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 Swedish 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).
Den immunadsorberande analys (ELISA) har länge varit det viktigaste verktyget för detektering av analyter av intresse i biologiska prover för både biovetenskaplig forskning och klinisk diagnostik. Har dock ELISA begränsningar. Det utförs typiskt i en 96-brunnars mikroplatta, och brunnarna belagda med infångande antikropp, vilket kräver en relativt stor mängd prov för att fånga en antigen av intresse. Den stora ytan av brunnarna och den hydrofoba bindningen av infångande antikropp kan också leda till icke-specifik bindning och ökad bakgrund. Dessutom har de flesta ELISA förlita sig på enzym-förmedlad förstärkning av signalen i syfte att uppnå rimlig känslighet. Sådan förstärkning är inte alltid linjärt och kan därmed skeva resultat.
Under de senaste 15 åren har en ny teknik fram som erbjuder fördelarna med ELISA, men också möjliggör högre genomströmning, ökad flexibilitet, minskad provvolym, och lägre kostnad, med en liknande workflow 1, 2. Luminex xMAP Technology är en mikrosfär (pärla) array plattformen möjliggör både monoplex och analyser multiplex som kan tillämpas på både protein och nukleinsyra program syra 3-5. Pärlorna har den infångande antikroppen kovalent immobiliserad på en mindre yta, som kräver mindre infångningsantikropp och mindre volymer prov, jämfört med ELISA-, och icke-specifik bindning är signifikant minskad. Mindre provvolymer är viktiga när man arbetar med att begränsa prover, såsom cerebrospinalvätska, ledvätska, etc. 6. Multiplexering analysen ytterligare minskar kraven provvolym, vilket gör flera resultat från ett enda prov.
De senaste förbättringarna av Luminex är: det nya MAGPIX, ett mindre, billigare, lättare att använda analysator, låg koncentration Magnetic MagPlex Mikrosfärer som eliminerar behovet av dyra filter plattor och finns i en fungerande koncentration bättre lämpad för analys utveckling ochlåg genomströmning tillämpningar, och xMAP antikropp Coupling (ABC) Kit, som innehåller ett protokoll, reagens och förbrukningsvaror som behövs för koppling pärlor till infångningsantikroppen av intresse. (Se Material avsnitt för en detaljerad lista över kit innehåll.)
I detta experiment omvandla vi en pre-optimerad ELISA-analys för TNF-alfa cytokin till xMAP plattformen och jämföra resultatet av de två metoderna 7-11. TNF-alfa är en biomarkör för mätning av inflammatoriska responser i patienter med autoimmuna sjukdomar.
Vi börjar med att koppla fyra antikroppar kandidat fånga till fyra olika mikrosfär uppsättningar eller regioner. När de blandas ihop dessa fyra uppsättningar möjliggöra samtidig testning av alla fyra kandidater med fyra separata detektionsantikroppar att bestämma den bästa antikroppen paret, spara reagenser, prov och tid. Två xMAP analyser sedan konstrueras med de två mest optimala antikroppspar och deras prestanda ärjämfört med den för den ursprungliga ELISA-analys i avseende på signalstyrka, dynamiskt område och känslighet.
I. Beredning av reagens
II. Analys inställning
III. Antikroppsscreening
IV. xMAP Funktionell analys
V. ELISA-analys
VI. Representativa resultat
Detta protokoll visar hur en typisk ELISA kan omvandlas till den xMAP plattformen under utnyttjande av multiplex förmåga teknik för att snabbt optimera analysen. ELISA användes i detta exempel var human tumömekrosfaktor-alfa (TNF-α) DuoSet ELISA-kit från R & D Systems (R & D Del # DY210).
Förutom den antikropp-par finns i kitet har tre andra antikroppspar från olika källor (se Material tabellen) utvärderas samtidigt med användning av xMAP plattformen. FoUr av antikropparna betecknades som infångande antikroppar och kopplades till MagPlex låg koncentration mikrosfärer. De andra fyra antikropparna betecknades som detektionsantikroppar, av vilka tre köptes som biotin-kopplad och den fjärde biotinylerades såsom beskrivits i protokollet.
