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Research Article
Lukas Kaufmann*1, Mohammedyaseen Syedbasha*1, Dominik Vogt1, Yvonne Hollenstein1, Julia Hartmann1, Janina E. Linnik1,2,3, Adrian Egli1,4
1Applied Microbiology Research, Department of Biomedicine,University of Basel, 2Department of Biosystems Science and Engineering,ETH Zurich, 3Swiss Institute of Bioinformatics, 4Clinical Microbiology,University Hospital Basel
Please note that some of the translations on this page are AI generated. Click here for the English version.
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Selection of Biomarkers by Linear Discriminant Analysis Effect Size (LEfSe) in Microbiome Data (10.3791/61715) has been retracted by the journal upon the authors' request due to a conflict regarding the data and methodology.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
示されたプロトコルでは、インフルエンザ ワクチン接種者の血清サンプルからインフルエンザ特異抗体価を定量化する赤血球凝集抑制法を実行する方法について説明します。最初のアッセイは、凝集によって最適なウイルス抗原濃度を決定します。2 番目の分析は, 血球凝集抑制によるインフルエンザ特異抗体価を定量化します。
抗体は、インフルエンザや他の病原体に対する血清学的保護のサロゲート マーカーとして使用されます。ワクチンによる免疫を理解する前と後のワクチン接種の抗体の生産の詳細な知識が必要です。この資料では、特定のインフルエンザ抗体価を決定するための信頼性の高いポイントによってプロトコルについて説明します。最初のプロトコルでは、赤血球凝集は、2 番目のプロトコル (赤血球凝集アッセイ、HA アッセイ) その後の使用のための集中を標準化するのに必要な抗原量を指定する方法について説明します。2 番目のプロトコルでは、ひと血清・細胞培養上清 (赤血球凝集抑制法、HI 試験) のシリアル希薄を使用して異なるウイルス株インフルエンザ特異抗体価の定量について説明します。
応用例として 3 価不活化インフルエンザ ワクチンを受けた健康コホートの抗体応答を示す.また、インフルエンザ ウイルスと交差反応を示す、さまざまな種類の動物の赤い血球 (赤血球) を使用して、交差反応を最小限に抑える方法を説明しました。議論は、長所と短所提示法の特定のインフルエンザ抗体価の定量免疫のワクチン関連の理解を改善する方法を強調表示します。
インフルエンザ ウイルスによる感染症は、かなりの罹患率、死亡率と高い医療費1,2,3,4に関連付けられます。特に、高齢者、新生児、妊婦、慢性疾患患者より重篤な臨床転帰のリスクです。したがって、循環のインフルエンザ ウイルスに対するワクチン接種ハイリスク集団のこれらの疾患の負担を減少する主な尺度であります。予防接種、例えば、保護しきい値を超えるインフルエンザ特異的抗体の後個々 の免疫応答の増加人口内のウイルスの伝達の可能性感染症と一般的に個々 のリスクが軽減されます。5. ワクチン誘発される体液性免疫応答の別の集団と様々 な年齢グループ間で詳細な理解は重要な臨床質問6,7、8に答えるための重要な要素,9、よう: 一部の高齢患者はなぜ感染症前のワクチン接種にもかかわらずを持って?「良い」と「十分な」ワクチン誘発される保護とは何ですか。どのくらいの頻度ワクチンは保護抗体に到達する免疫抑制患者に適用されるべきですか。最も効果的な投与量とは何ですか。ワクチン接種後の抗体価と新規アジュバントの影響は?ワクチンの抗体産生の測定は、これらの重要な質問に答えるし、予防接種の成果を向上させるに役立つことがあります。
