OD) av tre ulike rekombinante standarder (@ 1000 pg / ml) for fire-fangst og-deteksjon antistoff par kombinasjoner. Fang og deteksjon antistoffer ble vilkårlig sammen med leverandøren, for enkelhet. Klikk her for å se større figur .
| pg / ml | OD | Std Dev | 3 SD |
| 1000 | 2.084 | 0.035 | 2.187 |
| 500 | 1.328 | 0.038 | 1.441 |
| 250 | 0.787 | 0.025 | 0.863 |
| 125 | 0.476 | 0.026 | 0.554 |
| 63 | 0.304 | 0.023 | 0.374 |
| 31,3 | 0.212 | 0.025 | 0.287 |
| 15,6 | 0.167 | 0.244 | |
| 0 | 0.118 | 0.021 | 0.182 |
Tabell 1 optisk tetthet (OD) av to-fold fortynning serien spesifisert av R & D Systems DuoSet pakningsvedlegget, til bruk som en standard kurve;. Inkludert standardavvik (SD) og anslått deteksjonsgrensen (LOD), mellom 31,3 pg / ml og 63 pg / ml.
| R & D Systems Capture and Detection Antistoffer | |||
| pg / ml | MFI | Std Dev | 3 SD |
| 8000 | 20320 | 463 | 21707|
| 4000 | 15594 | 223 | 16263 |
| 2000 | 11098 | 79 | 11336 |
| 1000 | 6985 | 160 | 7465 |
| 500 | 4149 | 80 | 4390 |
| 250 | 2233 | 30,0 | 2323 |
| 125 | 1199 | 43,8 | 1330 |
| 63 | 636 | 14,0 | 678 |
| 31,3 | 340 | 12,9 | 379 |
| 183 | 5.9 | 201 | |
| 7.8 | 103 | 2.2 | 109 |
| 3.9 | 66 | 2.4 | 73 |
| 0 | 11 | 0.8 | 13,8 |
Tabell 2 Median fluorescensintensitet (MFI) av en standard fortynning serie målt ved xMAP teknologi, ved hjelp av antistoff paret følger med R & D Systems DuoSet;. Inkludert standardavvik (SD) og beregnet deteksjonsgrensen (LOD), mindre enn 3,91 pg / ml.
| R & D Systems Capture Ab med Millipore Detection Ab | |||
| pg / ml | MFI | | 3 SD | |
| 8000 | 5800 | 143 | 6229 |
| 4000 | 3881 | 120 | 4242 |
| 2000 | 2176 | 73 | 2396 |
| 1000 | 1138 | 32,1 | 1234 |
| 500 | 578 | 31,3 | 671 |
| 250 | 289 | 6.2 | 307 |
| 125 | 142 | 3.1 | 151 |
| 63 | 75 | 5.3 | 91 |
| 31,3 | 44 | 3.3 | 54 |
| 15,6 | 28 | 2.6 | 35,5 |
| 7.8 | 17 | 1.5 | 21,2 |
| 3.9 | 10 | 2.0 | 16,3 |
| 0 | 7 | 1.4 | 11,4 |
Tabell 3 Median fluorescensintensitet (MFI) av en standard fortynning serie målt ved xMAP teknologi, ved hjelp av R & D Systems fangst antistoff og EMD Millipore deteksjon antistoff;. Inkludert standardavvik (SD) og beregnet deteksjonsgrensen (LOD), mindre enn 7,81 pg / ml.
Figur 3. Standarden kurvene til de to xMAP analyser og R & D Systems DuoSet Elisa. Klikk her for å se større figur .

Figur 4. En sammenligning av de xMAP Standardkurver og ELISA standardkurven i en log-log skala. Klikk her for å se større figur .
Konverteringen av en ELISA-analysen til Luminex xMAP plattformen kan være så enkelt som å erstatte streptavidin pepperrot peroksidase (SA-HRP) i en typisk ELISA kit med streptavidin phycoerythrin (SA-PE), og optimalisere for ytelse. For de som ønsker å skape en xMAP immunoassay opp fra grunnen, kan dette gjøres med en enkel protokoll som også muliggjør rask, multipleks evaluering av antistoff par. Reagensene for xMAP analysen ble lett utarbeidet etter den xMAP Antistoff Kobling kit til par utpekte fangst antistoffer mot MagPlex lav konsentrasjon mikrosfærer. Bruk av lav konsentrasjon mikrosfærer reduserer kostnadene ved analysen utvikling samtidig som det gir den samme analysen ytelsen høyere konsentrasjon mikrosfærer. Tiden som kreves for å forberede kombinert MagPlex mikrosfærer er ca 3 timer, noe som er mye raskere enn 22 - 24 timer er nødvendig å belegge godt av en ELISA-plate, etterfulgt av behandlingav belagte brønner. Utførelsen av xMAP analysen er også overlegen til ELISA i form av deteksjonsgrensen (<4 pg / ml vs> 31 pg / ml) og dynamisk rekkevidde (<4 pg / ml til> 8000 pg / ml vs 16 pg / ml til 1000 pg / ml). Plate leserne har en begrenset OD serie som er enten 3 eller 4 OD, begrenser den øvre grensen av det dynamiske området for en analyse.
