B細胞ELISpotは、血液(免疫後の短寿命プラズマブラストを反映)およびより持続的な骨髄ASCにおける、抗原特異的なIgG、IgM、およびIgAの長寿命プラズマ細胞、ならびに総抗体分泌細胞(ASC)の量と持続性を定量化するための検証済み手法です。
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B細胞ELISpotは、血液(免疫後の短寿命プラズマブラストを反映)およびより持続的な骨髄ASCにおける、抗原特異的なIgG、IgM、およびIgAの長寿命プラズマ細胞、ならびに総抗体分泌細胞(ASC)の量と持続性を定量化するための検証済み手法です。
新規ワクチン抗原およびアジュバントの評価は、伝統的に抗体価の測定に依存していますが、抗体価は免疫後に上昇するまで時間を要します。初回免疫およびブースター免疫後の抗体分泌細胞(ASC)の定量は、ワクチン誘発性液性免疫のより早期かつ機序的に有益な指標となり、ワクチン処方や免疫戦略の最適化を促進することができます。本稿では、HIVワクチン研究において重要な前臨床モデルであるアカゲザルの末梢血単核細胞(PBMC)および骨髄(BM)細胞からASCを計数するためのプロトコルについて説明します。この酵素結合免疫スポット(ELISpot)アッセイでは、絶対頻度および相対頻度を測定することにより、抗原特異的および総IgG、IgM、IgA ASCの両方を定量することが可能です。末梢血においては、本アッセイにより免疫後のプラズマブラスト反応のピークを捕捉し、骨髄においては、異なるアイソタイプの抗原特異的形質細胞の蓄積を検出することで、長寿命ASCの持続性を評価します。本プロトコルは、前臨床ワクチン研究における免疫原とアジュバントの組み合わせを評価するための強固で再現性の高いアプローチを提供し、有望なワクチン候補の臨床開発への移行を支持する貴重なデータを提供します。
抗体分泌細胞(ASC)は獲得免疫の主要な構成要素であり、免疫後の迅速な生成による短寿命のプラズマブラストと、持続的な抗体産生を担う長寿命のプラズマ細胞の両方を含みます。プラズマブラストは末梢血および二次リンパ組織で一過性に検出され、免疫後の特定の時点において出現頻度がピークに達しますが、その時期はワクチン製剤や宿主種によって異なります(一般的にアカゲザルでは4〜5日後、ヒトでは約7日後です)。対照的に、成熟したプラズマ細胞は長寿命であり、主に二次リンパ組織および骨髄(BM)に局在しています。効果的なワクチンは、強力な液性免疫応答と細胞性免疫応答の両方を誘発する必要があります。ブースター免疫後の末梢血単核細胞(PBMC)におけるプラズマブラストの急速な増殖に反映される想起応答の測定は、ワクチン誘発性免疫応答の大きさを把握するための貴重な知見を提供します。本プロトコルの全体的な目的は、アカゲザルにおけるEnv特異的免疫後の初期プラズマブラストおよび長寿命プラズマ細胞の応答を定量化するための堅牢な手法を提供することです。
酵素結合免疫スポット(ELISpot)アッセイでは、抗原(Ag)でコーティングされたポリフッ化ビニリデン(PVDF)または混合セルロースエステル(MCE)膜底の96ウェルプレートでASCを培養し、生存細胞が分泌したタンパク質を膜表面で直接捕捉します。捕捉されたタンパク質は、その後、従来のサンドイッチ免疫測定法の形式を用いて抗体で検出されます。発色ELISpotアッセイでは、西洋ワサビペルオキシダーゼ(HRP)によって基質である3-アミノ-9-エチルカルバゾール(AEC)が不溶性の有色沈殿物に変換されることでスポットが形成され、個々のASCの可視化と計数が可能になります。ELISpotには、ex vivoでの抗原特異的反応の検出能、個々の免疫細胞の高感度な機能評価、および前臨床および臨床研究の両方におけるT細胞およびB細胞の免疫応答の定量的モニタリングなど、いくつかの重要な利点があります1,2,3。
