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Research Article
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Erratum Notice
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Retraction Notice
The article Assisted Selection of Biomarkers by Linear Discriminant Analysis Effect Size (LEfSe) in Microbiome Data (10.3791/61715) has been retracted by the journal upon the authors' request due to a conflict regarding the data and methodology. View Retraction Notice
Menschliches peripheres Blut wird häufig zur Beurteilung der humoralen Immunantwort verwendet. Im Folgenden werden die Methoden zur Isolierung humaner B-Zellen aus peripherem Blut, zur Differenzierung humaner B-Zellen in Antikörper (Ab)-sezernierende B-Zellen (ASCs) in Kultur und zur Aufzählung der Gesamt-IgM- und IgG-ASCs über einen ELISpot-Assay beschrieben.
Das Kennzeichen der humoralen Immunität ist funktional ASCs zu erzeugen, das zu synthetisieren und ABS spezifisch für ein Antigen (Ag), beispielsweise einem Pathogen sekretieren, und sind für Wirtsabwehr eingesetzt. Zur quantitativen Bestimmung des funktionellen Status der humoralen Immunantwort eines Individuums, sowohl Serum Abs und Zirkulieren ASCs als funktionelle Auslesungen üblicherweise gemessen. Beim Menschen ist peripherem Blut die bequemste und leicht zugänglich Probe, die zur Bestimmung der humoralen Immunantwort durch den Host B-Zellen hervorgerufen werden können. Distinct B-Zell-Untergruppen, einschließlich ASCS, kann über die Auswahl mit linienspezifischen Ab-konjugierte Mikrobeads oder über Zellsortierung mit Durchflusszytometrie direkt aus dem peripheren Blut isoliert werden. Darüber hinaus kann gereinigtes naiven und Gedächtnis-B-Zellen in Kultur in ASCs aktiviert und differenziert werden. Die funktionellen Aktivitäten von ASCs zu Ab Sekretion beitragen kann durch ELISpot quantifiziert werden, was ein Assay, Enzym konvergiert ist-linked immunoabsorbance-Assay (ELISA) und Western-Blot-Technologien, um die Aufzählung einzelner ASCS auf Einzelzellebene zu ermöglichen. In der Praxis hat sich die ELISPOT-Tests zunehmend verwendet Impfstoffwirksamkeit zu bewerten, wegen der Leichtigkeit der Handhabung einer großen Anzahl von Blutproben. Die Verfahren zur Isolierung von humanen B - Zellen aus dem peripheren Blut, die Differenzierung von B - Zellen in ASCs in vitro und die Verwendung von ELISpot für die Quantifizierung von Gesamt - IgM- und IgG-ASCs wird hier beschrieben.
B-Zellen spielen eine zentrale Rolle bei der Entwicklung der humoralen Immunität. Sie entwickeln sich zunächst im Knochenmark und geben Sie den Blutstrom als naive B-Zellen, die in die lymphatischen Geweben, wie der Milz wandern können, Lymphknoten und Mandeln, für die weitere Entwicklung. Bei Ag Begegnung einige naive B-Zellen wandern in Lymphfollikeln, wo Keimzentrum-B-Zellen in den Speicher B-Zellen und Plasmablasten unterscheiden können (PBS) / Plasmazellen (PCs). Während die meisten PBs / PCs in den Blutstrom Egress, liegen einige schließlich im Knochenmark terminale Differenzierung in langlebigen PCs 1 zu unterziehen. B - Zellen im Umlauf sind heterogen, und in einem stabilen Zustand, PBs / PCs sind selten im peripheren Blut 2. Als Folge der Verfügbarkeit von Lineage-spezifische Oberflächenmarker hat Durchflusszytometrie eine beliebte Methode zur Identifizierung und Charakterisierung der B-Zell-Untergruppen in peripherem Blut werden. Eine erweiterte Anwendung von Fluss