Antikropparna för denna studie valdes utifrån tillgänglighet och leverantör. Men i praktiken inställningen bör antikroppar väljas utifrån den enskilde användarens önskemål och tidigare resultat erfarenhet av denna antikropp. Även om detta försök inte testa lämpligheten av en antikropp som infångande antikropp mot detektionsantikropp, kan detta protokoll enkelt modifieras för detta ändamål.
Luminex xMAP analyserna utfördes som en multiplex att utvärdera alla fyra infångningsantikroppar som en blandning, genom att kombinera fyra uppsättningar av TNF-α-antikropp kopplad MagPlex mikrosfärer. De infångande antikropparna utvärderades med var och en av de fyrabiotinylerade detektionsantikroppar individuellt, så att interaktionen av en detektionsantikropp med var och en av de fyra infångningsantikroppar kunde bestämmas samtidigt. Fyra sådana analyser, som utförs parallellt, bestämdes växelverkan av alla fyra detektionsantikroppar med alla fyra infångningsantikroppar. Figur 1 visar de jämförande data från dessa screeningsanalyser.
Resultaten visade att antikroppen paret från R & D Systems DuoSet utförs bäst med en resulterande svar vid 6183 Median fluorescensintensitet (MFI) enheter. Det observerades också att detekteringsnivådata antikropparna från Millipore (86% i R & D antikroppspar respons) och Abcam (67%) gav en rimlig känslighet i xMAP analysen, när de kombineras med R & D Systems infångningsantikropp. De infångande antikroppar från Abcam, Millipore och Novus producerade en mindre önskvärd svar i xMAP analysen.
Det är viktigt att notera, att den purställning för denna studie är inte nödvändigtvis att belysa skillnader mellan vissa antikroppar eller leverantörer, utan endast för att illustrera att det finns observerbara skillnader i prestanda när de används under liknande förhållanden, och att xMAP plattformen kan erbjuda ett effektivt sätt att bedöma dessa skillnader.
R & D Systems DuoSet protokoll användes för att jämföra de fyra antikroppspar i en ELISA-format. R & D Systems protokoll användas med alla antikroppspar eftersom det är reflekterande av typiska ELISA-protokoll utbredda idag och det är analogt med protokoll som används med xMAP teknik. De ELISA-test visade att antikroppen par från R & D Systems igen gav de bästa resultaten (figur 2). Antikroppen par från Abcam gav ingen respons och paren antikropp från Millipore och Novus producerade blygsamma svar.
För att bedöma varje variation i antikroppsreaktivitet med standarden, alla fyra antikropy par testades med tre olika rekombinanta TNF-a proteinstandarder från tre olika leverantörer (se Material tabell). Data i figur 2 visar att de rekombinanta TNF-a proteinstandarder från de tre leverantörer gav ekvivalenta resultat.
TNF-α proteinet från R & D Systems användes för att generera standardkurvor med ELISA (tabell 1) och de xMAP analyser (tabell 2 och 3). Medan ELISA-analysen gjordes med R & D Systems antikropp par utnyttjat xMAP analyserna R & D Systems infångande antikropp och antingen detekteringsantikroppen från R & D Systems eller Millipore. TNF-α protein från R & D Systems späddes för att producera en rad koncentrationer från 8000 till 4 pg / ml. Endast antikroppen par från R & D Systems produceras det förväntade utfallet i xMAP analysen med ett svar> 20.000 MFI, som visas i tabell 2 ochFigur 3. När detektionsantikropp från Millipore användes med xMAP Analys på plats i R & D Systems detektionsantikropp (tabell 3), varvid svaret (6000 MFI) var ca 30% av den respons som erhålls med detektionsantikropp från R & D Systems; såsom visas i Figur 3.