ウイルス特異抗体価の定量は、様々 な免疫学的方法で実行できます。これには、固相10や中和の試金13ビーズに基づく ELISA11試金こんにちは試金12が含まれます。ELISA 法は、様々 な抗原に対する血清の比較的大量のスクリーニングを許可します。また、病原体特定免疫グロブリン (Ig) M および IgG 個別に検討します。抗原、例えば、直線のアミノ酸シーケンスまたはウイルスのような粒子の特性は、抗体の結合に影響を与える可能性があります潜在的なエピトープのスペクトラムは非常に広いと抗体かどうかに関する情報を提供しませんレスポンスは、機能的関連性です。
対照的に、中和法は、機能的細胞の感染を阻害する抗体の可能性を決定し、したがって潜在的な中和が反映されます。ただし、このメソッドは非常に労働集約的、特定の培養細胞し、ウイルスをライブとしたがって、それは時間のかかる、高価なと特別な装置を必要とする必要があります。
この資料は、特定のインフルエンザ抗体価を定量化するこんにちは世界保健機構 WHO ベース プロトコル12ステップバイ ステップの説明します。赤血球凝集は赤血球の凝集につながるいくつかのウイルスの特徴的な効果です。患者血清をこの効果の抑制には、中和効果を反映する抑制性抗体濃度測定が可能します。
同時に複数のサンプルのより効率的な処理と必要な時間を短縮できるように WHO プロトコルのワークフローを変更しました。最初のプロトコルでは、特定のインフルエンザ抗原の凝集反応電位の決定について説明します。そうすることで、正しいインフルエンザ抗原濃度は 2 番目のプロトコルの決定されます。この部分は、血液の各バッチと同様、すべての新しいウイルスの抗原で繰り返す必要があります。
2 番目のプロトコルでは、特定のインフルエンザ抗体価の定量について説明します。示されたプロトコルはしかしインフルエンザ ウイルスとひと血清サンプルの調査用に最適化された、それはも刺激免疫細胞、例えば、ウイルス特異 B 細胞からマウス血清や細胞培養上清中の適用することができます。結果は、絶対測定抗体として算定できます。多くのワクチン研究の幾何平均抗体価と 95% 信頼区間はそれぞれの特定の人口のため表示されます。解釈、seroprotection またはセロコン バージョンは、特定のウイルス集団の感受性を記述するよく使用されます。Seroprotection は、4 倍以上の抗体価を高める 2 つの時間ポイント (ほとんどの一般的予防接種前および 30 日後予防接種を使用) の間の seroprotective 抗体の達成と、≥1:40、および陽転の力価として定義されます。
両方のプロトコルが使いやすいし、彼らの研究の質問の広い範囲に適応することができます。特に、確実かつ迅速を決定する使用できます赤血球凝集反応、麻疹や polyomaviruses、流行性耳下腺炎、風疹14,15,16 などの容量を持つ他の各種のウイルスに対する抗体価.
研究プロトコルはローカル倫理審査委員会 (www.EKNZ.ch) によって承認された、すべての参加者から書面によるインフォームド コンセントを得た。
1. 血清コレクション
2. 抗原の準備
注意: 5 つの異なる抗原を使用 (材料の表を参照してください)。バイオ セーフティ レベル 2 (BSL-2) 研究室では、抗原を準備します。
3. コレラ濾液の準備
注: コレラの濾液は、WHO プロトコル12によると酵素 (RDE) を破壊する受容体として使用されます。これは血清アッセイ17と邪魔になるから生得的な阻害剤を削除します。
4 HA の試金
注:、こんにちの試金、いくつかのプレートの間で比較できるように、同じウイルス粒子量は各プレートの使用する必要があります。赤血球凝集反応に必要なウイルス粒子を定量化に HA の試金 (HA 滴定とも呼ばれます) は、HA 単位に記録されます。赤血球凝集反応の「単位」HA の滴定で使用される方法に依存して運用ユニットし、ウイルスの絶対的な量の測定ではないです。したがって、HA ユニットは、標準化された赤血球懸濁液の等量に凝集するために必要なウイルス量として定義されます。WHO によるとこんにちは試金のための標準量は 4 HA 単位 25 μ L です。HA アッセイの原理図は、図 1を参照してください。

