本文介绍了一种利用酶联免疫吸附试验(ELISA)在小鼠中表征T细胞依赖性和非T细胞依赖性免疫球蛋白(Ig)同种型应答的实验方案。该方法可单独使用,也可与流式细胞术联合应用,有助于研究人员鉴定小鼠在接受T细胞依赖性和非T细胞依赖性抗原免疫后,B细胞介导的Ig同种型应答的差异。
方法文章
本文介绍了一种利用酶联免疫吸附试验(ELISA)在小鼠中表征T细胞依赖性和非T细胞依赖性免疫球蛋白(Ig)同种型应答的实验方案。该方法可单独使用,也可与流式细胞术联合应用,有助于研究人员鉴定小鼠在接受T细胞依赖性和非T细胞依赖性抗原免疫后,B细胞介导的Ig同种型应答的差异。
抗体,也称为免疫球蛋白(Ig),由分化的B淋巴细胞、浆母细胞/浆细胞在体液免疫中分泌,可通过多种机制对入侵的病原体提供强有力的防御。疫苗接种的主要目标之一是诱导产生具有保护作用的抗原特异性抗体,以预防危及生命的感染。胸腺依赖性(TD)和胸腺非依赖性(TI)抗原均可引发强烈的抗原特异性IgM应答,并在抗原呈递细胞(APCs)的协助下,诱导发生同种型转换的抗体(IgG、IgA和IgE)的产生以及记忆B细胞的形成。本文描述了一种利用酶联免疫吸附测定(ELISA)在小鼠中表征TD和TI Ig同种型应答的实验方案。在该方案中,通过腹腔内注射在小鼠中诱导TD和TI Ig应答。腹腔注射分别使用佐剂中的半抗原-偶联模型抗原TNP-KLH(在铝佐剂中)和TNP-多糖(在PBS中)进行免疫。为诱导TD记忆应答,在首次相同抗原/佐剂免疫后3周给予TNP-KLH铝佐剂加强免疫。在免疫前后不同时间点采集小鼠血清。随后分别采用Ig同型特异性的夹心ELISA和间接ELISA定量总血清Ig水平及TNP特异性抗体。为准确测定每种Ig同型的血清浓度,需将样本适当稀释,使其处于标准曲线的线性范围内。采用本方案,我们始终获得具有高特异性和灵敏度的可靠结果。当与其他互补方法(如流式细胞术)联合使用时, 体外 脾脏B细胞培养与免疫组化染色(IHC),该方案将使研究人员能够全面理解特定实验条件下的抗体应答。
B淋巴细胞是体液免疫中的主要参与者,也是哺乳动物体内唯一能够产生抗体(也称为免疫球蛋白,Ig)的细胞类型1,2。B细胞分泌的抗体通过多种机制(包括中和作用、调理作用和补体激活)对入侵的病原体提供强有力的防御,从而产生保护性免疫3。B细胞只有在特定B细胞被完全激活后才能分泌抗体,而这一过程通常需要两个不同的信号3。信号1由抗原(Ag)直接与初始B细胞表面表达的B细胞受体(BCR)结合而传递3。根据信号2的来源不同,B细胞的激活可分为胸腺依赖性(TD)和胸腺非依赖性(TI)两种类型3,4。在TD抗原应答中,信号2由活化的同源CD4辅助性T细胞(TH)提供,这些T细胞表达CD154,即B细胞上共刺激受体CD40的配体1,2,3。在TI抗原应答中,信号2来源于B细胞上Toll样受体(TLR)的激活(对于TI-1型抗原)或BCR的广泛交联(对于TI-2型抗原)3,4。1型TI(TI-1)抗原是TLR的微生物配体,包括细菌脂多糖(LPS)、病毒RNA和微生物CpG DNA4,5。2型TI(TI-2)抗原具有高度重复的结构,能够通过BCR的多次交联向B细胞传递持久且持续的信号4,6。典型的TI-2抗原包括肺炎球菌多糖和半抗原偶联的多糖6,7。TD和TI抗原均可引发强烈的抗原特异性IgM应答,并在抗原呈递细胞(APC)如树突状细胞(DC)的帮助下诱导产生类别转换的抗体(IgG、IgA和IgE)1,2,3。此外,在APC的帮助下,TD和TI抗原均能诱导记忆性免疫应答,但TD抗原在诱导记忆B细胞生成方面效率更高3,8。