cytometry ist die Zugabe eines Zellsortierer-Funktion, die die Trennung und Isolation der einzelnen Untergruppen von B-Zellen mit hoher Reinheit ermöglicht. Basierend auf der Expression spezifischer Oberflächenrezeptoren in verschiedenen Entwicklungsstadien werden menschliche zirkulierende B - Zellen allgemein in drei Haupt Subpopulationen: naive B - Zellen (CD19 + CD27 - CD38 -), Gedächtnis - B - Zellen (CD19 + CD27 + CD38 -) und PBs / PCs (CD19 + CD27 + CD38 +) 3-4 (Abbildung 1). Naive B-Zellen von Natur haben Ags nicht auf. Jedoch können sie differenziert IgM + CD27 + Gedächtnis - B - Zellen sein. Obwohl naive B - Zellen sind homogene B-Zell - Antigenrezeptor (BCR) -assoziierten Moleküle (zB CD19, CD20 und CD22) sie heterogen in ihrer Immunoglobulin Repertoire in 5 ausdrückt. Die Mehrheit der CD27 + Gedächtnis - B - Zellen können in CD27 unterschieden werden+ / hallo CD38 + PBs / PCs 6. Darüber hinaus Gedächtnis - B - Zellen und PBs / PCs sind polyklonalen und zeigen Entwicklungs und funktionelle Heterogenität 4-7. PBs / PCs im Umlauf sind in der Regel von kurzer Dauer und nicht CD138 Ausdruck bringen, sondern solche aus im Knochenmark zu beruhigen wird terminal differenzieren und werden langlebig. Ausdifferenzierten PCs exprimieren CD138 und CD27 - Moleküle auf ihren Oberflächen 8 herunterregulieren. Da sowohl PBs und PCs geeignet sind, sezer Abs, in vielen Fällen sind sie gemeinsam als ASCS bezeichnet. Im Gegensatz dazu weder naive B - Zellen noch Gedächtnis - B - Zellen können erhebliche Mengen an Abs 9-10 produzieren. Dennoch, als isoliert, sowohl naiven und Gedächtnis - B - Zellen können in 3 in ASCS differenziert - 10 Tage , an denen 6 in der richtigen Kulturbedingungen gelegt, 15.11. In der Tat, abgeleitet ASCS von in vitro Differenzierung teilen ähnliche Oberfläche Ausdrücke von CD27 und CD38 mit denen direkt isoliert from peripheren Blut 6. Darüber hinaus unterscheiden sich die ASCs in vitro eine geringe Oberflächen CD20, ähnlich dem von zirkulierendem PBs / PCs 6 auszudrücken. Obwohl die Kultur stamm ASCs alle kurzlebigen sind, können sie Abs sezernieren, was anzeigt, dass sie funktionell kompetent sind und in der Lage der humoralen Immunität beitragen.
Beide ELISA und ELISpot sind bei weitem die am häufigsten angewandten Methoden, mit denen auf die humorale Immunantwort funktionelle Informationen zu erhalten. ELISA ist ein 96-Well - Platte-basierten Assays, und es ist häufig der Titer des Serums Ag-spezifischen Abs und anderen Analyten (zB Cytokine) zu messen. Es ist bequem und skalierbar. ELISA ist ein Festphasen Enzym - Assay zu verwenden , 16 das Vorhandensein von Abs oder anderen Substanzen, wie Serum, in einer flüssigen Probe nachzuweisen. Die Auslesungen aus Serum ELISAs wurden, um die Immunantwort des Körpers darzustellen weit verbreitet. Ein Werkzeug erforderlich für den Erwerb von Readouts von ELISA-Assays ist ein spektrophotometrische Mikrotiterplatten-Lesegerät. Der Leser kann die optische Dichte (OD) der Endprodukte typischerweise bestimmen , aus der Reaktion von Meerrettich - Peroxidase (HRP) -konjugierte Detektions Abs und ihre spezifischen Substrate resultierenden 17. Hinsichtlich der humoralen Immunantwort auf die Berichterstattung, Serum Ab Ebenen durch ELISA bestimmt bezeichnen die kollektive, nicht aber einzelne, Leistung von ASCS im Körper. Außerdem versagt ELISA berücksichtigt die Beteiligung von Gedächtnis-B-Zellen, die sekretieren Abs nicht.