図 1: 凝集性と赤血球凝集抑制の原則です。ウイルスや抗体 (左列)、なしのネガティブ コントロール状況で凝集が発生せず、赤血球は、インフルエンザ ウイルス (中欄) の存在下で hemagglutinate。しかし、インフルエンザ ウイルスのヘマグルチニンがウイルス特異的抗体ない凝集によってブロックされた場合 (右側の列) に発生します。この図の拡大版を表示するのにはここをクリックしてください。
注: 使用される赤血球 (表 1) アッセイにおけるインフルエンザ ウイルスの型に依存しています。さらに、96 ウェル マイクロタイター プレートのさまざまな種類の非分離細胞の出現と同様、インキュベーション時間異なります (表 2)。
| インフルエンザ抗原 | A/カリフォルニア/7/09 (H1N1) | A/スイス/9715293/2013 (H3N2) | A/テキサス/50/2012 (H3N2) | B/ブリスベン/60/08 | B/マサチューセッツ/02/2012 | ||
| RBC 種 | チキン | モルモット | モルモット | トルコ | トルコ | ||
表 1: インフルエンザ抗原と対応する種赤血球の。よると製造元の指示 (NIBSC)。
| RBC 種 | チキン | トルコ | モルモット | ヒト型 O |
| 赤血球 (v/v) 濃度 | 0.75% | 0.75% | 1% | 1% |
| マイクロ プレートの種類 | V 底 | V 底 | U 底 | U 底 |
| 培養時間、RT | 30 分 | 30 分 | 1 時間 | 1 時間 |
| 非凝集のセルの外観 | ボタン * | ボタン * | ヘイロー | ヘイロー |
表 2: 赤血球の種を条件アッセイします。WHO のプロトコルによると。(* 傾いているときに流れる)。

図 2: HA アッセイのデザインをプレートします。重複で HA の滴定を行います。コントロールの行に抗原が追加されませんでした。また最高の抗原濃度の定量のための図 4を参照してください。この図の拡大版を表示するのにはここをクリックしてください。

図 3: 鳥および哺乳類の赤血球の凝集パターン。V 字マイクロタイター プレートは、鳥の赤血球を操作するときに使用されます。傾斜プレート位置の読み出しを実行し、非凝集赤血球が涙のような形を形成して実行を開始します。U 字のマイクロタイター プレートは、哺乳類の赤血球を操作するときに使用されます。読み出しが非傾斜の位置に実行され、非凝集赤血球を形成する小さなハロー。この図の拡大版を表示するのにはここをクリックしてください。

図 4: 4 HA 単位の力価を決定する鳥の赤血球と HA の滴定の読み出し。赤血球凝集アッセイ (抗原滴定試金) 赤血球凝集反応に必要な最適な抗原量を測定します。完全な凝集が発生した最後の井戸、HA 滴定エンドポイントであり、1 HA ユニットが含まれています。抗原、HA 滴定終点の前の 2 つの井戸の 2 倍希釈のため、力価は 4 HA 単位に対応します。この図の拡大版を表示するのにはここをクリックしてください。
5. こんにちアッセイ
注: プロトコルの作業フローは、同時に複数のサンプルのより効率的な処理を許可する、pcr 法を用いたチューブ ストライプと熱サイクラー (下記参照) に最適化されています。

図 5: プレート デザインとこんにちはアッセイのワークフロー 。一皿に二人の 5 つの時間ポイントを測定できます。HI 抗体価は 8 から 1,024 を範囲します。肯定的な制御使用される抗原の抗血清と抗原希釈 4 HA 単位に等しいかどうかをチェックする背部滴定を行った。2 個別ワクチン接種者の血清サンプルのシリアル希薄化が表示されます。 この図の拡大版を表示するのにはここをクリックしてください。

図 6: 鳥の赤血球とこんにちはアッセイの読み出し。前と後のワクチン接種によるインフルエンザ抗体応答は、こんにちの試金によって決まります。この例では、1 つ人は 2 人よりも高い HI 抗体を持っています。両方の人はワクチン接種の後抗体応答を表示します。ワクチン接種後 180 日間両方の人の抗体価は再び減少しました。この図の拡大版を表示するのにはここをクリックしてください。
