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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Selection of Biomarkers by Linear Discriminant Analysis Effect Size (LEfSe) in Microbiome Data (10.3791/61715) has been retracted by the journal upon the authors' request due to a conflict regarding the data and methodology.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
Qui presentiamo un metodo di cytometry di flusso basato su cellulare per rilevare anticorpi neutralizzanti o altri fattori che interferiscono con l'assorbimento cellulare di terapie sostitutive enzima in una matrice umana, come un liquido spinale cerebrale (CSF) o siero umano.
La somministrazione di terapie sostitutive di enzima (ERTs) e altre terapie biologiche ai pazienti possono suscitare una risposta immunitaria anti-droga. La caratterizzazione di questi anticorpi anti-droga (ADA), in particolare quelli che possono neutralizzare l'attività biologica della droga, chiamata anticorpi neutralizzanti (NAbs), è cruciale nella comprensione degli effetti di questi anticorpi sulla droga profilo farmacologico. Questo protocollo descrive un metodo di citometria a flusso basati su cellule per rilevare i fattori che neutralizzano l'assorbimento cellulare di un rappresentante di ERT lisosomiale in matrice umana. Il protocollo è costituito da tre procedure: screening, un passaggio di conferma e le analisi di titolo per rilevare, identificare e stabilire il livello relativo di neutralizzazione anticorpale nei campioni di soggetto.
In questo metodo, i campioni sono prima mescolati con il prodotto ERT fluorophore-coniugato, quindi incubati con [ad es., i linfociti T umani (cellule di Jurkat)] le cellule che esprimono un recettore di superficie cellulare indipendenti del catione mannosio 6-fosfato (CI-M6PR), e Infine, analizzati con un citometro a flusso. Un campione senza NAbs determinerà l'assorbimento del fluorophore-coniugato ERT prodotto via CI-M6PR, mentre, la presenza di NAbs si legano alla droga e interferire con l'associazione di CI-M6PR e l'assorbimento. La quantità di coniugato fluoroforo ERT interiorizzata dalle cellule Jurkat è misurata da citometria a flusso e valutata come l'inibizione del segnale di percentuale (%) rispetto alla risposta ottenuta in presenza di una matrice rappresentativa droga-ingenuo. Nel passaggio conferma, i campioni sono pre-incubati con biglie magnetiche ERT-coniugati per vuotare i fattori farmaco-specifici che si legano alla droga (ad esempio NAbs) prima di un'incubazione con le cellule. Campioni che dello schermo e la confermano positiva per droga-specific NAbs nell'analisi sono quindi diluiti in serie per generare un titolo anticorpale. I titoli dell'anticorpo semi-quantitativa possono essere correlati con le misure di sicurezza dei farmaci e l'efficacia.
Valutazione di immunogenicità è una parte importante della sicurezza e dell'efficacia di monitoraggio programma per qualsiasi prodotto terapeutico biologico, compresi ERTs. I pazienti possono sviluppare una risposta immunitaria che possono influire direttamente sulla sicurezza dei farmaci, efficacia e farmacocinetica/farmacodinamica profili. Un sottoinsieme di questi ADA, chiamato Navarro, può inibire l'efficacia ERT in due modi: attraverso l'inibizione dell'assorbimento ERT nella cella mirata o inibendo l'attività catalitica di ERT. Il metodo presentato qui è progettato per misurare NAbs che interferiscono con l'assorbimento ERT nelle cellule. Per controllare completamente la sicurezza e l'efficacia di ERT terapeutica, monitoraggio continuo di Nefertari è cruciale nel delucidamento eventuali potenziali correlazioni con i risultati clinici o effetti farmacodinamici1.
Piattaforme di valutazione NAbs contro terapie proteiche includono attività enzimatica, basati su cellule e ligand-legantesi saggi1. La piattaforma di analisi ottimale viene selezionata in base a una serie di criteri: il meccanismo di azione del prodotto terapeutico, la sensibilità di piattaforma di analisi, selettività, precisione e soprattutto, sua capacità di imitare l'azione inibitoria del NAbs in vivo . Ligand-legantesi saggi possono essere opportuno in alcuni casi (ad esempio, quando una riga di celle rilevanti non può essere identificata o se la sensibilità appropriata non può essere raggiunto in un'analisi basata su celle). Tuttavia, nel draft 2016 linee guida FDA per industria documento e altri white paper accettati dal settore, basati su cellule NAb saggi sono raccomandati perché essi possono meglio riflettere il meccanismo biologico del farmaco in vivo1,2 , 3.
