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方法文章

一种快速、简单且标准化的匀浆方法用于制备抗原/佐剂乳剂以诱导实验性自身免疫性脑脊髓炎

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DOI:

10.3791/64634

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2022年12月9日

本文内容

摘要

为了诱导实验性自身免疫性脑脊髓炎(一种多发性硬化症的动物模型),需用含有自身抗原和完全弗氏佐剂的油包水乳剂对小鼠进行免疫。尽管目前已存在多种乳剂制备方案,本文介绍了一种快速、简便且标准化的乳剂均质化制备方法。

摘要

实验性自身免疫性脑脊髓炎(EAE)与多发性硬化症(MS)具有相似的免疫学和临床特征,因此被广泛用作识别新药物靶点以改善患者治疗的模型。MS具有多种不同的疾病进程:复发-缓解型MS(RRMS)、原发进展型MS(PPMS)、继发进展型MS(SPMS)以及一种罕见的进展-复发型MS(PRMS)。尽管动物模型无法准确模拟所有这些不同的人类疾病表型,但仍存在一些EAE模型可反映MS的部分不同临床表现。例如,在C57BL/6J小鼠中由髓鞘少突胶质细胞糖蛋白(MOG)诱导的EAE模拟人类PPMS,而在SJL/J小鼠中由髓鞘蛋白脂质蛋白(PLP)诱导的EAE则类似于RRMS。其他自身抗原(如髓鞘碱性蛋白(MBP))以及多种不同的小鼠品系也用于EAE的研究。在这些自身抗原免疫诱导的EAE模型中,需制备水包油乳剂并进行皮下注射以诱导疾病。大多数EAE模型还需要注射百日咳毒素以促进疾病发展。为了实现稳定且可重复的EAE诱导,必须采用详细的方案来制备抗原/佐剂乳剂。本文所述方法采用标准化流程制备水包油乳剂,操作简便、快速,并使用振荡式匀浆器替代注射器来制备质量可控的乳剂。

引言

免疫耐受的破坏可能导致自身免疫性疾病的发生,例如多发性硬化症(MS)。据估计,全球有280万人患有MS1。尽管MS的确切病因仍 largely 未知,但自身反应性T细胞和B细胞的失调以及调节性T细胞(Treg)功能缺陷在该疾病的发病机制中起着重要作用2,3。

自身免疫性疾病的动物模型是研究潜在治疗手段的重要工具。实验性自身免疫性脑脊髓炎(EAE)模型已被研究多发性硬化症(MS)的科研人员使用了近一个世纪4。早期实验中,该疾病的发病率相对较低。随着含有分枝杆菌(Mycobacterium)和百日咳毒素的完全弗氏佐剂(CFA)的引入,研究人员得以在小鼠中稳定地诱导EAE4。最重要的是,必须将CFA与中枢神经系统(CNS)特异性抗原混合,以制备均一的油包水乳剂,从而诱导EAE。目前最常用的EAE模型是通过使用脑炎性多肽对小鼠进行主动免疫建立的。小鼠的遗传背景在疾病易感性中起着重要作用,其中髓鞘少突胶质细胞糖蛋白多肽(MOG35-55)和髓鞘蛋白脂质蛋白多肽(PLP139-151)分别用于在C57BL/6J和SJL小鼠中诱导EAE....

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方案

所有动物实验均按照瑞典动物研究委员会的规定进行,并经瑞典隆德-马尔默动物伦理委员会批准(许可证号:M126-16)。

注意:该方法的示意图流程见图1。

1. 材料准备

注意:所有试剂均需在无菌操作台内无菌配制,并分装后按指定温度保存。试剂可保存长达2年而不影响其效果。

  1. 按以下方法制备含 20 mg/mL Mycobacterium tuberculosis 的完全弗氏佐剂(CFA)。
    1. 将 100 mg 冻干的 M. tuberculosis H37RA(见材料表)和五颗 3.2 mm 钢珠加入一个 7 mL 管中(见材料表)。在均质仪(见材料表)中以最高转速(5,000 rpm)震荡 60 秒。
    2. 向管中加入 5 mL 不完全弗氏佐剂(IFA),再次以最高转速震荡 60 秒。用移液器将 IFA 中均质后的 M. tuberculosis 悬液(现称为 CFA)转移至新管中,钢珠留在原管,4 °C 保存备用。
  2. ....