前と後のワクチン接種による抗体応答をインフルエンザ A 型 H3N2
ワクチンによる抗体は 2014 年前インフルエンザ A/H1N1/カリフォルニア/2009、A/H3N2/テキサス/2012 B/マサチューセッツ/02/2012 を含む三価サブユニットの不活化インフルエンザ ワクチンを受けた 26 の健康なボランティアで評価された/2015 年のインフルエンザ シーズン。2 ワクチン接種者の代表例を図 6に示します。興味深いことに、その特定のインフルエンザ シーズン中にテキサス/2012 A/h3n2 型循環されなかったとシーズンが多少異なるウイルス株に含まれて代わりに: A、h3n2 型、スイス連邦共和国、2013。A、H3N2、テキサス州、2012 と 2013 年 A 月 H3N2/スイス連邦共和国のウイルスのヘマグルチニン 97% 順序のアイデンティティを示すし、は異なる唯一の 11 アミノ酸 (表 4参照)、その位置は図 7で強調表示されます。

図 7: A/h3n2 型インフルエンザのヘマグルチニン比較します。A/テキサス/50/2012 と A/スイス/9715293/2013 株ウイルスのヘマグルチニンを比較しました。インフルエンザ A/ビクトリア/361/201118、テキサスひずみと 95% 98% 順序のアイデンティティを表わす非常に同じようなヘマグルチニンの結晶構造を用いてこれらの系統の血球凝集素結晶構造がないのでスイス連邦共和国の歪みを持つシーケンス id。テキサス州、スイスの系統が異なるアミノ酸位置が強調表示されます。この図の拡大版を表示するのにはここをクリックしてください。
A、h3n2 型、スイス連邦共和国、2013 とテキサス/2012 A/h3n2 型ウイルス株の交差反応性の免疫反応を観察した.こんにちは価インフルエンザ A/H3N2/スイス/2013 に対して著しく低かった幾何平均抗体価で誘導される seroprotection (図 8 a) と比較してインフルエンザ A 型 H3N2 2012//テキサス/(図 8 b)。

図 8: 健康なドナーの幾何平均抗体価。幾何平均-抗体 (GMTs) 25 健常者前と後の予防接種の 2 つの異なる抗原を使用して決定されます。A/H3N2/スイス/2013 (A) および A/H3N2/テキサス/2012 (B) の平均抗体価が表示されます。ワクチン接種による免疫応答は、予防接種 (d0) の前に GMTs と比較して (d7 d60)、ワクチン接種後抗体を増加として観察できます。接種後 180 日間、GMTs は再び減少します。注記のうち、唯一 A/H3N2/テキサス/2012 (ワクチンが) 保護抗体価に達する。バーは幾何平均抗体価を示し、ひげが 95% 信頼区間を示します。破線は、seroprotection のしきい値を示します。Seroprotected 人の % (力価 > 1:40) がグラフで表示されます。この図の拡大版を表示するのにはここをクリックしてください。
予防接種後テキサス/2012 A/h3n2 型に対する抗体価はほとんどの科目で増加A、h3n2 型、スイス連邦共和国、2013 株ワクチンに存在していなかった、A、h3n2 型、スイス連邦共和国、2013 抗体価と同様にいくつかの科目に増加しました。図 9は、線形回帰モデルの 0.745 の R2すべての時間ポイントの両方の抗体価との相関関係を示しています。1 つと同様、2013 年 A 月 H3N2/スイス連邦共和国に対して抗体反応の誘導だった以下の強力です。

図 9: A/h3n2 型インフルエンザ間の交差反応します。すべての個人と時間のポイントの A/H3N2/テキサス抗体は対応する A/H3N2/スイス抗体に対してプロットされます。線形回帰モデルの 0.745 R2を示しています。この図の拡大版を表示するのにはここをクリックしてください。
使用血液の種類をに基づいて潜在的な凝集