I componenti critici per lo sviluppo di un'analisi di NAb basati su celle di flusso cytometry includono una linea cellulare adeguata che risponde alla stimolazione di droga, un surrogato positiva-controllo NAb che neutralizza l'ERT, un fluoroforo-coniugato ERT e la specie in esame biologica matrice4,5,6. La selezione di riga della cella è dipenda sul meccanismo di azione ERT e linee cellulari multiple devono essere valutate nel corso del test sviluppo3. Nel metodo descritto qui, le cellule di T di Jurkat umane sono state selezionate per la loro espressione endogena di CI-M6PR sulla superficie delle cellule e la mancanza di recettori di frammento di anticorpo (FCR) che legano indiscriminatamente la regione Fc di più anticorpi7,8 . Durante lo sviluppo di analisi, è importante stabilire un controllo negativo per gli studi di convalida e campione di prova, come siero riunito da individui che non sono stati trattati con la prova articolo1. Linee cellulari dovrebbero anche tollerare pertinenti matrici da specie diverse per la continuità tra le fasi non clinici, cliniche e dopo la commercializzazione del farmaco sviluppo1. Un altro componente è la selezione del controllo positivo del dosaggio. Il controllo positivo per l'analisi di assorbimento delle cellule ERT è stato scelto in base alla sua capacità di legare il terapeutico e neutralizzare l'assorbimento attraverso CI-M6PR9,1. Spesso è difficile ottenere gli importi utili o sostenibili di antisieri neutralizzanti da soggetti umani per uso come un controllo di dosaggio, soprattutto in popolazioni di pazienti di malattia rara2. Alternative includono antisieri da animali immunizzati iper o purificato per affinità policlonali o monoclonali anticorpi a spillo nel dosaggio pertinenti matrice1. Durante l'utilizzo di una matrice specie-specifica, è possibile che fattori inibitori diversi anticorpi presenti nella matrice possono inibire l'assorbimento ERT. Un altro componente fondamentale del dosaggio è la ERT fluorophore-coniugati. La selezione del fluoroforo per la coniugazione di ERT dovrebbe essere valutata per ogni ERT, basato sul bisogno del dosaggio per luminosità, stabilità del pH e potenziale sovrapposizione spettrale in altri canali sul citofluorimetro.
Il test descritto qui è un esempio per la misurazione di un NAb a proteina terapeutica, ad esempio un ERT, che entra la cella via CI-M6PR. ERTs diversi, destinati a trattare i disordini da accumulo lisosomiale (LSD), utilizzare questo percorso per uptake cellulare e lisosomiale targeting, tra cui alfa elosulfase per la sindrome di Morquio A, cerliponase alfa per la malattia di Batten CLN2, agalsidasi alfa per la malattia di Fabry, e alglucosidasi alfa per Pompe malattia10,11. Lo scopo di questo metodo è quello di misurare i livelli relativi di Nefertari che interferiscono con la droga associazione e interiorizzazione via CI-M6PR. Questa operazione viene eseguita su più livelli dello screening, conferma, e titolo i passi3. Campioni sono proiettati per NAb positività e poi confermati positivi nel passaggio conferma. Infine, campioni che dello schermo e la confermano positiva possono essere diluiti in serie per generare un anticorpo titolo1. Questa analisi di assorbimento del farmaco citometria a flusso basati su cellule fornisce un metodo sensibile e meccanicistico pertinenti in vitro di misurazione NAbs sostanze specifiche che possono influenzare il profilo farmacologico di un farmaco. Abbiamo tradotto il metodo validato e testato campioni clinici utilizzando questa piattaforma per il farmaco elosulfase alfa8. Qui descriviamo il protocollo dettagliato passo-passo che può essere applicato ad altre proteine terapeutiche o ERTs.
Matrici umani sono stati acquistati da fonti commerciali con approvazione da loro Institutional Review Board (IRB) ma devono essere trattati come potenzialmente infettivi. Assicurarsi che l'ambiente di laboratorio utilizzato mantiene una cultura di sicurezza12.
1. prima di iniziare l'analisi
2. giorno 1: Cella placcatura e preparazione del campione
3. giorno 1: Procedura di dosaggio