Av värdena i tabell 1 representerar den standardkurva av ELISA, som hade en tillverkarens rekommenderade TNF-α intervallet 16 till 1000 pg / ml. Detta intervall är mycket begränsat på grund av OD vid 1000 pg / ml fanns något större än 2 OD-enheter och spektrofotometern är oförmögen att mäta ovan 3 OD. På grund av gränsen med spektrofotometer, var det inte möjligt att öka utbudet av ELISA-analysen ytterligare. Dessutom visar värdena i Tabell 1 indikerar att R & D Systems DuoSet ELISA är inte i stånd att detektera TNF-α vid koncentrationer mycket mindre än 16 pg / ml. Å andra sidan är det xMAP analys som kan mätaIng TNF-α vid en koncentration på mindre än 7,8 pg / ml med infångningsantikroppen från R & D Systems i kombination med detektionsantikropp antingen från R & D Systems eller Millipore.
Det dynamiska området och känsligheten hos båda metoderna illustreras bättre när plottas i en log-log-skala (Figur 4). En tydlig skillnad mellan lutningen hos de ELISA responser och svaren från de xMAP analyser kan man se att ytterligare indikerar en mer begränsande kapacitet för detektering av TNF-α med ELISA, vid både högre och lägre koncentrationer.
Gränserna för detektering (LOD) för de två funktionella TNF-a xMAP analyser approximeras genom att identifiera den lägsta TNF-α koncentration med en observerad respons nivå (MFI) som är större än bakgrunden, plus tre gånger dess standardavvikelse (SD). För att uppnå statistisk signifikans, replikerar sex användes för att bestämma SD för både xMAP och ELISA-metoder. These uppskattningar av LOD är optimistiska och syftar till att ge en "best-case" scenario, med insikten att det i normala driftsförhållanden bara två eller tre replikat kommer att användas. I tabell 2 kan man konstatera att, vid användning av R & D Systems par, den lägsta TNF-α koncentrationen vid 3,91 pg / ml gav ett svar av 66 MFI, som är större än svaret av bakgrunden + 3SD som uppfyller dessa kriterier . När Millipore detektionsantikropp användes med R & D Systems Capture antikropp (tabell 3) var detektionsgränsen mindre än 7,81 pg / ml. I detta fall producerade 2: a lägsta TNF-α koncentrationen ett acceptabelt svar av den 17 MFI, större än svaret av den lägsta TNF-α koncentrationen plus tre gånger standardavvikelsen. (10 MFI + 3 (2,4) = 16,29 MFI) På samma sätt var detektionsgränsen för R & D Systems DuoSet ELISA uppskattades vara mellan 63 pg / ml och 31 pg / ml (tabell 1).

Figur 2. Den optiska densiteten (OD) av tre olika rekombinanta standarder (@ 1.000 pg / ml) för fyra avskiljning och upptäckt antikroppar kombinationer par. Fånga och upptäckt antikroppar godtyckligt parade med säljaren, för enkelhetens skull. Klicka här för att visa en större bild .
| 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 Den optiska densiteten (OD) av 2-faldig utspädningsserie anges av R & D Systems DuoSet förpackningsbilaga, för användning som en standardkurva;. Inklusive standardavvikelse (SD) och den beräknade gränsen för detektering (LOD), mellan 31,3 pg / ml och 63 pg / ml.
| R & D Systems avskiljning och detektionsantikroppama | |||
| pg / ml | MFI | STD Dev | 3 SD |
| 8000 | 20.320 | 463 | 21.707|
| 4000 | 15.594 | 223 | 16.263 |
| 2000 | 11.098 | 79 | 11.336 |
| 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 Medianen fluorescensintensitet (MFI) av en standardlösning spädningsserie mätt xMAP teknik, med hjälp av antikroppen paret medföljer R & D Systems DuoSet,. Med standardavvikelse (SD) och den uppskattade detektionsgränsen (LOD), mindre än 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 | 1.138 | 32,1 | 1.234 |
| 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 Medianen fluorescensintensitet (MFI) av en standardlösning spädningsserie mätt xMAP teknik, med hjälp av R & D Systems infångningsantikroppen och EMD Millipore detektionsantikropp,. Med standardavvikelse (SD) och den uppskattade detektionsgränsen (LOD), mindre än 7,81 pg / ml.