ウイルスのヘマグルチニンは、赤血球を hemagglutinate に別の種依存性を示しています。この種に依存した効果には、赤血球凝集抑制試験も影響します。測定抗ウイルス抗体の特異性を改善するために行った 5 つのウイルス抗原を赤血球の最高の適している型 (A と A/H3N2/テキサス/2012 年インフルエンザ A/H1N1/カリフォルニア/2009 B/マサチューセッツ/02/2012 インフルエンザ B/ブリスベン/60/2008/H3N2/Switzerland/2013) 最大の凝集も最低の交差反応性を達成するために。生物学的標準とコントロール (NIBSC) 各抗原に対するこれらのアッセイを実行する所から陽性コントロール血清使いました。
インフルエンザ b、B/マサチューセッツ/02/2012 による抗体応答が B/ブリスベン/60/2008 に対して保護を提供しないことを観察すること。対照的に、B/ブリスベン/60/2008 に対する抗体は、異なる赤血球 (表 3参照) で 4 倍低価で B/マサチューセッツ/02/2012 に対して交差反応性を示した。関心のモルモット血でしたいない正しく hemagglutinate インフルエンザ * トルコ血前述 A/H3N2/テキサスから離れて相対低交差反応性を hemagglutinate する可能性と高い抗体価を示すに最善を尽くしたと/スイス連邦共和国の系統。
| トルコ | モルモット | チキン | ヒト型 O | |
| B/ブリスベン | 1024 | - | 1024 | 1024 |
| B/マサチューセッツ州 | 1024 | 384 | 768 | 1024 |
| A/H3N2/スイス | 1024 | 1024 | - | 1024 |
| A/H3N2/テキサス | 1024 | 1024 | 512 | 1024 |
| A/H1N1/カリフォルニア | 1024 | 1024 | 768 | 768 |
テーブル 3:肯定的な制御異なった種類を渡ってそれぞれインフルエンザ HA 抗原に対する抗体です。
| 違います | A/H3N2/テキサス/2012 ひずみ | A、h3n2 型、スイス連邦共和国、2013 ひずみ | 位置 |
| 1 | アスパラギン (N) | アラニン (A) | 128 |
| 2 | アラニン (A) | セリン (S) | 138 |
| 3 | イソロイシン (I) | Arginine (R) | 140 |
| 4 | Arginine (R) | グリシン (G) | 142 |
| 5 | アスパラギン (N) | セリン (S) | 145 |
| 6 | フェニルアラニン (F) | セリン (S) | 159 |
| 7 | グリシン (G) | バリン (V) | 186 |
| 8 | プロリン (P) | セリン (S) | 198 |
| 9 | セリン (S) | フェニルアラニン (F) | 219 |
| 10 | アスパラギン (N) | アスパラギン酸 (D) | 225 |
| 11 * | リジン (K) | Arginine (R) | 326 |
| * ヘマグルチニンは残渣 325 で刈り取らため図 8 に示した結晶構造の表示されません。 |
表 4: A/H3N2/テキサス/2012 と 2013 年 A 月 H3N2/スイス系統ヘマグルチニンのアミノ酸のリスト
測光に支えられ「SNSF Ambizione スコア」プログラム (PZ00P3_154709) から助成金研究「Forschungsfond、青少年 strategischer Projekte」Bangeter Rhyner 財団、Stiftungsinfektionskrankheiten バーゼル、バーゼルの大学。L.K. は、オーストリアのグラーツ大学の助成金によって支えられました。J. l. は、システム生物学プログラム (9thコール) で SystemsX.ch イニシアチブ iPhD 交わりによってサポートを確認します。
示されたプロトコルでは、インフルエンザ ワクチン接種者の血清サンプルからインフルエンザ特異抗体価を定量化する赤血球凝集抑制法を実行する方法について説明します。最初のアッセイは、凝集によって最適なウイルス抗原濃度を決定します。2 番目の分析は, 血球凝集抑制によるインフルエンザ特異抗体価を定量化します。
なし。
| 25 mlの使い捨て可能な多チャンネルのピペットの貯蔵所 | Integra | 4312 | |
