Een eenvoudige maar effectieve methode die magnetische nanodeeltjes in dienst aan antigeen-reactieve B-cellen voor functionele en fenotypische analyse op te sporen en te verrijken wordt beschreven.
Methodenartikel
Een eenvoudige maar effectieve methode die magnetische nanodeeltjes in dienst aan antigeen-reactieve B-cellen voor functionele en fenotypische analyse op te sporen en te verrijken wordt beschreven.
B-cellen die reageren met een specifiek antigeen komen meestal voor met een frequentie van <0,05% van de lymfocyten. Al tientallen jaren zijn onderzoekers op zoek naar methoden om deze zeldzame cellen te isoleren en te verrijken voor studies naar hun fenotype en biologie. Benaderingen zijn onvermijdelijk gebaseerd op het principe dat B-cellen natuurlijk antigeen herkennen door middel van celoppervlaktereceptoren die representatief zijn voor de specificiteit van antilichamen die uiteindelijk door hun gedifferentieerde dochters zullen worden uitgescheiden. Misschien is de meest voor de hand liggende benadering van het probleem het gebruik van fluorochroom-geconjugeerde antigenen in combinatie met fluorescentie-geactiveerde celsortering (FACS). De bruikbaarheid van deze methoden is echter beperkt door de celfrequentie en de haalbare snelheid van analyse en isolatie door elektronische sortering. Er wordt een nieuwe methode beschreven om zeldzame antigeenspecifieke B-cellen te verrijken met behulp van magnetische nanodeeltjes die resulteren in een hoge opbrengstverrijking van antigeen-reactieve B-cellen uit grote uitgaande celpopulaties. Deze methode maakt een beter toezicht mogelijk op het fenotype en de biologie van antigeen-reactieve cellen voor en na in vivo antigeen-ontmoeting, zoals na immunisatie of tijdens de ontwikkeling van auto-immuniteit.
Beperkende verdunning analyses van antilichaam uitscheidende cellen precursorfrequentie suggereren dat B-cellen reactief voor een bepaald antigeen kenmerkend optreden met een frequentie van 0,05-0,005% in de normale repertoire, afhankelijk van de status vaccinatie en grootte / het aantal aanwezige epitopen op het antigeen. De lage frequentie van deze cellen is het moeilijk om veranderingen in de status tijdens de ontwikkeling van immuunresponsen, zoals na vaccinatie en blootstelling aan een vreemd antigeen, of tijdens de ontwikkeling van auto-immuniteit te bestuderen. Eerder hebben onderzoekers isolatie van antigeen-reactieve B-cellen met behulp van technieken variërend van antigeen beklede platen of kolom adsorptiemiddelen, op met antigeen beklede rode bloedcellen resetten om uitgevoerd fluorescentie-geactiveerde celsortering 1, 2, 3, 4, 5, 6. though deze technieken zijn succesvol bij het identificeren en isoleren van antigeen-reactieve B-cellen zijn, zijn de resultaten variëren qua opbrengst, zuiverheid en schaalbaarheid. Onlangs hebben we een nieuwe methode om zowel te detecteren en te verrijken zeldzame B lymfocytensubpopulaties met magnetische nanodeeltjes. De methode kan verrijken met een relatief hoge opbrengst en zuiverheid van grote populaties starten, en is compatibel met de analyse van de reacties op antigeen. Door verrijken van populaties van cellen in suspensie, waarbij de werkwijze elimineert beperkingen die samenhangen met de geometrie van de met antigeen beklede platen of kolommen, en beperken doorvoer. Tenslotte, aangezien verrijkte cellen geassocieerd blijven met antigeen en een fluorescerende reporter, kunnen verder worden gezuiverd door FACS-sortering. Zoals hierin beschreven hebben we deze benadering voor onderzoek van perifeer bloed tetanustoxoïde-reactieve B-cellen voor en na immunisatie van menselijke patiënten, evenals autoantigeen-reactieve B-cellen van patiënten met verschillende autoi gebruiktmmune aandoeningen, waaronder type 1 diabetes, de ziekte van Graves, en de ziekte van 7 Hashimoto. De werkwijze werkt evengoed bij muis en mens, en is compatibel met de analyse van antigeen-reactieve B-cellen van verschillende weefsels (manuscript in voorbereiding).