ここでは、アカゲザルのPBMCおよびBM 細胞における、総および抗原特異的なIgG、IgM、IgA ASCを定量するためのB細胞ELISpotプロトコルについて説明します。本プロトコルでは、総およびEnv特異的なプラズマブラストおよび形質細胞応答のキネティクスを特性評価するために、プレートコーティング、ブロッキング、細胞播種、アッセイ展開、スポット計数、およびデータ解析を含むすべての重要なステップを詳細に解説しています。本手法は、前臨床ワクチン研究において異なる抗原およびアジュバント製剤の免疫原性を評価および比較するための再現可能なアプローチを提供し、その後の臨床応用へ向けたワクチン戦略の最適化を支援します。
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本プロトコルで使用したアカゲザルは、ニューイベリア研究センターの特定病原体未感染(SPF)コロニーから導入し、テキサス大学MDアンダーソンがんセンターのマイケル・E・キーリング比較医学・研究センターで飼育した。動物の飼育およびすべての実験手順は、「実験動物のケアおよび使用に関するガイドライン」に準拠し、テキサス大学MDアンダーソンがんセンターの動物実験委員会(承認番号 #2616RN00)の承認を得て実施した。
本プロトコルは、ASC応答を検出するために開発された、以前の免疫前臨床研究4,5,6,7で述べられている手法を最適化したものです。以下のプロトコルでは、HIV実験的ワクチンプロトコルに従事したアカゲザルから調製した新鮮なPBMCs およびBM 細胞を用いたELISpotの手順について説明します。
注意:セクション1〜4のすべての手順は、認証済みのクラスIIバイオセーフティキャビネット内で、無菌操作を用いて行ってください。可能な限りマルチチャンネルピペットを使用してください。
1. ELISpotプレートの準備
2. サンプルの調製:PBMCおよび骨髄単核細胞の分離
3. 細胞の播種およびインキュベーション
4. ELISpotプレートの処理
5. 検出
6. スポットの定量化
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このB細胞ELISpotアッセイでは、HIV-1に対する広域中和抗体(bnAb)の誘導を目的としたワクチン研究において、コーティング抗原として可溶性HIV-1エンベロープ糖タンパク質(Env)三量体であるCH505 SOSIPを用い、抗体産生細胞(ASC)を検出しました。図1に、個別のプレートで総ASC数および抗原特異的ASC数を定量するために使用したELISpotプレートのレイアウトを示します。このレイアウトでは、個々の動物と、IgG、IgM、およびIgAの解析に割り当てられたウェルの位置が特定されています。プレートのラベルには、研究番号、サンプリング時点、および日付も記載されています。さらに、このレイアウトには、アッセイに使用したコーティング濃度、細胞懸濁液量、および段階希釈スキームが指定されています。
図2は、骨髄における代表的な抗原特異的ASC反応を示しており、抗体の分泌量に応じて、個々のASCに対応する様々な大きさおよび強度のスポットが表示されています。...
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B細胞ELISpotは、血液、血漿、および骨髄細胞における総免疫グロブリンおよび抗原特異的な抗体分泌細胞(ASC)応答を検出するための高感度な手法である8,9,10,11。本プロトコルの再現性を確保するためには、いくつかの重要な工程がある。まず、メンブレンを至適濃度の捕捉抗体で正確にコーティングする必要がある。非特異的結合を防ぐためのメンブレンブロッキングは不可欠であり、本プロトコルに記載されている通り、4 °Cで一晩行うことが望ましい。あるいは、時間が限られている場合は、37 °Cで少なくとも2時間ブロッキングを行うことができる。
もう一つの重要な要因は、採取直後の細胞を用いることで高い細胞生存率を維持することです。T細胞とは異なり、B細胞系譜、特にプラズマブラストや形質細胞は、凍結保存後の機能喪失が起こりやすい傾向にあります...