| 8穴のPCRの管 | ブランドGMBH | の781332 | 血清のアリコートのための |
| 96の井戸のマイクロタイターの版、U字型の | TPP | 92097 | 哺乳類のRBCsを使用する |
| 96の井戸のマイクロタイターの版、V字型の | Corning Costar | 3897 | 鳥類のRBCs |
| を使用するときHIの試金術のためアクア・アド・イニクト。Steril | Bichsel AG | 1000004 | インフルエンザ抗原およびコレラ濾液の調製用 |
| チキン RBC (10%) | シダーラン | CLC8800 | アルセバーの溶液中のニワトリ赤血球の 10% 懸濁液 |
| コレラ濾液 | Sigma-Aldrich | C8772 | 受容体破壊酵素 (RDE) として使用 |
| ダルベッコの PBS | Sigma-Aldrich | D8537 | 血清サンプル、RBCおよび抗原の希釈用 |
| Eppendorf マルチチャンネルピペット、12チャンネル、10-100 & マイクロ;l | Sigma-Aldrich | Z683949 | |
| Eppendorf マルチチャンネルピペット、8チャンネル、10-100 µl | Sigma-Aldrich | Z683930 | |
| モルモット RBC (10%) | シダーラン | CLC1800 | Alsever's solution |
| Influenza Anti-A/California/7/09 HA serum | NIBSC | 14/134 | HIアッセイでポジティブコントロールとして使用 |
| インフルエンザ抗A/スイス/9715293/2013年様HA血清 | NIBSC | 14/272 | HI アッセイ |
| Influenza Anti-A/Texas/50/2012-Like HA Serum | NIBSC | 13/178 | HI アッセイ |
| Influenza Anti-B/Brisbane/60/2008-HA serum | NIBSC | 13/254 | HIアッセイでポジティブコントロールとして使用 |
| インフルエンザ抗B/マサチューセッツ州/2012年2月HA血清 | NIBSC | 13/182 | HIアッセイで陽性対照として使用 |
| インフルエンザ抗原A/California/7/09 (H1N1)(NYMC-X181) | NIBSC | 12/168 | 不活化、部分的に精製されたA/California/7/09(H1N1)(NYMC-X181) ウイルス(約46µgHA/ml) |
| インフルエンザ抗原 A/スイス/2013年9715293日 (NIB88) | NIBSC | 14/254 | 不活化、部分的に精製された A/スイス/2013年9715293月 日 (NIB88) ウイルス (ca. 55µgHA/ml) |
| インフルエンザ抗原 A/Texas/50/2012 (H3N2)(NYMCX-223) | NIBSC | 13/112 | 不活化、部分的に精製された A/Texas/50/2012 (H3N2)(NYMCX-223) ウイルス (ca. 74µgHA/ml) |
| インフルエンザ抗原 B/Brisbane/60/2008 | NIBSC | 13/234 | 不活化、部分精製 B/Brisbane/60/2008 ウイルス (ca. 42µgHA/ml) |
| インフルエンザ抗原 B/Massachusetts/02/2012 | NIBSC | 13/134 | 不活化、部分的に精製された B/Massachusetts/02/2012 ウイルス (ca. 35µgHA/ml) |
| Serum-Tubes | S-Monovette, Sardstedt | 01.1601.100 | 凝固活性剤による血清抽出用 |
| シングルドナーヒトRBC, Type 0 | Innovative Research | IPLA-WB3 | Alsever溶液中の単一ドナーヒト赤血球の懸濁液(約26%) |
| トルコ RBC (10%) | 、シダーラン | CLC1180 | アルセバーの溶液中の七面鳥の赤血球の 10% 懸濁液 |
| 緩衝生理食塩水 (PBS) | Gibco |