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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Selection of Biomarkers by Linear Discriminant Analysis Effect Size (LEfSe) in Microbiome Data (10.3791/61715) has been retracted by the journal upon the authors' request due to a conflict regarding the data and methodology.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
Der Monozyten-Monolayer-Assay (MMA) ist ein In-vitro-Assay, der isolierte primäre Monozyten aus dem peripheren Vollblut von Säugetieren verwendet, um die Fcγ-Rezeptor (FcγR)-vermittelte Phagozytose zu bewerten.
Obwohl ursprünglich für die Vorhersage von Transfusionsergebnissen von serologisch inkompatiblem Blut entwickelt, ist der Monozyten-Monolayer-Assay (MMA) ein äußerst vielseitiger In-vitro-Assay, der modifiziert werden kann, um verschiedene Aspekte der Antikörper- und Fcγ-Rezeptor (FcγR)-vermittelten Phagozytose sowohl in der Forschung als auch im klinischen Umfeld zu untersuchen. Der Assay verwendet adhärente Monozyten aus mononukleären Zellen des peripheren Blutes, die aus Vollblut von Säugetieren isoliert wurden. MMA wurde sowohl für den Einsatz bei Untersuchungen am Menschen als auch bei Mäusen beschrieben. Diese Monozyten exprimieren FcγRs (z. B. FcγRI, FcγRIIA, FcγRIIB und FcγRIIIA), die an Immunantworten beteiligt sind. Das MMA nutzt den Mechanismus der FcγR-vermittelten Interaktionen, insbesondere der Phagozytose, bei der Antikörper-sensibilisierte rote Blutkörperchen (RBCs) an FcγRs anhaften und/oder diese aktivieren und anschließend von den Monozyten phagozytiert werden. In vivo führen vor allem Gewebemakrophagen, die in Milz und Leber vorkommen, eine FcγR-vermittelte Phagozytose von Antikörper-opsonisierten Erythrozyten durch, was zu einer extravaskulären Hämolyse führt. Durch die Evaluierung des Grades der Phagozytose mit Hilfe des MMA können verschiedene Aspekte des in vivo FcγR-vermittelten Prozesses untersucht werden. Zu den Anwendungen der MMA gehören die Vorhersage der klinischen Relevanz von Allo- oder Autoantikörpern in einer Transfusionsumgebung, die Bewertung von Arzneimittelkandidaten, die die Phagozytose fördern oder hemmen, und die Kombination des Assays mit Fluoreszenzmikroskopie oder traditionellem Western Immunblotting, um die nachgeschalteten Signalwirkungen von FcγR-bindenden Medikamenten oder Antikörpern zu untersuchen. Zu den Einschränkungen gehören die Mühabilität dieser Technik, die von Anfang bis Ende einen ganzen Tag in Anspruch nimmt, und die Anforderung einer forschungsethischen Genehmigung, um mit Säugetierblut arbeiten zu können. Mit Sorgfalt und angemessener Schulung können die MMA-Ergebnisse jedoch innerhalb einer 24-Stunden-Umsatzzeit erzielt werden.
