オソノ付着アッセイは、ワクチン開発における抗体のオプソニック機能を評価するオソノ貪食性殺死アッセイの代替方法である。
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方法論記事
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オソノ付着アッセイは、ワクチン開発における抗体のオプソニック機能を評価するオソノ貪食性殺死アッセイの代替方法である。
オソノ付着アッセイは、細菌病原体のプロの食細胞への付着を列挙する機能的アッセイです。アギャンスは食細胞性および殺死に必要であるため、アッセイはオソノ貪食性殺死アッセイの代替方法である。オソノ付着アッセイの利点は、不活性化病原体と哺乳類細胞株を使用するオプションであり、複数の実験で標準化が可能です。アッセイにおける不活性化病原体の使用はまた、バイオセーフティレベル3感染因子および他の有害な病原体との作業を容易にする。我々の研究では、オソノ付着アッセイは、抗体の機能的能力を評価するために使用され、炭疽菌カプセルベースのワクチンで免疫された動物のセラから、固定 バチルスアントラシス の固定されたアテンスをマウスマクロファージ細胞株RAW 264.7に付着誘導する。マクロファージに付着したバチルの画像を捕捉するために、自動蛍光顕微鏡を用いた。接着性の増加は、血清中の抗カプセル抗体の存在と相関していた。高い血清抗カプセル抗体濃度を示した非ヒト霊長類は炭疽菌の挑戦から保護された。従量的に、オソノ付着アッセイは、セラにおける抗原特異的抗体の生物学的機能を解明し、ワクチン候補および他の治療薬の有効性を評価し、免疫の可能な相関として役立つものとして使用することができる。
認識、付着、内在化、および病原体の分解は、貪食症1に不可欠であり、1883年2、3年にイヤ・メチニコフによって最初に説明された宿主の自然免疫応答における顕著な経路である。食細胞性白血球は、免疫系の他の細胞と同様に、標的の選択において非常に差別的である。それらは、パターン認識受容体(PRR)4,5のレパートリーによって病原体関連分子パターンを介して「感染性非自己」と「非感染自己」を区別することができる。病原体の宿主認識は、補体および抗体6などの宿主オプソニンの結合と共に起こり得る。このプロセスは、オプソナイゼーションと呼ばれ、これらの分子で病原体をコーティングし、食作用細胞6上のオプソニック受容体(例えば、補体およびFc受容体)への結合時の内在化を増強する。病原体が食細胞に付着するためには、複数の受容体と同結合リガンドの集合的結合が必要である。そうして初めて、ホストセル内のシグナル伝達カスケードを付着して、内部化を開始することができます。
病原体のクリアランスと感染予防における貪食の重要性のために、細胞外病原体は生存を延長するためにこのプロセスを破壊する多くの方法を開発してきました。重要な1つの戦略は、その電荷によって抗貪食性であるアニオン性高分子(例えば、多糖またはポリアミノ酸)カプセルの製造であり、免疫原性が低く、そしてPR6,7から細菌エンベロープ上の分子を遮蔽する。クリプトコッカス・ネオフォルマンや肺炎球菌などの病原体は、糖類ポリマーで構成されるカプセルを有するのに対し、ブドウ球菌は表皮基内および一部のバチルス種がポリɣグルタミン酸(PGGA)7,8を産生する。しかし、他の病原体は、非感染性の自己に似たカプセルを生成します。例えば、B.セレウスの連鎖球菌性菌株および病原性株は、抗貪食性であるだけでなく、免疫系9,10によって異物として認識されないヒアルロン酸カプセルを有する。
カプセルをキャリアタンパク質に結合すると、それらを貧しいT依存性抗原から高い免疫原性T依存性抗原に変換し、高血清抗カプセル抗体力剤11,12を誘導することができる。この戦略は、S. 肺炎,血友病インフルエンザ ,および Neisseria 髄膜炎菌に対するライセンスワクチンに採用されています。抗カプセル抗体のオプソニック作用は、一般的にオソノ貪食性殺死アッセイ(OPKA)13、14、15、16によって評価されている。これらのアッセイは、機能性抗体が貪食を引き起こし、14を殺すことができるかどうかをテストする。しかし、B.アントラシス17を含む、第1層生物学的選択剤や毒素(BSAT)などの感染病原体とのOPKAの使用は危険であり、セキュリティリスクを伴う。これらのアッセイは、選択剤の広範な取り扱いを必要とする。選択剤の取り扱いは、制限されたバイオセーフティレベル3(BSL-3)の研究所でのみ行うことができます。これらの分野での作業は、従わなければならない多数の安全およびセキュリティ上の予防措置のために長引く操作手順を要求する。BSL-3の実験室はまた顕微鏡およびサイトメーターのようなOPKAの仕事のために使用される専門の装置と一般に装備されていない。そこで、不活化菌18,19の使用に基づく代替アッセイを開発した。我々はこれを、内部化とアッセイ出力としての殺害に依存しないオプソノ付着アッセイ(OAA)と呼ぶ。代わりに、オプゾン化不活化病原体の付着は、貪食の指標として使用される。OAAは、付着が先験的に起こり、内在化および細胞内殺滅と密接に絡み合っているので、OAAは適切な代替物である。バイオセーフティの観点から、OAAは、感染性薬剤の最小の取り扱いを必要とし、OPKAよりも実験的に短い期間であり、そして不活性化病原体のストックが産生および移送された後にBSL-2研究所で行うことができるので好ましい。