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著者らに申告すべき利益相反はありません。
著者らは、動物およびKeeling Center for Comparative Medicine and Researchの研究ケアスタッフによる献身的なケアに感謝するとともに、手順の継続的な改善に貢献した多くの元チームメンバーおよび共同研究者に感謝いたします。このNHP HIVワクチンプロジェクトへの資金提供は、NIHの助成金5R01AI183472(MBZ宛)およびR24OD010947(FJV宛)によって行われました。
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| 名前 | 会社 | カタログ番号 | コメント |
|---|---|---|---|
| ACK溶解バッファー | Quality Biological | 118-156-101 | 500 ml |
| 70µm ストレーナー | Fisher | 22363548 | 滅菌済みセルストレーナー、50 mLコニカルチューブ用 |
| AEC用作動基質 | BD Biosciences | 551951 | 10プレート分試薬 |
| 解析ソフト:Excel | Microsoft office | Version 2508 Build 16.0.19127.20678 | Microsoft 365用Microsoft Excel |
| 解析ソフト:GraphPad Prism | GraphPad Software, LLC | Version 10.6.1 (892) | GraphPad Prism 10 |
| 抗Rhesus IgAビオチン | NHPRR | AB-3086851 | 凍結乾燥品 |
| 抗モンキーIgGビオチン | Rockland | P/N 617-106-012 | 凍結乾燥品 |
| 抗モンキーIgMビオチン | Rockland | P/N 617-106-007 | 凍結乾燥品 |
| ブロッキング液 | ラボ調製試薬 | 院内調製 | RPMI-10 |
| 二次抗体およびHRP希釈用バッファー | ラボ調製試薬 | 院内調製 | 1% FBS含有1X DPBS |
| 遠心機 | Thermo Scientific | 75004521 | Sorvall Legend XTR、製造年:2013年、TX-750ローターおよび75003608(ラウンドバケット) |
| コーティングバッファー | ラボ調製試薬 | 院内調製 | 1X DPBS |
| DPBS | Gibco | 14190-136 | 1X |
| ELISpotプレート | Millipore Sigma | MSHAN4B50 | 50プレートパック |
| ウシ胎児血清 (FBS) | Omega Scientific | FB-01 | 1X |
| Ficoll | STEMCELL Technologies | 18061 | 500 ml |
| 非標識GNL | Vector Laboratories | L-1240-5 | 凍結乾燥品 |
| ホースラディッシュペルオキシダーゼ (HRP) - アビジン | Vector Laboratories | A-2004 | 5mg/ml 既製液 |
| Mabtech IRIS Fluorospot/ELISpotリーダー | Mabtech AB | P/N: 2000 | ELISpotおよびFluorospotアッセイ用自動イメージング・解析装置 |
| ペニシリン/ストレプトマイシン | Gibco | 15140-122 | 100X |
| プレートウォッシャー | BioTek Instruments, Inc. | REF# 405TSRS | 405 TS マイクロプレートウォッシャー |
| RPMI-10 | ラボ調製試薬 | 院内調製 | RPMI-1640 + 10% ウシ胎児血清および 1% ペニシリン/ストレプトマイシン |
| RPMI-1640 | Gibco | 22400-071 | 1X |
| Tween20 | Sigma Life sciences | P7949 | 500ml |
| 非標識ポリクローナルヤギ抗モンキー IgG+IgA+IgM抗体 IgG/IgM/IgA | LS-Bio | C347340 | 凍結乾燥品 |
| 洗浄バッファー(抗原特異的プレート用) | ラボ調製試薬 | 院内調製 | (1X DPBSのみ) |
| 洗浄バッファー(全Igプレート用) | ラボ調製試薬 | 院内調製 | (1X DPBS + 0.05% Tween 20) |
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