Der Monozyten-Monolayer-Assay (MMA) ist ein In-vitro-Assay, der ursprünglich entwickelt wurde, um Bluttransfusionsergebnisse bei Patienten mit Auto- oder Alloantikörpern gegen rote Blutkörperchen (RBCs)1-5 besser vorherzusagen. Durch die Bewertung der Wirkung von Anti-Erythrozyten-Antikörpern bei der Vermittlung von Fcγ-Rezeptor (FcγR)-vermittelter Phagozytose unter Verwendung dieses In-vitro-Assays ist es möglich, das klinische Ergebnis in vivo vorherzusagen. In der Tat wurde das MMA erfolgreich eingesetzt, um eine Immunzerstörung von antikörpergebundenen Erythrozyten zu vermeiden, trotz der Transfusion von serologisch inkompatiblem Blut5. Das typische Verfahren vor der Transfusion für Kompatibilitätstests, auch Crossmatching genannt, umfasst serologische Methoden, die die Typisierung des Blutes des Patienten auf ABO- und Rh-Antigene und das Screening auf das Vorhandensein von Anti-Erythrozyten-Antikörpern beim Patientenumfassen 6. Es wird Blut selektiert, das auf ABO/Rh abgestimmt ist, und wenn Antikörper vorhanden sind, wird versucht, diese zu identifizieren, damit das Blut für die Transfusion weiter ausgewählt werden kann, um diese Antigene zu vermeiden. Ein ideales Crossmatch-Ergebnis tritt auf, wenn das gesamte Spenderblut serologisch mit dem Blut des Patienten kompatibel ist, was das Risiko einer Hämolyse nach der Transfusion verringert7. Dieses System ist jedoch für die kleine Gruppe von Patientinnen, die nach wiederholter Transfusion oder Schwangerschaft alloimmunisiert wurden, unzureichend. Diese Patienten produzieren Alloantikörper gegen spezifische Erythrozytenantigene. Einige produzieren Antikörper gegen Antigene, die in der Allgemeinbevölkerung sehr häufig vorkommen, und werden daher zunehmend schwieriger zu kreuzen8,9. Erschwerend kommt hinzu, dass nicht alle Alloantikörper klinisch signifikant sind; Mit anderen Worten, die Bindung eines Alloantikörpers an Erythrozyten, die durch einen serologischen Test nachgewiesen werden, führt nicht unbedingt zu einer Hämolyse, wenn antigenpositives, inkompatibles Blut transfundiert wird. Das MMA wurde ursprünglich entwickelt, um die potenzielle klinische Bedeutung von serologisch inverträglichem Blut in einem Transfusionssetting1-5 zu bewerten.
Da bekannt ist, dass die extravaskuläre Hämolyse von Antikörper-gebundenen Erythrozyten durch das mononukleäre Phagozytensystem vermittelt wird, werden primäre Monozyten/Makrophagen bei der Entwicklung von diagnostischen Assays verwendet. Der erste Assay zur Untersuchung der Interaktion von Monozyten, Erythrozyten und Antikörpern wurde 1975 veröffentlicht, aber die verwendeten suboptimalen Bedingungen führten nur zur Rosettenbildung (der Bindung von Erythrozyten an die Peripherie des Monozyten), und es wurde keine Phagozytose beobachtet10. Signifikante Modifikationen am Assay wurden von mehreren Gruppen vorgenommen, was zu einem Assay führte, bei dem der Grad der Phagozytose von Alloantikörper-gebundenen Erythrozyten mit dem klinischen Ergebnis der Hämolyse1-5 korreliert werden konnte. Kürzlich wurden die optimalen Lagerbedingungen klinischer Proben und die weitere Optimierung der Assay-Bedingungen untersucht, um den Nutzen eines klinischen MMA-Crossmatches mit autologen Patientenproben zu erhöhen11.
Drei weitere diagnostische Techniken wurden neben dem MMA zur Vorhersage von Transfusionsergebnissen eingesetzt: der 51Cr Freisetzungstest, der Rosettentest und der Chemilumineszenztest (CLT). Im 51-Cr-Freisetzungstest werden dem Patienten 51Cr-markierte Spender-Erythrozyten injiziert, und die Halbwertszeit der markierten Erythrozyten wird überwacht und ist prädiktiv für das Überleben oder die Clearance nach der Transfusion12,13. Da bei dieser Methode radioaktive Materialien verwendet werden, wird sie nur noch selten durchgeführt. Der Rosettentest umfasst das Mischen und Inkubieren von Monozyten mit Erythrozyten und die Quantifizierung des Grades der Rosettenbildung (ohne Phagozytose)14. Die klinische Bedeutung von Antikörpern in vivo beinhaltet die aktive Phagozytose durch Makrophagen, die in der Milz und/oder der Leber vorkommen; Daher liefert diese Methode keine relevante Auslesung der Phagozytose. Das CLT verwendet Luminol, um den oxidativen Ausbruch während der Monozyten-Phagozytose von Erythrozyten zu überwachen, da Luminol blau fluoresziert, wenn es im Phagosomoxidiert wird 15. Diese Methode ist gut, aber eine Kontamination durch Neutrophile kann die Auslesung verwirren. Parallele Vergleiche wurden durchgeführt, um die Sensitivität, Praktikabilität und Reproduzierbarkeit der vier verfügbaren Methoden zu bewerten, und sowohl die CLT als auch die MMA wurden als überlegeneingestuft 16. Das CLT wurde jedoch hauptsächlich zur Beurteilung der hämolytischen Erkrankung des Fötus und des Neugeborenen (HDFN) eingesetzt, und der optimale pH-Wert des Assays von 8,0 könnte das Niveau der Phagozytose beeinträchtigen11.