Utvilsomt vil ikke alle antistoffer jobbe i en ELISA-format og ikke alle antistoffer som fungerer godt i en ELISA er lett overførbar til xMAP analysen format. Men siden xMAP analyser kan multiplekset (dvs. kjøre samtidig), er det mulig å evaluere flere fangst og oppdagelse antistoff kombinasjoner samtidig å identifisere de beste paret å bruke for en analyse. Denne prosessen sparer betydelig tid og reagenser i forhold til ELISA utvikling prosedyren, som er begrenset til evaluering av ett par av gangen. Skulle to eller flere antistoff par utføre ekvivalent; andre parametere for analysen kananses for å avgjøre hvorvidt paret (f.eks tilgjengelighet, pris, etc.).
I tillegg til forbedret analysen ytelse og fleksibilitet med xMAP analysen, er det også betydelige kostnadsbesparelser. Den anbefalte mengden av antistoff er nødvendig å belegge en enkelt brønn av en ELISA-plate er 400ng, mens mengden som kreves for perlene som brukes i en brønn av en xMAP analysen er ca 7,5 ng. Dermed mengden av antistoff som kreves for en ELISA brønn vil gi mer enn 50 testresultatene, hvis de brukes i en xMAP analysen. For søknader som involverer dyrebare prøver, har xMAP også en betydelig fordel. Volumet av prøven anbefales for ELISA er 100 mL mens volumet som kreves for xMAP analysen kan være halvparten av det, eller mindre.
I sammendraget, er konvertering av en ELISA-analysen til Luminex xMAP plattformen ukomplisert, effektiv og kostnadsbesparende, mens produsere en analyse med overlegen dynamikk og følsomhet.
Dette arbeidet ble gjort på Luminex Corporation med utstyr produsert på Luminex Corporation.
R & D Systems & EMD Millipore er strategiske partnere i Luminex Corporation, lisensiert til å utvikle og kommersialisere multiplekse xMAP baserte analyser.
Dette arbeidet ble finansiert av Luminex Corporation.
| Name | Company | Catalog Number | Comments |
| Human TNF-α/TNFSF1A DuoSet ELISA kit | R & D Systems | DY210 | Includes monoclonal and biotin coupled polyclonal antibodies and recombinant TNF-α protein standard |
| Monoclonal Antibody to TNF-α | Abcam | Ab18696 | Capture Antibody, clone CH8820 |
| Monoclonal Antibody to TNF-α | Abcam | Ab16166 | Biotin coupled Detection Antibody, clone AS1 |
| TNF alpha protein | Abcam | Ab9642 | Recombinant TNF-α protein standard |
| Monoclonal Antibody to TNF-α | Novus | NBP1-50115 | Capture Antibody, clone 4H31 |
| Monoclonal Antibody to TNF-α | Novus | NB100-78162 | Biotin coupled Detection Antibody, clone MAb11 |
| TNF alpha protein | Novus | NBC1-18460 | Recombinant TNF-α protein standard |
| Monoclonal Antibody to TNF-α | EMD Millipore | MAB1141 | Capture Antibody, clone 3C7.2 |
| Polyclonal Antibody to TNF-α | EMD Millipore | 654250 | Rabbit polyclonal Detection Antibody |
| Streptavidin-Phyc–rythrin | Moss | SAPE-001 | Fluorescent reporter reagent for Luminex xMAP Assay |
| MAGPIX w/ xPONENT Software | Luminex Corporation | MAGPIX-XPONENT | Luminex Instrument |
| xMAP Antibody Coupling (AbC) Kit | Luminex Corporation | 40-50016 | Includes EDC reagent, Sulfo-NHS reagent, activation buffer, wash buffer, 1.5 mL reaction tubes, and disposable pipettes |
| MagPlex Microspheres, Low Concentration | Luminex Corporation | MC10012-ID, MC10013-ID, MC10014-ID, MC10015-ID | Low concentration beads (@ 2.5 x 106 bead/mL) |
| EZ-Link Sulfo-NHS-LC-Biotin | Thermo Fisher | PI-21335 | Biotinylation kit for unmodified detection antibody |
| Tecan Infinite F200 Reader | Tecan | ELISA plate reader | |
| Phosphate Buffered Saline | Sigma-Aldrich | P-3688 | 1% PBS-BSA, Assay Buffer |
| One-Pint Compact Ultrasonic Cleaner, 115 VAC | Cole-Parmer | WU-08849-00 | Produce an effective operating frequency of 55 kHz |
| Magnetic Tube Separator | Luminex Corporation | CN-0288-01 | For single 1.5mL tube magnetic separation in coupling wash steps |
| Magnetic Plate Separator | Luminex Corporation | CN-0269-01 | For 96-well plate magnetic separation in assay wash steps |