カプセルコンジュゲートでワクチン接種した非ヒト霊長類(NHP)の血清に見られる抗カプセル抗体のオプソニック機能を調べるOAAの利用を実証する[すなわち、B.アントラシスからナイセリア髄膜炎の外膜タンパク質複合体(OMPC)に結合したB.アントラシスからのPGGA]20。血清オプゾン化バチル酸は、付着マウスマクロファージ細胞株、RAW 264.7でインキュベートした。固定後、細胞単層及び接着性バチルを蛍光顕微鏡で画像化した。細菌の付着は、バチル菌を対照血清20と比較してカプセルコンジュゲートでワクチン接種したNHPから血清でインキュベートした場合に増加した。付着は炭疽菌チャレンジ20,21の生存と相関した。従って、OAAの使用は抗カプセル抗体の機能を特徴づけ、ワクチン候補の試験を大いに促進した。
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動物福祉法、公衆衛生サービスの方針、動物に関する連邦法や動物実験に関するその他の連邦法や規制に従って、ここで述べられた研究は、制度的動物のケアと使用委員会が承認した議定書の下で行われました。この研究が実施された施設は、国際実験動物の評価と認定協会によって認定され、実験動物のケアと使用のためのガイド、国立研究評議会、201124に記載の原則に準拠しています。
1. 細胞株の培養と維持、RAW 264.7
注: 以下の手順は、無菌技術で実行する必要があります。
2. 細菌培養と調製物
注:このプロトコルで使用される細菌種は、カプセル化された悪質な株 、B.アントラシス エイムズです。この種を用いたすべての操作は、適切なバイオセーフティとセキュリティクリアランスを必要とし、BSL-3の実験室にあるクラスIIまたはクラスIII生物学的安全キャビネットで行う必要があります。BSL-3の仕事のための制度的な操作手順および細菌を扱うときの個人的な保護具の使用のために従ってください。
3. カプセル化とバチル鎖を観察する陰性染色と光顕微鏡
4. 細菌のFITC標識
5. 細菌のオプゾン化
哺乳動物細胞のアドヒスアセシングと蛍光標識
7. 顕微鏡
注:一般的に、高スループットの自動蛍光顕微鏡はOAAのイメージングを容易にします。自動化システムが利用できない場合、接着性バチルの蛍光画像を手動で21に撮影することができる。本研究20では、粘着性のバチルおよび細胞単層を、専用の装置を備えたZeiss 700レーザー走査顕微鏡システムを用いて画像化した。当社のシステムは、自動ステージ、明確な焦点モジュール、40 x NA 0.6目的、AxioカムHRcカメラとZen 2012(ブルーエディション)ソフトウェアを搭載したツァイスアクシオオブザーバーZ1反転顕微鏡で構成されていました。取得した画像は、共焦点画像ではなく、広視野画像です。以下のプロトコルは、さまざまな自動顕微鏡システムに適用可能な基本的な顕微鏡セットアップとして意図されています。
8. データ収集と分析
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本セクションでは、OAA実験中に収集された代表的な顕微鏡写真と、OAAを使用して抗体の生物学的機能を調べることができることを示す結果を示します。ここで、アッセイは炭疽菌ワクチン候補の有効性を評価するためにうまく使用された。バチルスのカプセル化の状態を確認することは重要であり、カプセル化がほとんどまたはまったくない場合、宿主細胞に付着し、高いバックグラウンドを産生する。 図1 は、カプセル化を調べるためにインドのインクで否定的に染色された B.アントラシス ・エイムズの画像である。OAA では、隣接する複数の視野を照らし、共焦点顕微鏡を使用する場合は複数のスタックまたはセクションを使用する必要があります。したがって、バチルが薄暗くも、写真漂白剤でもなく、あまりにも早く過ぎないことを確認する必要があります。 図2 はFITCで標識されたバチルの画像である。 図3 は、細胞単層に結合した B.アントラシス ・エイムズの最大投影画像...
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カプセル系ワクチンは、多数の細菌病原体に対して有効性が示されており、多くはヒト25、26、27での使用に対してライセンスされている。これらのワクチンは、カプセルを標的とする抗体を生成することによって働き、これらの研究の多くはOPKAを用いて、抗体13、14、16、28、29のオソノ貪食機能を示す。バイオセーフティの懸念と作業の容易さのために、我々はB.アントラシスカプセルコンジュゲートでワクチン接種された動物からの抗体を評価するOAAを開発しました。B. アントラシス上のカプセルの存在は、付着お...