Zusätzlich zu seinem diagnostischen und klinischen Nutzen wurde das MMA für andere Forschungszwecke modifiziert. In der Tat kann das MMA nicht nur als funktioneller Assay dienen, um Diskrepanzen zwischen Serologie und Biologie zu beheben, sondern wurde auch verwendet, um retrospektiv die Ursache der Hämolyse nach intravenöser Immunglobulin-Therapie (IVIG) zu untersuchen17. Es wurde auch verwendet, um die Struktur-Funktion chemischer Inhibitoren der FcγR-vermittelten Phagozytose18-20 zu untersuchen und die nachgeschaltete Signalübertragung der FcγR-vermittelten Phagozytosezu untersuchen 21. In unserem Labor entwickeln wir neben der Verwendung eines humanen MMA auch ein murines MMA unter Verwendung primärer mononukleärer Zellen (PBMCs) des peripheren Blutes (PBMCs) der Maus und autologen Erythrozyten. Der Grundgedanke besteht darin, Antikörper zu screenen, die eine FcγR-vermittelte Phagozytose als Zwischenprodukt für die Entwicklung eines in vivo Mausmodells für autoimmune hämolytische Anämie (AIHA) induzieren können (unveröffentlichte Daten). Die verschiedenen Modifikationen konzentrieren sich auf unterschiedliche Aspekte der IgG-Antikörper- und FcγR-Interaktion, die die Phagozytose induzieren.
Holen Sie die Genehmigung für die Verwendung von menschlichen Proben von der Forschungsethikkommission / Institutional Review Board, und zu erhalten unterzeichnet Zustimmung von allen menschlichen Spendern. Die MMA kann auch als menschliche Test in ähnlicher Weise mit der Maus PBMCs durchgeführt werden, nach Genehmigung durch den Tiernutzung Ethik. Die MMA nutzt aseptischen Gewebekulturtechniken.
HINWEIS: Siehe Abbildung 1.
Hinweis: Obwohl wir die Verwendung eines Level 2 biocontainment Schrank während des Tests empfehlen aseptischen Bedingungen zu erhalten, da das Verfahren nur eine "kurzfristige" Kulturverfahren ist, gibt es nicht wirklich genug Zeit für die Bakterien den Test zu verunreinigen. Daher wird, wenn ein Level-2 biocontainment Schrank nicht existieren, sondern als ein nur kaufen, für diesen Test, könnte der Test außerhalb eines biocontainment Schrank durchgeführt werden, auf einer offenen Bank. Die Verwendung eines 37 ° C - Inkubator mit 5% CO 2, jedoch ist keine Option und muß verwendet werden ,optimale Ergebnisse.
1. Pbmc Isolation
2. Vorbehandlung von anhaftendem Monozyten
HINWEIS: Dieser Schritt ist nur erforderlich, wenn der Suche nach Möglichkeiten Phagozytose zu hemmen oder zu verstärken.