Wie ELISA ist ELISpot ein weit verbreitetes Verfahren zum Nachweis und der Überwachung der Immunantwort in peripheren Blutproben 17-18. ELISpot ist eine Technik, um einen Sandwich-ELISA bezogen. Darin werden die Zellen in das Polyvinylidendifluorid (PVDF) -Membran-backed Wells von 96-Well-Mikrotiterplatten gegeben für eine Kurzzeitkultur. Der ELISPOT-Assay ist analog zur Durchführung Western-Blotting auf einer Mikrotiterplatte und developing die Flecken auf der PVDF-Membran in jeder Vertiefung. Ein automatisiertes ELISpot Lesesystem oder ein Stereomikroskop für die manuelle Zählung ist nicht erforderlich. Der Hauptvorteil der ELISpot in einer Immunantwort Erfassungs ist seine hervorragende Empfindlichkeit in der Quantifizierung von ASCs und Cytokin-sezernierenden Zellen. Er berichtet ihre funktionellen Aktivitäten in humoralen und zellulären Immunität sind. Bei der Messung der humoralen Immunfunktion, Serum Ab durch ELISA und der Anzahl von ASCs bestimmt Ebenen durch ELISpot aufgezählt werden oft korreliert, aber die Daten Ablesungen aus diesen beiden Assays haben einige Unterschiede in der funktionellen Auswirkungen 19-20. Der Hauptvorteil der ELISpot ist die Empfindlichkeit der Methode. Die Höhe des Serum-Ab-Titer, wie durch ELISA berichtet wird, semi-quantitativ als OD Ablesungen dargestellt, um die relative Ab Ebene bezeichnet, oder mehr quantitativ, als Konzentration Ablesungen, wenn eine bekannte Menge an den richtigen Isoformen der ABS ist als Referenz enthalten. Im Gegensatz dazu sind die Ergebnisse der ELISpot presented als die absolute Zahl der Anbeterinnen in einem Zellpool von Interesse (zB unfraktioniertem einkernigen peripheren Blutzellen (PBMCs) und gereinigte B - Zellen aus PBMCs). ELISpot können einen einzelnen ASC erkennen, aber ELISA erfordert Ab Mengen von ASCS optimierten Assay abhängigen Konzentrationen vor der Messung zu erreichen. Daher ELISpot ist offensichtlich überlegen ELISA in Empfindlichkeit der Quantifizierung. Außerdem ist ELISpot auch für die in vitro differenzierte ASCs von aktivierten Gedächtnis - B - Zellen zu quantifizieren. Gedächtnis-B-Zellen sezernieren Abs nicht aber in ASCS bei Aktivierung unterscheiden kann; Sie haben daher keinen Beitrag zum Serum durch ELISA nachgewiesen Abs. Somit ist ELISpot die Methode der Wahl bei der Messung der Immunantwort des Speichers B-Zellen nach der Aktivierung in Kultur zirkuliert. Es ermöglicht die Überwachung der Aufrechterhaltung der Langzeit humorale Immunität.
Menschliche periphere Blut muss von gesunden Spendern unter informierte Einwilligung eingeholt werden, und die Verwendung von Blutproben müssen den genehmigten Leitlinien, die einzelnen Institutional Review Boards entsprechen. In dieser Studie auf das Protokoll menschlichem Blut an einer Demonstration der Ergebnisse der Durchflusszytometrie (Abbildung 1) und ELISPOT - Tests verwenden (Abbildung 3) wurde durch den Internal Review Board der National Taiwan University Hospital (Protokollnummer 201307019RINB) zugelassen.
1. Isolierung und Reinigung von humanen peripheren Blut-B-Zellen
2. Reinigung und Trennung von Speicher- und Naïve B-Zellen aus B-Zellen isoliert
3. Zellsortierung für die Sammlung von Naïve B Zellen, Gedächtnis-B-Zellen und PBs / PCs
4. In vitro Differenzierung von isolierten humanen CD19 + B - Zellen, Gedächtnis - B - Zellen CD19 + CD27 + und CD19 + CD27 - Naïve B - Zellen
5. ELISPOT-Assay
PBMCs wurden von roten Blutkörperchen und anhaftenden Zellen verarmt (Schritte 1,2 bis 1,7). Ein Aliquot (2 x 10 6) Zellen wurden zu einer durchflusszytometrischen Analyse unterzogen , um die Populationen von naiven B - Zellen, Gedächtnis - B - Zellen und PBS / PCs in dem peripheren Blut (Abbildung 1) veranschaulichen. In diesem PBMCs des Spenders, etwa 10% der Lymphozyten waren CD19 + B - Zellen. In der B-Zellenraum ist der Anteil der CD19 + CD27 - war naiv B - Zellen um 50%. Auf der anderen Seite, etwa 50% der CD19 + B - Zellen waren CD27 + Gedächtnis - B - Zellen , 7, 25-26. Bemerkenswerterweise kann CD27 + Gedächtnis - B - Zellen weiter mit der Aufnahme von IgD 4 getrennt werden. 2, 30-31 - Der Phänotyp PBs zirkulierender besser werden kann , keine oder nur geringe Oberflächenexpression von CD20 (CD19 + CD27 + / hallo CD38 + CD20 lo /) definiert. Um auszuschließen, die toten Zellen, die 7-AADkann in Zellfärbung (Schritt 3.5) und einem Grundstück für FSC gegen 7-AAD aufgenommen werden können , die Bevölkerung von lebenden Zellen zur Torsteuerung (7-AAD -).