在此方案中,通过腹腔内(i.p.) 分别用半抗原偶联的模型抗原2,4,6-三硝基苯基-钥孔血蓝蛋白(TNP-KLH)和TNP-多糖(中性、高度分支且高分子量)进行免疫9,10,11TD抗原通常与佐剂联合使用,以增强抗体的产生12在此实验方案中,TNP-KLH 与明矾(alum)共同注射,明矾是免疫学研究中常用的佐剂12其他可使用的佐剂示例包括完全或不完全弗氏佐剂(CFA 或 IFA)、单磷酰脂质A/海藻糖二分枝酰基海藻糖(MPL-TDM)"Ribi" 佐剂)和CpG寡脱氧核苷酸, 等等。13,14免疫后,在不同时间点采集小鼠血清,采用Ig同种型特异性的酶联免疫吸附试验(ELISA)定量血清中TNP特异性抗体。9,10,11.
ELISA 是一种基于微孔板的检测方法,广泛用作医学诊断工具以及生物医学研究中的分析手段15,16。它可用于检测和定量分析抗体、激素、细胞因子、趋化因子以及各种抗原等分析物。etc。ELISA 可以采用多种不同形式进行,包括直接法、间接法、夹心法和竞争法 ELISA15,16。通常情况下,该方法首先将抗原固定在固相表面(通常为 96 孔微孔板),然后与一抗孵育。孵育后,洗去未结合的一抗。在直接 ELISA 中,一抗直接偶联到一种酶(通常为辣根过氧化物酶或碱性磷酸酶),该酶可裂解显色底物,产生可见的颜色变化,通过分光光度计等信号检测仪器进行测定15,16。相反,如果使用酶标二抗来结合一抗,则称为间接 ELISA15,16。直接 ELISA 操作更快,而间接 ELISA 灵敏度更高15,16。在夹心 ELISA 中,微孔板包被一种"捕获"抗体,用于固定样本中目标抗原,随后通过另一种"检测"抗体以直接或间接方式检测被捕获的抗原15,16。由于抗原被两种不同的抗体识别,夹心 ELISA 具有高特异性。在竞争 ELISA 中,样本中的抗原与固定在板上的抗原竞争结合一抗,然后通过测定底物信号的减弱程度来定量样本中抗原的浓度15,16。竞争 ELISA 可采用上述直接或间接模式进行,适用于仅含有一个表位的小分子抗原的检测15,16。
检测抗体的替代技术包括放射免疫测定法(radio-immunoassay, RIA)、电化学发光(electrochemiluminescence, ECL)测定法和表面等离子体共振(surface plasmon resonance, SPR)测定法17。RIA 是最早开发的免疫测定方法,利用放射性标记试剂以高特异性和高灵敏度检测抗原(或抗体)的存在18,19。然而,由于放射性毒性、处置成本、试剂保质期以及操作放射性物质所需的特殊许可等问题,ELISA 成为更优且更便捷的常规检测技术20,21。ECL 是一种高灵敏度的检测方法,通过电流在电极表面激发稳定的前体物质,产生高活性物种,从而启动化学发光反应,可用于测定分析物(如抗原或抗体)的含量22。