Figur 3. Standardkurvorna för de två xMAP analyser och R & D Systems DuoSet ELISA. Klicka här för att visa en större bild .

Figur 4. En jämförelse av de xMAP standardkurvorna och ELISA standardkurva i ett log-log skala. Klicka här för att visa en större bild .
Omvandlingen av en ELISA-analys till Luminex xMAP plattform kan vara så enkelt som att ersätta streptavidin pepparrotsperoxidas (SA-HRP) i en typisk ELISA kit med streptavidin fykoerytrin (SA-PE), och optimera för prestanda. För dem som vill skapa en xMAP immunanalys från grunden, kan detta ske med ett enkelt protokoll som även möjliggör snabb, multiplex utvärdering av antikroppar par. Reagenserna för xMAP analysen var lätt framställas med användning av xMAP Antikropp Koppling kit för att koppla de utsedda infångningsantikroppar att MagPlex låg koncentration mikrosfärer. Användningen av låga koncentrationen mikrosfärer minskar kostnaderna för analysen utveckling samtidigt ger samma analys prestanda högre koncentration mikrosfärer. Den tid som krävs för att framställa kopplad MagPlex mikrosfärer är cirka 3 timmar, vilket är mycket snabbare än den 22 - 24 timmar som krävs för att belägga brunnen i en ELISA-platta, följt av behandlingav de belagda brunnarna. Utförandet av xMAP analysen är också överlägsen den ELISA med avseende på detektionsgränsen (<4 pg / ml vs> 31 pg / ml) och dynamiskt område (<4 pg / ml till> 8000 pg / ml vs 16 pg / ml till 1000 pg / ml). Plattan läsare har en begränsad OD intervall som är antingen 3 eller 4 OD, begränsar den övre gränsen för det dynamiska området för en analys.
Utan tvekan kommer inte alla antikroppar arbeta i en ELISA-format och att inte alla antikroppar som fungerar bra i ett ELISA är lätt att överföra till den xMAP analysformat. Eftersom xMAP analyser kan multiplexeras (dvs, köras samtidigt), är det möjligt att utvärdera ett flertal avskiljning och upptäckt kombinationer antikroppar samtidigt för att identifiera det bästa paret att använda för en analys. Denna process sparar mycket tid och reagenser jämfört med ELISA-utvecklingen förfarandet, som är begränsad till utvärderingen av ett par i taget. Om två eller flera antikroppar par utföra likvärdigt, andra parametrar i analysen kananses att bestämma lämpligheten av paret (t.ex., tillgänglighet, kostnad, etc).
Förutom förbättrad analys prestanda och flexibilitet med xMAP analysen finns det också betydande kostnadsbesparingar. Den rekommenderade mängden antikropp som krävs för att belägga en enda brunn i en ELISA-platta är 400 ng, medan den mängd som krävs för pärlorna som används i en brunn av en xMAP analys är approximativt 7,5 ng. Sålunda kan mängden antikroppar som krävs för en ELISA-brunn kommer att ge mer än 50 testresultaten, om den används i en xMAP analys. För tillämpningar med dyrbara prover har xMAP också en betydande fördel. Provmängden som rekommenderas för ELISA är 100 | il medan den volym som krävs för xMAP analysen kan vara hälften av eller mindre.
Sammanfattningsvis är omvandling av en ELISA-analys till Luminex xMAP plattformen okomplicerad, effektiva och kostnadsbesparande, samtidigt som det producerar en analys med överlägsen dynamik och känslighet.
Detta arbete utfördes vid Luminex Corporation med utrustning tillverkas vid Luminex Corporation.
R & D Systems & EMD Millipore är strategiska partners till Luminex Corporation; tillstånd att utveckla och kommersialisera multiplex xMAP baserade analyser.
Detta arbete har finansierats 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-Phycoerythrin | 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 |