人外周血常用于体液免疫应答的评估。本文描述了从人外周血中分离B细胞、在体外培养中将人B细胞分化为抗体(Ab)分泌细胞(ASCs),以及通过ELISpot实验定量总IgM和IgG抗体分泌细胞的方法。
需要JoVE订阅才能观看此内容。 请登录或开始免费试用
人外周血常用于体液免疫应答的评估。本文描述了从人外周血中分离B细胞、在体外培养中将人B细胞分化为抗体(Ab)分泌细胞(ASCs),以及通过ELISpot实验定量总IgM和IgG抗体分泌细胞的方法。
体液免疫的特征是产生功能性抗体分泌细胞(ASCs),这些细胞合成并分泌针对特定抗原(Ag)(如病原体)的抗体(Abs),用于宿主防御。为了定量评估个体体液免疫应答的功能状态,通常将血清抗体和循环中的ASCs作为功能性读数进行检测。在人类中,外周血是最方便且易于获取的样本,可用于测定由宿主B细胞引发的体液免疫应答。不同的B细胞亚群,包括ASCs,可通过使用谱系特异性抗体偶联微珠进行分选,或通过流式细胞术进行细胞分选,直接从外周血中分离获得。此外,纯化的初始B细胞和记忆B细胞可在体外培养中被激活并分化为ASCs。ASCs在抗体分泌中的功能活性可通过ELISpot进行定量,该方法结合了酶联免疫吸附测定(ELISA)和蛋白质印迹技术,能够在单细胞水平上对单个ASCs进行计数。在实际应用中,由于ELISpot能够方便地处理大量血液样本,其在评估疫苗效力方面的应用日益广泛。从人外周血中分离B细胞的方法,以及B细胞向ASCs分化的方案 体外,本文将描述采用ELISpot法对总IgM和IgG抗体分泌细胞(ASCs)进行定量的方法。
B细胞在体液免疫的发育过程中发挥核心作用。它们最初在骨髓中发育,并以初始B细胞的形式进入血液循环,进而迁移至脾脏、淋巴结和扁桃体等淋巴组织,进行进一步发育。当遇到抗原(Ag)后,部分初始B细胞迁移至淋巴滤泡,在生发中心分化为记忆B细胞以及浆母细胞(PBs)/浆细胞(PCs)。大多数PBs/PCs进入血液循环,而少数最终定居于骨髓,并进一步终末分化为长寿浆细胞。1循环中的B细胞具有异质性,在稳态下,外周血中浆母细胞/浆细胞(PBs/PCs)较为罕见2由于存在谱系特异性表面标志物,流式细胞术已成为外周血中B细胞亚群鉴定与表征的常用方法。流式细胞术的进一步应用是结合细胞分选功能,可实现对特定B细胞亚群的高纯度分离与富集。根据不同发育阶段特异性表面受体的表达情况,人类外周血B细胞通常被分为三个主要亚群:初始B细胞(CD19+CD27-CD38-),记忆B细胞(CD19+CD27+CD38-),以及浆母细胞/浆细胞(CD19+CD27+CD38+)3-4 (图1)。初始B细胞天生未接触过抗原(Ags)。然而,它们可分化为IgM+CD27+ 记忆B细胞。尽管初始B细胞在表达B细胞抗原受体(BCR)相关分子方面具有同质性(例如, CD19、CD20 和 CD22)它们在免疫球蛋白库中具有异质性5CD27 的大部分+ 记忆B细胞可分化为CD27+/hiCD38+ PBs/PCs6此外,记忆B细胞和浆母细胞/浆细胞呈多克隆性,并表现出发育和功能上的异质性4-7循环中的浆母细胞/浆细胞通常寿命较短,且不表达CD138;但定居于骨髓中的浆母细胞/浆细胞将终末分化并转变为长寿命细胞。