Figura 1: esempio di esperimento piastra layout. Campioni e un fluoroforo ERT sono state incubate overnight a 2 – 8 ° C. Controlli quali controllo di alta qualità (HQC), bassa qualità (LQC) e controllo di qualità negativo (NQC) sono stati proiettati e confermati su angoli opposti della piastra per valutare l'uniformità di piastra. Clicca qui per visualizzare una versione più grande di questa figura.
4. giorno 2: Aggiungere i campioni preparati alle cellule
5. giorno 2: Cella vitalità colorazione
6. giorno 2: Fissaggio delle cellule con paraformaldeide 1%
7. flusso Cytometry

Figura 2: esempio delle impostazioni caricatore citometro a flusso. Le impostazioni del caricatore devono essere ottimizzate per ogni analisi che si sono sviluppato. Clicca qui per visualizzare una versione più grande di questa figura.

Figura 3: flusso cytometry strategia di gating. Cellule Jurkat sono state separate dagli eventi totali e raccolti tracciando i forward-scatter (FSC) vs side scatter (SSC) canali e disegnando un cancello intorno alla popolazione di destinazione. Canottiere (cellule singole) sono stati separati da doppietti o cellula più grande aggrega utilizzando l'area FSC (FSC-A) e FSC (FSC-altezza) canali. Cellule vive sono stati scelti da gating sulle cellule di singoletto negative per una macchia di attuabilità. L'intensità di fluorescenza media (MFI) è stata misurata in cellule Jurkat unica, vivere e viene tracciata come un istogramma. I valori MFI delle celle con l'assorbimento di droga bloccato (ad es., HQC) e delle cellule con controllo vengono visualizzati valori di assorbimento (rosso e blu, rispettivamente). Clicca qui per visualizzare una versione più grande di questa figura.
8. analisi dei dati


Il primo giorno del metodo, un'aliquota congelata di cellule Jurkat è stata scongelata e placcata, e sono stati preparati i campioni di prova. La figura 1 Mostra un esempio di mappatura per piastra. Il secondo giorno, i campioni sono stati mescolati con le cellule Jurkat e incubati a 37 ° C per circa 3 h e 15 min. Le cellule sono state poi lavate, fisso con PFA e analizzate su un citometro a flusso. La figura 2 Mostra esempio di flusso cytometer impostazioni.
Il flusso cytometry gating strategia è stato progettato per misurare la quantità di farmaco fluorophore-coniugati in diretta singolo Jurkat cells24 (Figura 3). Le cellule sono state separate dai detriti disegnando un cancello che esclude i detriti cellulari [solito, bassa dispersione avanti (FSC)] e le cellule morte [solitamente, high-side scatter (SSC)], lasciando solo le cellule vive per analisi25. Cellule singole sono stati quindi separate da aggregati di cellule disegnando un cancello che esclude l'alta zona FSC e il basso FSC altezza26. Le cellule sono state trattate con una macchia di vitalità che etichettati qualsiasi cellule morte o non sane senza una membrana intatta, e un ulteriore cancello è stato creato per escludere le cellule morte22. L'IFM di singole cellule vive è stato utilizzato per l'analisi dell'assorbimento ERT fluorophore-coniugati. Come un esempio di potenziale risultati di questo test di screening, la matrice a spillo con una quantità elevata di controllo positivo dell'anticorpo anti-droga di surrogato [ad es., controllo di qualità (HQC)] hanno inibito fluorophore-coniugato l'assorbimento ERT, risultante in un basso MFI di circa 300 (Figura 3). Al contrario, cellule incubate con la matrice in assenza dell'anticorpo positivo controllo dovrebbero avere un più alto MFI (MFI = 37.830 nella Figura 3), dimostrando l'assorbimento della ERT fluorophore-coniugati.
La neutralizzazione dell'anticorpo di controllo positivo per l'esempio qui è stato selezionato basato sul meccanismo di azione del farmaco (cioè, l'assorbimento ERT attraverso CI-M6PR). Un pannello di fluorofori è stato anche testato e confrontato per ottimale sensibilità e gamma dinamica1. 5e cypHer è stato testato a causa del suo aumento della fluorescenza a un pH acido, che potrebbero essere rilevanti per alcuni ERTs come misura aggiuntiva di targeting lysosomal della droga27. Un colorante fluorescente verde (ad es., Alexa Fluor 488) e un colorante fluorescente da' (ad es., Alexa Fluor 647) inoltre sono stati esaminati. Un esempio di come i diversi fluorofori potrebbe eseguire è presentato in Figura 4a e 4b. Nell'esempio, Alexa Fluor 647 ERT aveva le migliori prestazioni grazie alla sua sensibilità superiore (ad es., la più alta % SI alla concentrazione più bassa del PC) e l'ampia gamma dinamica (~ 3 ordini di grandezza).