3. Opsonisierung von R 2 R 2 Rote Blutzellen
HINWEIS: Die R 2 R 2 hier verwendet werden , von der Blutentnahme Center (Canadian Blood Services) erhalten, aber sie sind auch im Handel erhältlich. Opsonisiertem R 2 R 2 RBCs werden als positive Kontrolle für FcyR-vermittelte Phagozytose verwendet. Naïve R 2 R 2 sollte in Alsever Lösung aufbewahrt werden (zur Verlängerung der Haltbarkeit verlängern) bei 4 ° C für bis zu 1 Monat. Alsever-Lösung im eigenen Haus hergestellt und besteht aus 0,8% W / v Trinatriumcitrat (Dihydrat), 1,9% w / v Dextrose, 0,42% w / v Natriumchlorid und 0,05% w / v Citronensäure (Monohydrat). Wenn R 2 R 2 Zellen nicht vorhanden sind , andere Rh-phänotypisiert Zellen, wie R 1 R 2, R 1 R 1, R 1 R oder R 2 r, können verwendet werden.
4. Fc-Rezeptor-vermittelte Phagozytose
5. Quantifizierung von Phagocytose
Durch Befolgen der entscheidenden Schritte in Figur 1 und dem oben beschriebenen Verfahren kann das MMA reproduzierbar durchgeführt werden. IVIG wurde als Beispiel für die Hemmung der Phagozytose in Figur 2 verwendet. IVIG ist bekannt, die Fc-Rezeptoren zu binden und blockieren, wodurch das Downstream-Ergebnis der Phagozytose hemmen. Durch Titration der Menge von IVIG verwendet, eine dosisabhängige Hemmung beobachtet wird , in welchen Konzentrationen oberhalb von 200 pg / ml in der Nähe führte zu 100% ige Hemmung und Konzentrationen von weniger als 0,5 g / ml hemmte nicht (2A). Wenn die phagozytischen Indizes werden transformiert und normiert auf die R 2 R 2 positive Kontrolle als 0% Hemmung, eine Hemmkurve mit einem IC 50 von 3 & mgr; g / mL (2B) bestimmt werden kann.
Zusätzlich zu den Assays konsequent durchführen, quantification des Assays kann manchmal schwierig sein. Figur 3 ist eine Sammlung von Phasenkontrastmikroskopische Aufnahmen von verschiedenen MMA Dias. Mit Mikroskopie Erfahrung kann man ein Monozyt aus einer kontaminierenden RBC (3D) oder ein von einer Vakuole phagozytierten RBC (3B) unterscheiden. Dichtes Cluster von Zellen und / oder Ablagerungen sollten während Quantifizierung (Figuren 3E und F) vermieden werden. Auch sollte man vermeiden , über opsonisierenden die R 2 R 2 RBC, die zu einem erhöhten Phagozytose führen würde, die die Monozyten Interieur und stört die genaue Quantifizierung (3C) overcrowds.

Abbildung 1. Schematische Darstellung des MMA. Ein Schritt-für-Schritt-Darstellung der entscheidenden Schritte bei der MMA: PBMC aus Vollblut zu isolieren, um das anhaftende monocyt Einspeisenes mit opsonisiertem R 2 R 2, und die Kammer gleitet waschen. Bitte klicken Sie hier , um eine größere Version dieser Figur zu sehen.

Abbildung 2. Die intravenöse IgG (IVIG) hemmt Phagozytose in vitro die MMA mit. IVIG ist bekannt Phagozytose zu hemmen und als Inhibitionskontrolle im menschlichen MMA verwendet. (A) Titration von IVIG führte zu einer dosisabhängigen Hemmung der Phagozytose verglichen , wenn mit dem unbehandelten R 2 R 2 Kontrolle. Die Ergebnisse zeigen den Mittelwert ± Standardabweichung des Mittelwerts (SEM) von n = 3 Experimenten. Die statistische Analyse wurde unter Verwendung des Student t - Test durchgeführt: ** p ≤ 0,01 und *** p ≤ 0,001. (B) Hemmung Kurve von IVIG mit einem IC 50 of 3 & mgr; g / ml (gepunktete Linie). Die Ergebnisse zeigen , Daten normalisiert zu unbehandelten R 2 R 2 (0% Hemmung); Mittelwert ± SEM von n = 3 Experimenten. Bitte klicken Sie hier , um eine größere Version dieser Figur zu sehen.