终末分化的浆细胞表达CD138,并在其表面下调CD27分子8由于浆母细胞(PBs)和浆细胞(PCs)均具有分泌抗体(Abs)的能力,因此在许多情况下,它们被统称为抗体分泌细胞(ASCs)。相比之下,初始B细胞和记忆B细胞均无法产生可检测水平的抗体。9-10然而,当处于适当的培养条件下时,无论是初始B细胞还是记忆B细胞,均可在3至10天内分化为抗体分泌细胞(ASCs)。6, 11-15事实上,源自 体外 分化细胞与直接从外周血分离的细胞在CD27和CD38表面表达上相似6此外,ASCs 发生了分化 体外 表达较低水平的表面CD20,与循环中的PBs/PCs相似6尽管培养获得的ASCs寿命均较短,但它们能够分泌抗体,表明这些细胞具有功能活性,并可参与体液免疫应答。
ELISA 和 ELISpot 目前仍是获取体液免疫反应功能信息最常用的方法。ELISA 是一种基于 96 孔板的检测方法,常用于测定血清中抗原特异性抗体及其他分析物的滴度例如, 细胞因子)。该方法操作简便且可扩展。酶联免疫吸附试验(ELISA)利用固相酶联免疫技术,用于检测液体样本中抗体或血清等物质的存在。16血清ELISA的检测结果已被广泛用于表征机体的免疫反应。获取ELISA检测结果所需的关键工具是分光光度酶标仪。该仪器可测定通常由辣根过氧化物酶(HRP)标记的检测抗体与其特异性底物反应后生成的终产物的光密度(O.D.)17关于体液免疫反应的报告,通过ELISA测定的血清抗体水平反映的是体内抗体分泌细胞(ASCs)的整体而非个体功能。此外,ELISA无法反映记忆B细胞的参与情况,因为这类细胞不分泌抗体。
与ELISA类似,ELISpot是一种广泛用于检测和监测外周血样本中免疫反应的方法17-18ELISpot 是一种与夹心 ELISA 相关的技术。该技术将细胞置于带有聚偏二氟乙烯(PVDF)膜的 96 孔微孔板孔中进行短期培养。ELISpot 检测类似于在微孔板上进行蛋白质印迹,并在每个孔的 PVDF 膜上显色形成斑点。该实验需要使用自动 ELISpot 读板系统或体视显微镜进行人工计数。ELISpot 在检测免疫应答中的主要优势在于其对抗体分泌细胞(ASCs)和分泌细胞因子细胞的定量具有极高的灵敏度。它分别反映了体液免疫和细胞免疫中细胞的功能活性。在评估体液免疫功能时,ELISA 测定的血清抗体水平与 ELISpot 计数的 ASC 数量通常存在相关性,但这两种检测方法所得数据在功能意义上存在一定差异19-20ELISpot 方法的主要优势在于其高灵敏度。ELISA 报告的血清抗体滴度水平以光密度(O.D.)读数半定量表示,代表相对抗体水平;或者,当包含已知量的相应同种型抗体作为参考时,可更定量地以浓度读数表示。相比之下,ELISpot 的结果则表示为特定细胞群体中抗体分泌细胞(ASCs)的绝对数量。例如, 未分离的外周血单个核细胞(PBMCs)及从PBMCs中纯化的B细胞。