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结果

制备完全弗氏佐剂(CFA)/髓鞘少突胶质细胞糖蛋白(MOG)乳剂的快速、简便且标准化的实验方案如图1所示。该方法此前已有文献报道6。CFA/MOG乳剂也可采用其他方法制备,例如传统的注射器乳化法或涡旋法。本研究通过评估乳剂质量对这些方法进行了比较。所有方法均形成了油包水乳剂;通过将少量乳剂滴加至载玻片上,并在相差显微镜下观察,以评估乳剂的均一性和质量。采用振荡均质法制备的乳剂呈现灰白色、豆状颗粒,代表细小的油包水乳滴;而使用注射器法制备的乳剂滴则更大且更白。在涡旋法中观察到较大的灰黑色颗粒,对应于乳剂中 trapped 的气泡(图2A)。

为了检测油包水乳剂的长期稳定性,可使用激光衍射粒度分析仪测量其随时间变化的粒径分布。采用本文所述标准化方案制备的乳剂在6周时间内未显示出粒径的任何变化(图2B)。因此,进一步测试了含有MOG35-55.......

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讨论

水包油乳剂(如抗原/弗氏佐剂)已被用于诱导实验性自身免疫性脑脊髓炎(EAE)超过半个世纪17。目前尚无标准化的方法来制备不受人为因素影响的抗原乳剂。大多数实验室采用注射器手动混合作为标准方法,但该方法耗时较长,常导致材料大量损耗,且乳剂质量因操作人员不同而存在差异。

本论文介绍的方法采用标准振荡匀浆机来制备抗原/CFA乳剂。此外,所用的全部试剂均可分装并长期保存,使乳剂的制备更加方便快捷。制备最多80只小鼠所需乳剂的总时间约为30分钟,这与其他已发表的方法形成鲜明对比——后者制备MOG35-55乳剂通常需要1至1.5小时16,18。其他手动方法,例如单注射器法,常会在注射器内引入气泡5。本文所述方法经过专门设计,乳剂从注射器后端推入,从而避免了气泡的引入,并最大限度减少了材料损耗。

为了确保结果.......

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披露

BTB Emulsions AB 已提交一项专利申请,涉及用于制备免疫用乳剂的装置及方法,适用于动物和人类(欧洲专利申请号:EP3836884A1)。BTB 是该公司的首席执行官、创始人,同时也是 BTB Emulsions 的股东。Bertin-Instruments 公司负责在全球范围内分销本出版物中所使用的乳剂试剂盒。

致谢

作者谨此感谢隆德大学的动物饲养单元、Camilla Björklöv 和 Agnieszka Czopek 提供的支持,以及英国牛津大学罗斯伯勒风湿病学研究所 Richard Williams 在本手稿撰写过程中给予的建设性批评和语言方面的帮助。

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材料

本文使用的材料清单
姓名公司目录编号评论
1 mL 注射器B. Braun9166017V 
1 mL 注射器Sigma-AldrichZ683531
7 ml 带盖空管Bertin-InstrumentsP000944LYSK0A.07 mL 管
50 mL 无菌离心管 Fisher Scientific1078856150 mL 管
Bordetella pertussis 毒素Sigma-AldrichP2980于 -20 °C 保存
分散剂,轻质矿物油Sigma-AldrichM8410于室温保存
乳化试剂盒Bertin-InstrumentsD34200.10 ea包含管、盖和推杆
不完全弗氏佐剂Sigma-Aldrich F5506于 +4 °C 保存
Mycobacterium tuberculosis, H37RAFisher ScientificDF3114-33-8于 +4 °C 保存
Mastersizer 2000 Malvern PanalyticalN/A粒径分析仪
Minilys-个人匀浆仪Bertin-InstrumentsP000673-MLYS0-A振荡匀浆仪
MOG 35-55 肽   InnovagenN/A
Montanide ISA 51 VGSeppic36362Z经 FDA 批准的油性佐剂
Pall Acrodisc 注射器滤器 0.2 μmFisher Scientific17124381无菌滤器
PBS,无 Ca²⁺/Mg²⁺Thermo Fisher Scientific14190144PBS
相差显微镜OlympusBX40-B
3.2 mm 钢珠Fisher ScientificNC0445832高压灭菌后于室温保存
Triton X-100Sigma-Aldrich648463于室温保存

参考文献

  1. Walton, C., et al. Rising prevalence of multiple sclerosis worldwide: Insights from the Atlas of MS, third edition. Multiple Sclerosis. 26 (14), 1816-1821 (2020).
  2. van Langelaar, J., Rijvers, L., Smolders, J., van Luijn, M. M.

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重印与许可

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