然而,ECL 需要专用仪器,因此其应用不如 ELISA 广泛23。SPR 是一种直接检测方法,可用于测量配体(e.g.,抗体)与固定在传感器芯片表面的分子(e.g.,抗原)之间的结合情况24。SPR 能够非常特异地实时检测分子相互作用,且无需像 ELISA 那样使用标记试剂。然而,SPR 同样需要专用设备,且灵敏度低于 ELISA17。鉴于这些替代方法的局限性,ELISA 是本实验方案中最适合且最便捷的技术。本文描述了夹心 ELISA 在总 Ig 同种型水平分析中的应用,以及间接 ELISA 在抗原特异性 Ig 同种型分析中的操作步骤。
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本方案遵循罗格斯大学机构动物研究伦理委员会的指导原则。所有小鼠的使用均符合美国国立卫生研究院(NIH)指南,并经机构动物护理和使用委员会批准的动物实验方案许可。
1. 小鼠的准备及 naive 小鼠血清的采集
2. TNP-多糖(一种TI抗原)和TNP-KLH(一种TD抗原)的制备
3. 小鼠免疫
4. 眶后静脉采血及血清制备
5. 小鼠Ig同种型特异性ELISA
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我们已采用本方案研究免疫系统关键调控因子TRAF3在TI和TD Ig同种型应答中的作用9,10,11。TRAF3直接或间接调控多种先天性和适应性免疫受体的信号转导,包括TNF受体超家族、Toll样受体以及T细胞受体/CD28等27,28。我们假设TRAF3在不同免疫细胞亚群中发挥着不同的作用,以调控抗体应答。为验证该假设,我们利用条件性TRAF3基因敲除小鼠,分别在B细胞、T细胞或髓系细胞中特异性缺失Traf3基因,检测其TI和TD Ig同种型应答9,10,11。TI和...
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本文描述了利用ELISA法对小鼠TD和TI Ig同种型应答进行表征的实验方案。成功实施本方案需要使用表1中列出的材料,包括ELISA检测板、免疫原性抗原、小鼠Ig同种型特异性抗体及标准品。应注意避免使用经组织培养处理的ELISA板。标准品和血清样本的稀释应在单独的未经处理的板(圆底板)中进行,然后加入ELISA板中。采用本方案,我们 consistently 获得了具有高特异性和高灵敏度的可靠结果。
本方案中的关键步骤包括抗原免疫、眶后取血以及Ig同种型特异性ELISA。对于TD抗原免疫,TNP-KLH/氢氧化铝混合物应充分重悬,以确保注入正确剂量的抗原/佐剂。在眶后取血过程中,若血液在移液管或毛细管中发生凝固,应立即更换新的移液管或毛细管。ELISA中使用的缓冲液和试剂应为澄清溶液,不得含有沉淀物,否则可能导致假阳性结果,并出现异常的OD405值。此外,在ELISA的各个步骤中均应避免产生气泡,因为气泡也可能导致假阳性或假阴性结果,并引起OD405值异常。通过设置样本重复孔分析,可将这些偶发性误差降至最...