ELISpot能够检测单个抗体分泌细胞(ASC),而ELISA则需要ASC分泌的抗体达到特定检测方法所要求的优化浓度后才能进行测量。因此,在定量检测的灵敏度方面,ELISpot明显优于ELISA。此外,ELISpot也适用于定量分析 体外 由活化的记忆B细胞分化而来的抗体分泌细胞(ASCs)。记忆B细胞本身不分泌抗体(Abs),但在被激活后可分化为ASCs;因此,它们对ELISA检测到的血清抗体无贡献。因此,ELISpot是检测循环记忆B细胞在体外培养激活后免疫应答的首选方法,可用于监测长期体液免疫的维持情况。
访问受限。请登录或开始试用以查看此内容。
必须在知情同意的前提下从健康供者获取人外周血,且血液样本的使用须符合各机构审查委员会批准的指导原则。本研究中使用人血样本进行流式细胞术结果(图1)和ELISpot实验(图3)演示的方案,已获得中国台湾大学医院机构审查委员会的批准(方案编号:201307019RINB)。
1. 人外周血B细胞的分离与纯化
2. 从分离的B细胞中纯化与分离记忆B细胞和初始B细胞
3. 初始B细胞、记忆B细胞和浆母细胞/浆细胞的分选收集
4. 体外 分离人CD19细胞的分化+ B细胞,CD19+CD27+ 记忆B细胞和CD19+CD27- 初始B细胞
5. ELISpot 实验
访问受限。请登录或开始试用以查看此内容。
PBMCs 经去除了红细胞和贴壁细胞(步骤 1.2 至 1.7)。取一份等分试样(2 x 106)的细胞进行流式细胞术分析,以显示外周血中初始B细胞、记忆B细胞以及浆母细胞/浆细胞的群体分布情况图1)。在此供体的PBMC中,约有10%的淋巴细胞为CD19+ B细胞。在B细胞区室中,CD19阳性细胞的比例+CD27- 初始B细胞的比例约为50%。另一方面,约50%的CD19+ B 细胞为 CD27+ 记忆B细胞7, 25-26值得注意的是,CD27+ 记忆B细胞可通过加入IgD进一步分离4循环浆母细胞的表型可通过低表达或不表达CD20(CD19)表面标志物来更准确地界定。+CD27+/hiCD38+CD20lo/-)2,30-3...
访问受限。请登录或开始试用以查看此内容。
人外周血B细胞的分离与纯化
通常情况下,红细胞可被裂解缓冲液有效裂解并清除(步骤1.2)。PBMC与红细胞裂解缓冲液的孵育时间不应超过5分钟,因为氯化铵可能影响细胞活力。 alternatively,可通过以下方案同时去除红细胞和血小板。
将新鲜全血与酸-柠檬酸盐-葡萄糖(ACD)缓冲液(39 mM 柠檬酸、75 mM 柠檬酸钠和 135 mM 葡萄糖;pH 7.4)按 9:1 的体积比(血液:缓冲液)混合。在室温下以 250 × g 离心 10 分钟。注意观察分层现象,以判断分离效果。吸除并弃去上层液体,该层含有血小板和富血小板血浆(呈黄色)。小心移取中间薄层界面处的物质,即外周血单个核细胞(i.e.,白膜层)。避免吸取底层的红细胞(深红色)。向 PBMCs 中加入裂解缓冲液以去除残留的红细胞,随后进行步骤 1.2 至 1.19。
分离B细胞可采用两种方法:阳性选择和阴性选择21负选择法(步骤1.1至1.19)用于获取未受干扰且功能完整...