Die wichtigsten Schritte des ELISPOT - Assay sind in Abbildung 2 dargestellt. Beide gereinigten humanen B - Zellen und CD19 + CD27 + Gedächtnis - B - Zellen wurden in Gegenwart von CpG mit RPMI 1640 - Medium für 5 Tage. Die Zellen wurden die neu entstandenen ASCS zur Quantifizierung des ELISPOT-Assay geerntet. Falls vorhanden, isoliert die bereits bestehenden PBs aus dem peripheren Blut wird 11 in 48 h aussterben. Der ELISPOT - Assay wurde durchgeführt, und die Punktbilder durch einen automatischen Plattenscanner erfasst werden in Abbildung 3 gezeigt. Die Ergebnisse der ELISpot zeigen typischerweise 50-200 IgM-ASCS 10 4 B mit CpG behandelten Zellen für 5 Tage, während die Zahl der IgG-ASC 10 - 50 in 10 4 Zellen 11.

2. Abbildungen der wichtigsten Schritte des ELISPOT - Assay Abbildung. (A) Legen 50 & mgr; l / Vertiefung (5 & mgr; g / ml) von F (ab ') 2 - Fragment von anti-human - Ig (IgG + IgM + IgA) in einem ELISPOT - Platte für 2 h bei 37 ° C oder über Nacht bei 4 & deg ; C (bevorzugt) (Schritt 5.4). Seed die Zellen in die Vertiefungen der ELISpot Platte. Lassen Sie die ASCS auf die PVDF - Membran zu befestigen und zu sezernieren Abs 8 - 14 Uhr (Schritt 5.11). (B) , um die Zellen mit PBS abwaschen (mit 0,05% Tween 20). (C) Fügen Sie die AP- oder HRP-Konjugated Erkennung Abs entweder IgG oder IgM-spezifisch. (D) Waschen Sie die Erkennung Abs , die ungebunden sind. (E) Entwickeln Sie die Flecken mit einer Substratlösung von AP oder HRP den Nachweis Abs übereinstimmen. Bitte klicken Sie hier , um eine größere Version dieser Figur zu sehen.

Abbildung 3. ELISpot Ergebnisse einer repräsentativen Platte. (A) gereinigtes CD19 + B - Zellen wurden in drei benachbarten Vertiefungen gegeben (50.000 Zellen in gut # 1, 25.000 Zellen in gut # 2 und 12.500 Zellen in gut # 3, bzw.) der ELISpot Platte. Zellen wurden dann in RPMI-1640-Medium über Nacht (~ 14 h). Der ELISPOT-Assay wurde nach Beendigung der Kultur durchgeführt (Schritte 5,12-5,18). Um Analyze die Ergebnisse wurde die ELISpot Platte Bilder über einen automatischen Analysator mit dem Scanner und Software ausgestattet erwerben gescannt. (B) Gereinigtes CD19 + CD27 + Speicherzellen (10 6 / ml) wurden in Gegenwart von 5 & mgr; g / ml CpG für 5 Tage. Die Zellen wurden wie in (A) für den ELISPOT - Assay behandelt. Bitte klicken Sie hier , um eine größere Version dieser Figur zu sehen.
Der Autor erklärt keine konkurrierenden finanziellen Interessen.
Menschliches peripheres Blut wird häufig zur Beurteilung der humoralen Immunantwort verwendet. Im Folgenden werden die Methoden zur Isolierung humaner B-Zellen aus peripherem Blut, zur Differenzierung humaner B-Zellen in Antikörper (Ab)-sezernierende B-Zellen (ASCs) in Kultur und zur Aufzählung der Gesamt-IgM- und IgG-ASCs über einen ELISpot-Assay beschrieben.