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作者无竞争性财务利益。
本研究由美国国立卫生研究院资助,资助项目编号为 R01 CA158402(P. Xie)和 R21 AI128264(P. Xie),美国国防部资助项目编号 W81XWH-13-1-0242(P. Xie),新泽西癌症研究所通过美国国家癌症研究所资助项目编号 P30CA072720 提供的试点奖(P. Xie),Busch 生物医学资助(P. Xie),Victor Stollar 研究员奖(A. Lalani),以及 Anne B. 和 James B. Leathem 研究员奖(S. Zhu)。
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| 姓名 | 公司 | 目录编号 | 评论 |
|---|---|---|---|
| VersaMax 可调式微孔板读板仪 | MDS Analytical Technologies | VERSAMAX | 用于读取微孔板的设备 |
| SOFTmax PRO 5.3 | MDS Analytical Technologies | SOFTmax PRO 5.3 | 微孔板读板仪配套软件 |
| GraphPad Prism | GraphPad | Prism | 用于绘图和统计分析的软件 |
| TNP-AECM-多糖(FICOLL) | Biosearch Technologies | F-1300-10 | 用于免疫的TI抗原 |
| TNP-KLH | Biosearch Technologies | T-5060-5 | 用于免疫的TD抗原 |
| TNP(38)-BSA | Biosearch Technologies | T-5050-10(偶联比例:38) | TNP特异性ELISA包被抗原 |
| TNP(3)-BSA | Biosearch Technologies | T-5050-10(偶联比例:3) | 用于高亲和力TNP特异性Ig检测的包被抗原 |
| Imject Alum | Fisher Scientific | PI-77161 | 用于免疫的氢氧化铝佐剂 |
| Falcon 聚丙烯管 | Fisher Scientific | 14-959-11A | 用于TNP-KLH/氢氧化铝的孵育 |
| BD 胰岛素注射器 | Fisher Scientific | 14-829-1B | 用于小鼠腹腔注射 |
| Immuno 96孔平底板 | Fisher Scientific | 14-245-61 | 用于ELISA实验 |
| 未处理96孔微孔板,圆底 | VWR | 82050-622 | 用于标准品和样品的系列稀释 |
| 磷酸酶底物,5 mg片剂 | Sigma | S0942-200TAB | AP底物 |
| 二乙醇胺 | VWR | IC15251690 | AP底物缓冲液的组分 |
| 山羊抗小鼠IgM | SouthernBiotech | 1020-01 | 小鼠IgM捕获抗体 |
| 山羊抗小鼠IgG1 | SouthernBiotech | 1070-01 | 小鼠IgG1捕获抗体 |
| 山羊抗小鼠IgG2a | SouthernBiotech | 1080-01 | 小鼠IgG2a捕获抗体 |
| 山羊抗小鼠IgG2b | SouthernBiotech | 1090-01 | 小鼠IgG2b捕获抗体 |
| 山羊抗小鼠IgG3 | SouthernBiotech | 1100-01 | 小鼠IgG3捕获抗体 |
| 山羊抗小鼠IgA | SouthernBiotech | 1040-01 | 小鼠IgA捕获抗体 |
| 山羊抗小鼠IgE | SouthernBiotech | 1110-01 | 小鼠IgE捕获抗体 |
| AP-山羊抗小鼠IgM | SouthernBiotech | 1020-04 | 小鼠IgM检测抗体 |
| AP-山羊抗小鼠IgG1 | SouthernBiotech | 1070-04 | 小鼠IgG1检测抗体 |
| AP-山羊抗小鼠IgG2a | SouthernBiotech | 1080-04 | 小鼠IgG2a检测抗体 |
| AP-山羊抗小鼠IgG2b | SouthernBiotech | 1090-04 | 小鼠IgG2b检测抗体 |
| AP-山羊抗小鼠IgG3 | SouthernBiotech | 1100-04 | 小鼠IgG3检测抗体 |
| AP-山羊抗小鼠IgA | SouthernBiotech | 1040-04 | 小鼠IgA检测抗体 |
| AP-山羊抗小鼠IgE | SouthernBiotech | 1110-04 | 小鼠IgE检测抗体 |
| 小鼠IgM标准品 | BD Biosciences | 553472 | TNP特异性IgM,克隆 G155-228 |
| 小鼠IgG1标准品 | BD Biosciences | 554054 | TNP特异性IgG1,克隆 107.3 |
| 小鼠IgG2a标准品 | BD Biosciences | 556651 | TNP特异性IgG2a,克隆 G155-178 |
| 小鼠IgG2b标准品 | BD Biosciences | 554055 | TNP特异性IgG2b,克隆 49.2 |
| 小鼠IgG3标准品 | BD Biosciences | 553486 | KLH特异性IgG3,克隆 A112-3 |
| 小鼠IgA标准品 | BD Biosciences | 550924 | 矿物油诱导的IgA,克隆 MOPC-320 |
| 小鼠IgE标准品 | BD Biosciences | 557079 | TNP特异性IgE,克隆 C38-2 |
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