访问受限。请登录或开始试用以查看此内容。
作者声明不存在竞争性财务利益。
本研究得到了中国台湾行政院科技部研究经费(NSC99-2320-B-002-011)的支持。谨此感谢台湾大学医学院第一核心实验室流式细胞术分析与分选核心提供的优质服务。
访问受限。请登录或开始试用以查看此内容。
| 姓名 | 公司 | 目录编号 | 评论 |
|---|---|---|---|
| BD Vacutainer K2E | BD Biosciences | 367525 | 10 mL 离心管 |
| Ficoll-Paque Plus | GE Healthcare | 17-1440-02 | 无内毒素 |
| 0.5% 台盼蓝溶液 | Biological Industries | 03-102-1B | |
| IMag 人 B 淋巴细胞富集试剂盒 | BD Biosciences | 558007 | |
| 生物素标记 CD27 单克隆抗体 | Biolegend | 302804 | 克隆号 O323 |
| 链霉亲和素磁性微珠 | BD Biosciences | 9000810 | |
| 15 mL Falcon 管 | BD Falcon | 352196 | |
| 蓝色尼龙网细胞筛,40 μm | BD Falcon | 352340 | |
| 抗人 CD19-APC | Biolegend | 302212 | 克隆号 HIB19 |
| 抗人 CD27-eFluor 450 | eBioscience | 48-0279-42 | 克隆号 O323 |
| 抗人 CD38-PE-Cy7 | Biolegend | 303516 | 克隆号 HIT2 |
| 抗人 CD38-PE-Cy7 | BD Biosciences | 560677 | 克隆号 HIT2 |
| 抗人 CD45-FITC | Biolegend | 304006 | 克隆号 HI30 |
| 抗人 CD45-FITC | BD Biosciences | 555482 | 克隆号 HI30 |
| 抗小鼠/大鼠/人 CD27-PerCP Cy5.5 | Biolegend | 124213 | 克隆号 LG.3A10 |
| 抗人 CD27-PerCP Cy5.5 | BD Biosciences | 65429 | 克隆号 L128 |
| 抗人 CD19-FITC | Miltenyi Biotec | 130-098-064 | 克隆号 LT19 |
| 抗人 CD19-FITC | GeneTex | GTX75599 | 克隆号 LT19 |
| 抗人 CD20-FITC | BD Biosciences | 555622 | 克隆号 2H7 |
| 生物素标记抗人 CD27 抗体 | Biolegend | 302804 | 克隆号 O323 |
| 生物素标记抗人 CD27 抗体 | eBioscience | 13-0279-80 | 克隆号 O323 |
| 7-氨基放线菌素 D(7-AAD) | BD Biosciences | 559925 | |
| CpG(ODN 2006) | InvivoGen | tlrl-2006 | B 型 CpG |
| 重组人 IL-2 | PeproTech | 200-02 | |
| 重组人 IL-10 | PeproTech | 200-10 | |
| 重组人 IL-21 | PeproTech | 200-21 | |
| 重组人 sCD40L | PeproTech | 310-02 | |
| S. aureus Cowan(SAC)的蛋白 A | Sigma-Aldrich | 82526 | |
| 商陆有丝分裂原(PWM) | Sigma-Aldrich | L9379 | |
| MultiScreen 滤膜板,0.45 µm 孔径 | Merck Millipore | MSIPS4510 | 无菌、透明 96 孔滤膜板,含疏水性 PVDF 膜 |
| BCIP/NBT 溶液 | Sigma-Aldrich | B6404 | |
| BCIP/NBT 单试剂,碱性磷酸酶底物 | Merck Millipore | ES006 | |
| 人 IgG | Jackson ImmunoResearch | 009-000-003 | |
| 人 IgG Fc 片段 | Jackson ImmunoResearch | 009-000-008 | |
| 山羊抗人 Ig(IgG + IgM + IgA)的 F(ab')2 片段 | Jackson ImmunoResearch | 109-006-127 | |
| 山羊抗人 IgG-碱性磷酸酶,特异性识别 Fcγ 片段 | Jackson ImmunoResearch | 109-055-008 | |
| 山羊抗人 IgM-碱性磷酸酶,特异性识别 Fcµ 片段 | Jackson ImmunoResearch | 109-055-043 | |
| 山羊抗人 IgG-辣根过氧化物酶,特异性识别 Fcγ 片段 | Jackson ImmunoResearch | 109-035-008 | |
| 山羊抗人 IgM-辣根过氧化物酶,特异性识别 Fcµ 片段 | Jackson ImmunoResearch | 109-035-095 | |
| BD ELISPOT AEC 底物试剂盒 | BD Biosciences | 551951 | |
| C.T.L. ImmunoSpot 分析仪 | C.T.L. |
访问受限。请登录或开始试用以查看此内容。