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著者らは、利益相反を引き起こす可能性のある商業的または他の関連付けを持っていません。
J.チュア、D.シャボット、A.フリードランダーは、原稿に記載されている手順を設計しました。J.チュアとT.プトモン・テイラーが実験を行った。D. Chabot はデータ分析を実行しました。J.チュアは原稿を書いた。
著者らは、優れた技術支援のためにカイル・J・フィットに感謝します。
この作業は、国防脅威削減庁の助成金CBMによって支援されました。VAXBT.03.10.RD.015、プラン番号921175。
意見、解釈、結論、勧告は著者のものであり、必ずしもアメリカ陸軍によって承認されるとは限りません。本書の内容は、必ずしも国防総省の見解や方針を反映したものではなく、商号、商用製品、または組織に関する言及も、米国政府による支持を意味するものではありません。
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| 名前 | 会社 | カタログ番号 | コメント |
|---|---|---|---|
| 0.20 以上mシリンジフィルター(25mm、再生セルロース) | コーニング、コーニング、NY | 431222 | |
| 10 mLシリンジ(Luer-Lokチップ) | BD、フランクリンレイクス、ニュージャージー | 州302995 | |
| 15µ 96ウェルブラックプレート(イメージング用プレート#1) | In Vitro Scientific、サニーベール、CA | P96-1-N | |
| 16%パラホルムアルデヒド | 電子顕微鏡科学、ハットフィールド、ペンシルバ | 州15710 | |
| 75 cm四方組織培養処理フラスコ | Corning, Corning, NY | 430641 | |
| 寒天(粉末) | Sigma-Aldrich, St. Louis, MO | A1296 | |
| Baby Rabbit Complement | Cedarlane Labs, Burlington, NC | CL3441 | |
| Bacto Yeast Extract | BD, Sparks, MD | 288620 | |
| BBL Brain Heart Infusion (BHI) | BD, Sparks, MD | 211059 | |
| 血液寒天(羊の血液を含むTSA)プレート | Remel、Lenexa、KS | R01198 | |
| 細胞スクレー | パーSarstedt、ニュートン、ノースカロライナ | 州83.183 | |
| Costar 96ウェル細胞培養プレート(希釈用プレート#2&3) | コーニング、コーニング、NY | 3596 | |
| ガラス | 電子顕微鏡科学、ハットフィールド、PA | 72200-10 | |
| Difco栄養ブロス | BD、Sparks, MD | 234000 | |
| Dulbecco's Modified Eagle Medium (DMEM), high glucose | Gibco, Thermo Fisher Scientific, Waltham, MA | 11965-092 | contains 4500 mg/L glucose, 4 mM L-glutamine, Phenol Red |
| EVOS FL Auto Cell Imaging System (fluorescence microscope) | Life Technologies, Thermo Fisher Scientific, Waltham, MA | AMAFD1000 | |
| Fetal Bovine Serum | Hyclone, GE Healthcare Life Sciences, South Logan, UT | SH30071.03 | ガンマ線照射せず、熱不活化されていない |
| フルオレセインイソチオシアネート | Invitrogen, Thermo Fisher Scientific, Waltham, MA | F143 | |
| HCS Cell Mask Orange Cell Stain | Invitrogen, Thermo Fisher Scientific, Waltham, MA | H32713 | |
| Hemocytometer (Improved Neubauer) | Hausser Scientific, Horsham, PA | 3900 | |
| インドインク溶液 | BD、スパークス、メリーランド | 州261194 | |
| L-グルタミン(200 mM) | Gibco、サーモフィッシャーサイエンティフィック、ウォルサムMA | 25030081 | サプリメント培地と追加の2mM L-グルタミン |
| ニコンエクリプスTE2000-U(倒立複合顕微鏡) | ニコンインスツルメンツ、メルビル、ニューヨーク | TE2000 | |
| PBSカルシウムまたはマグネシウムなし | ザ、ウォーカーズビル、メリーランド | 17-516F | |
| ペニシリン-ストレプトマイシン溶液、100x | Hyclone、GE Healthcare Life Sciences、サウスローガン、ユタ州 | SV30010 | |
| ペトリ皿 (100 x 15 mm) | Falcon、コーニング、ダーラム、ノースカロライナ州 | 351029寒 | 天プレート |
| 用 RAW 264.7 マクロファージ細胞株 (Tib47) | ATCC、マナッサス、バージニア州 | ATCC TIB-71 | |
| スライド | VWR、ラドナー、ペンシルバニア | 州 16004-422 | |
| 重炭酸ナトリウム | Sigma-Aldrich, St. Louis, MO | S5761 | |
| トリパンブルー溶液 (0.4%) | Sigma-Aldrich, St. Louis, MO | T8154 | |
| Zeiss 700 Laser Scanning Microscopy (共焦点顕微鏡) | Carl Zeiss Microimaging, Thornwood, NY | 4109001865956000 |
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