Diese Studie wurde durch ein Forschungsstipendium des Ministeriums für Wissenschaft und Technologie des Exekutiv-Yuan von Taiwan (NSC99-2320-B-002-011) unterstützt. Ich möchte mich für den exzellenten Service bedanken, den der durchflusszytometrische Analyse- und Sortierkern des ersten Kernlabors am College of Medicine der National Taiwan University bietet.
| BD Vacutainer K2E | BD Biosciences | 367525 | 10 mL Röhrchen |
| Ficoll-Paque Plus | GE Healthcare | 17-1440-02 | endotoxinfrei |
| Trypanblau 0,5%ige Lösung | Biological Industries | 03-102-1B | |
| IMag Human B Lymphozytenanreicherungsset | BD Biosciences | 558007 | |
| biotinyliertes CD27 mAb | Biolegend | 302804 | Klon O323 |
| Streptavidin magnetische Mikrokügelchen | BD Biosciences | 9000810 | |
| 15 mL Falcon Röhrchen | BD Falcon | 352196 | |
| Blaues Nylon-Mesh-Zellsieb, 40 & mu; m | BD Falcon | 352340 | |
| Anti-Human-CD19-APC | Biolegend | 302212-Klon HIB19 | |
| Anti-Human-CD27-eFluor 450 | eBioscience | 48-0279-42 | Klon O323 |
| Anti-Human-CD38-PE-Cy7 | Biolegend | 303516-Klon HIT2 | |
| Anti-Human-CD38-PE-Cy7 | BD Biosciences | 560677 | Klon HIT2 |
| Anti-Human-CD45-FITC | Biolegend | 304006-Klon HI30 | |
| Anti-Human-CD45-FITC | BD Biosciences | 555482-Klon HI30 | |
| Anti-Maus/Ratte/Mensch CD27-PerCP Cy5.5 | Biolegend | 124213-Klon LG.3A10 | |
| Anti-Human-CD27-PerCP Cy5.5 | BD Biosciences | 65429 | Klon L128 |
| Anti-Human-CD19-FITC | Miltenyi Biotec | 130-098-064 | Klon LT19 |
| Anti-humaner CD19-FITC | GeneTex | GTX75599-Klon LT19 | |
| Anti-humaner CD20-FITC | BD Biosciences | 555622 | Klon 2H7 |
| biotinyliertes anti-humanes CD27 | Biolegend | 302804 | Klon O323 |
| biotinyliertes anti-humanes CD27 | eBioscience | 13-0279-80 | Klon O323 |
| 7-Aminoactinomycin D (7-AAD) | BD Biosciences | 559925 | |
| CpG (ODN 2006) | InvivoGen | tlrl-2006 | Typ B CpG |
| Rekombinant human IL-2 | PeproTech | 200-02 | |
| Rekombinant human IL-10 | PeproTech | 200-10 | |
| Rekombinant human IL-21 | PeproTech | 200-21 | |
| Rekombinant human sCD40L | PeproTech | 310-02 | |
| Protein A von S. aureus Cowan (SAC) | Sigma-Aldrich | 82526 | |
| Pokeweed Mitogen (PWM) | Sigma-Aldrich | L9379 | |
| MultiScreen Filterplatten, 0,45 µ Mio. Porengröße | Merck Millipore | MSIPS4510 | sterile, klare 96-Well-Filterplatte mit hydrophober PVDF-Membran |
| BCIP/NBT-Lösung | Sigma-Aldrich | B6404 | |
| BCIP/NBT Einzelreagenz, alkalisches Phosphatase-Substrat | Merck Millipore | ES006 | |
| Humanes IgG | Jackson ImmunoResearch | 009-000-003 | |
| Humanes IgG, Fc-Fragment | Jackson ImmunoResearch | 009-000-008 | |
| F(ab')2 Fragment von Ziegen-Anti-Human-Ig (IgG + IgM + IgA) | Jackson ImmunoResearch | 109-006-127 | |
| Anti-Human-IgG-Phosphatase gegen Ziegen, Fc&gamma-Fragment-spezifisch | Jackson ImmunoResearch | 109-055-008 | |
| Ziegen-Anti-Human-IgM-alkalische Phosphatase, Fcµ fragmentspezifisch | Jackson ImmunoResearch | 109-055-043 | |
| Ziegen-IgG-Peroxidase, Fc&gamma-Fragment-spezifisch | Jackson ImmunoResearch | 109-035-008 | |
| Ziegen-Anti-Human-IgM-Peroxidase, Fc&Mikro; fragmentspezifisch | Jackson ImmunoResearch | 109-035-095 | |
| BD ELISPOT AEC-Substrat-Kit | BD Biosciences | 551951 | |
| C.T.L. ImmunoSpot-Analysator | C.T.L. |