Abbildung 3. Phasenkontrast - Mikroskopie - Aufnahmen von Musterfolien unter Vergrößerung 40X. (A) Die perfekte Folie in dem die Monozyten phagozytiert 1-2 R 2 R 2 im Durchschnitt (schwarze Pfeile mit einem unverwechselbaren Halo leuchten), mit sehr wenigen verunreinigenden, un phagozytierte R 2 R 2 in den Hintergrund (weiße Pfeile). (B) Wie in dieser Folie gezeigt, manchmal Monozyten haben vergrößert Vakuolen (weiße Pfeile), die für phagozytierten R 2 R 2 verwechselt werden können. (C </ strong>) Wenn R 2 R 2 haben over-opsonisiertes, mehr als 4-5 phagozytiert R 2 R 2 pro Monozyt (schwarze Pfeile) rendern genaues Zählen schwierig, da 2 der R 2 R innerhalb der Monozyten- und verschiedene Zell gedrängt werden Grenzen können nicht unterschieden werden. (D) Eine unzureichende Waschen des Schiebers führt zu reichlich R 2 R 2 Verunreinigung (weiße Pfeile), die eingehalten RBCs verwechselt werden könnte. (E) Manchmal, Monozyten und kontaminierenden RBCs können Cluster bilden. Cluster zeigen auch bakterielle Kontamination, die vermieden werden sollten. (F) Monocyten können größere Aggregate bilden, die während der Quantifizierung sollte vermieden werden. Mit zufällige Auswahl der Felder anzuzeigen, ist Feld A, was in der Regel, wenn der MMA beobachtet wird ordnungsgemäß durchgeführt wurde. Maßstabsbalken ist 20 & mgr; m. Klicken Sie bitte hiereine größere Version dieser Figur zu sehen.
Die Autoren haben nichts offenzulegen.
Der Monozyten-Monolayer-Assay (MMA) ist ein In-vitro-Assay, der isolierte primäre Monozyten aus dem peripheren Vollblut von Säugetieren verwendet, um die Fcγ-Rezeptor (FcγR)-vermittelte Phagozytose zu bewerten.
Die Autoren danken dem Canadian Blood Services für einen Graduate Fellowship Program Award an T.N.T. Diese Forschung wurde vom Canadian Blood Services' Centre for Innovation finanziell unterstützt, finanziert von der Bundesregierung (Health Canada) und den Gesundheitsministerien der Provinzen und Territorien. Die hierin enthaltenen Ansichten spiegeln nicht die Ansichten der Bundes-, Provinz- oder Territorialregierungen in Kanada wider.
| Säurecitrat-Dextrose (ACD)-Vacutainer | BD | REF364606 | |
| RPMI 1640 | Sigma | R8758 | |
| HEPES | Bioshop | HEP003.100 | |
| Fötales Rinderserum | Multicell | 080150 | |
| Gentamicin | Gibco | 15710-64 | |
| Ficoll-Paque PLUS | GE | 17-1440-03 | https://www.gelifesciences.com/ |
| phosphatgepufferte Kochsalzlösung | Sigma | D8537 | |
| 8-Kammer-Objektträger | Lab-Tek-ll | 154534 | |
| R2R2 (cDE/cDE) rote Blutkörperchen | Kanadische Blutspendedienste | Kommerziell erhältliches (z. B. , http://www.bio-rad.com/en-ca/product/reagent-red-blood-cells) | |
| Polyklonales Anti-D aus Humanserum | Gamma Biologics | DIN 02247724 | Kann durch handelsübliches monoklonales Anti-D oder durch Rh-Immunglobulin ersetzt werden |
| 100 % Methanol | Caledon | 6700-1-42 | |
| Polyvinylalkoholharz | Sigma | P8136 | Kann durch handelsübliche Halterung ersetzt werden |
| Ultrareines Glycerin | Invitrogen | 15514-011 | |
| Deckgläser | VWR | 48366 067 | |
| Novaclone Anti-IgG | Immucorgamma | 5461023 | Optional für IAT (http://www.fda.gov/downloads/biologicsbloodvaccines/.../ucm081743.pdf) |