Figura 4: esempio di risultati da diversi fluorophore-ERT coniugati. (A) durante lo sviluppo di analisi, una curva di diluizione del controllo positivo (PC) dovrebbe essere valutata utilizzando diversi ERTs fluorophore-coniugati. Nell'esempio mostrato qui, due fluorophore-coniugato ERTs (Alexa Fluor 488 e CypHer 5e) 6,25 µ g/ml e un più luminoso fluorophore-coniugato ERT (Alexa Fluor 647) 1,56 µ g/ml sono stati testati in presenza di concentrazioni crescenti del controllo positivo NAbs. (B), questo pannello mostra le curve da pannello A rappresentati graficamente, utilizzando IFM per mostrare il significativo aumento della gamma dinamica utilizzando un ERT Alexa Fluor 647-coniugati. Clicca qui per visualizzare una versione più grande di questa figura.
Il metodo descritto è un approccio a più livelli per il rilevamento, confermando e interpolando un livello quasi-quantitativo di NAb titolo3. Per stabilire il dosaggio è pronto per la convalida, i parametri tra cui sensibilità, precisione, selettività, specificità, tolleranza al farmaco, robustezza, e i punti di taglio devono essere valutati secondo stabilito guidances1,3 .
I campioni sono stati considerati potenzialmente positivi con questo test quando % SI valori superiori a tagliata lo screening point (SCP) sono stati ottenuti. Il SCP è stato determinato statisticamente test droga-ingenuo campioni da una popolazione rappresentativa e misurando una diminuzione relativa nel segnale intensità (SI)3. Orientamento (per esempio della FDA) consiglia il SCP è stabilito presso il 95° percentile del set di dati distribuiti normalmente, e metodi per il calcolo il SCP sono stati descritti dettagliatamente altrove1. Qualsiasi campione che ha fatto diminuire il segnale di test (misurato come un aumento in % SI) o sopra il SCP è stato determinato per essere potenzialmente positivo e campioni con risultati superiori il SCP (senza modificare o ridurre in % SI) sono considerati negativi.
Campioni che proiettato positiva (% SI sopra il SCP) sono stati analizzati con il test conferma per determinare la specificità di Nefertari a ERT. L'analisi conferma è stata eseguita incubando pre-campioni con biglie magnetiche ERT-coniugati per rimuovere gli anticorpi farmaco-specifici o fattori inibitori. Il RR (il rapporto di conferma IFM IFM di screening) è stato valutato per determinare che il numero di NAbs rimosso dal campione. Un RR supera alla soglia calcolata di positività [vale a dire, il punto di taglio confermativo (CCP)] hanno indicato la presenza di anti-droga Navarro. Come test di screening, il CCP dovrebbe essere fondato valutando naïve al trattamento campioni da una popolazione rappresentativa nell'analisi di conferma. CCP si basava su un determinato statisticamente 1% tasso di falsi positivi ed era la soglia che designa un campione confermato positivamente (Figura 5)3.
Campioni che proiettato e confermato positivo in serie erano diluiti e analizzati con il test di titolo per determinare il livello relativo o titolo di Nefertari in ciascun campione. La diluizione più alta a cui un campione test positivo quando ha attraversato una soglia designata [ad esempio, il titolo tagliato punto (TCP)] è il campione titolo (Figura 5)1,3.

Figura 5: esempio sample test risultati. Questi pannelli mostrano esempi di campioni che testato positivo o negativo di screening sopra o sotto un SCP del 17,51% SI. Campioni positivi sono stati quindi analizzati con il test di conferma utilizzando biglie magnetiche coniugato di droga per vuotare l'anticorpo specifico per farmaco dai campioni prima del test nell'analisi. Campioni con un rapporto di recupero (RR) maggiore nel punto di taglio confermativo (cioè, RR = 1,315) sono stati considerati essere confermati positivi. Campioni che confermato positivo sono stati diluiti fino a quando il segnale oltrepassato il titolo punto (TCP) per stabilire il titolo (fattore di diluizione) a cui il risultato del campione è uguale il titolo punto di taglio di taglio. Clicca qui per visualizzare una versione più grande di questa figura.
Variabilità e ripetibilità di dosaggio sono stati testati per diversi giorni e con più di un analista. Il QCs erano inizialmente preparati in un unico batch e sub-aliquotati per 1 x uso. Nel corso di 3 d, due analisti eseguito il test con diversi set di QCs per dimostrare la precisione del dosaggio. Nei dati di esempio riportati, il CV % della precisione inter - e intra-saggio per il QCs sono meno di raccomandazione, della guida FDA del < 20% CV % (Figura 6)1.

Figura 6: esempio di QC precisione dati generati in tre giorni con due analisti. I dati di precisione sono stati calcolati da un'analisi della varianza (ANOVA), utilizzando la formula presentata in DeSilva et al. 28. il intra-batch (all'interno di piste) e Inter-batch (tra piste) statistiche vengono segnalate come % CV Clicca qui per visualizzare una versione più grande di questa figura.
Gli autori sono dipendenti e gli azionisti di BioMarin Pharmaceutical Inc.
Qui presentiamo un metodo di cytometry di flusso basato su cellulare per rilevare anticorpi neutralizzanti o altri fattori che interferiscono con l'assorbimento cellulare di terapie sostitutive enzima in una matrice umana, come un liquido spinale cerebrale (CSF) o siero umano.
Gli autori non hanno nessun ringraziamenti.
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