In de basisopstelling weergave worden perifeer bloed mononucleaire cellen eerst geïncubeerd met gebiotinyleerd antigeen met antilichamen tegen oppervlakteantigenen vereist voor fenotypische analyse cel. Deze etikettering wordt gevolgd door wassen en fixatie, en toevoeging van streptavidine gekoppeld met ver-rood-fluorescerende kleurstof voor detectie van het gebiotinyleerde antigeen bindende cellen (Figuur 1). Eerdere studies hebben antigeenspecifieke B-cellen die in een vergelijkbare wijze maar met gebruik van antigenen rechtstreeks geconjugeerd aan een fluorochroom 8, 9, 10, 11. Hoewel dit is een waardigebenadering, gebruik van gebiotinyleerde antigenen in combinatie met streptavidine maakt grotere signaalversterking (dus betere differentiatie van bindende en niet-bindende cellen), met name wanneer antigenen kleine 12, 13, 14. Een aanvullende overweging is het gebruik van streptavidine in plaats van avidine omdat streptavidine gedeglycosyleerde, afneemt aspecifieke binding. Verder gebruiken we ver-rood-fluorescerende kleurstof als fluorochroom vanwege de fotostabiliteit, kwantumopbrengst (helderheid) en de kleine afmetingen (~ 1,3 kD). Eiwit fluorochromen zoals phycoerythrine (~ 250 kD) en allofycocyanine (~ 105 kD) 15 niet optimaal omdat veel potentieel antigene epitopen bevatten. Toepassing van een kleine organische fluorescente kleurstof uit één epitoop, zoals ver-rood-fluorescerende kleurstof, vermindert de complexiteit van de geïsoleerde celpopulatie.
Zodra cellen gebiotinyleerd-antigen en ver-rood-fluorescerende kleurstof-streptavidine geadsorbeerd, worden ze verrijkt met behulp van anti-ver-rood-fluorescerende kleurstof-geconjugeerde magnetische nanodeeltjes. Één nanodeeltjes worden niet herkend door de meeste flowcytometers en derhalve niet behoeven te worden verwijderd vóór zuivering door FACS sortering en downstream assays 16. Magnetische selectie van antigeenspecifieke B-cellen verrijkt de populatie van belang, waardoor de tijd en kosten van sortering zeldzame gebeurtenissen met een flow cytometer.
Hieronder tonen we representatieve resultaten van de verrijking van tetanus-toxoïde-specifieke B-cellen van een patiënt vóór en zeven dagen na tetanustoxoïd booster immunisatie. We kozen deze specifieke toepassing als bijvoorbeeld om het vermogen van deze methode om antigeenspecifieke B-cellen in vivo na acute stimulatie verrijking tonen. In combinatie met flowcytometrie is deze methode geschikt voor het verrijken en differentiëren antigeenspecifieke naïeve, geheugen, enplasmablast B-cellen en kan de onderzoeker aan veranderingen in de frequentie in de tijd te volgen. Bovendien nemen we een andere mogelijke downstream assay, zoals een ELISPOT assay, hetgeen aantoont dat cellen behouden het vermogen om antilichaam uitscheiden na verrijking. Een andere toepassing van deze werkwijze adoptieve overdracht van verrijkte cellen in een gastheer kunnen inhouden. We hebben eerder aangetoond cellen behouden het vermogen om als antigeenpresenterende cellen om antigenspecifieke T-cellen na isolatie en overdracht (gegevens niet getoond). Daarom zijn er een aantal mogelijke downstream assays die kunnen worden gekoppeld met de methode, die tezamen het begrip van de antigeen-specifieke immuunrespons informeert. We hebben de hieronder beschreven methode, met inbegrip van de controles aan de totale opbrengst, zuiverheid, cel specificiteit te bepalen, en vouw-verrijking.
Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.
1. Isolatie van menselijke PBMCs
2. Kleuring van cellen
3. magnetische nanodeeltjes gebaseerde Enrichment
4. Magnetische Verrijking met behulp van LS of LD Columns
Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.
Analyse van de zuiverheid, opbrengst, en vouw-verrijking met behulp van flowcytometrie
Populaties verrijkt zoals hierboven beschreven onvermijdelijk contaminerende cellen die niet gebonden streptavidine far-red-fluorescerende kleurstof maar zijn ingevangen in de matrix bevat. Deze verontreinigingen kunnen van verrijkte populaties van FACS-sortering worden verwijderd. Om de zuiverheid van verrijkte populatie te schatten, poort op ...
Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.
Hier beschrijven we een nieuwe werkwijze voor isolatie en verrijking van antigeen-bindende B-cellen uit humaan perifeer bloed bereiken. De werkwijze is goed toepasbaar voor muizen en andere weefsels zoals de milt en lymfeklieren, en is compatibel met post-verrijking analyse van cel fenotype en functie (manuscript in voorbereiding).
De gebruiker moet zich bewust van een aantal variabelen die het succes van deze procedure kan beïnvloeden. Uit ervaring dode cellen meestal bij de magnetische kra...
Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.
De auteurs verklaren dat ze geen concurrerende financiële belangen hebben.
Dit werk werd ondersteund door subsidies van de JDRF (1-2008-994, 27-2012-450) en de National Institutes of Health (R01DK096492-05, R21AI124488-01, T32OD012201 en F30OD021477).
Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.
| Naam | Bedrijf | Catalogusnummer | Opmerkingen |
|---|---|---|---|
| Antigen van belang | variabel | variabel | Minimaal 100 μg om gemakkelijk te biotinyleren; gebruik bij gebruik van eiwit een eiwit dat is gevalideerd door ELISA. Het moet vrij zijn van dragereiwit |
| Biotine voor labeling; bijv. EZ link Sulfo-NHS-LC-Biotine | Thermo Scientific | 21335 | Biotine is beschikbaar in verschillende formuleringen, zoals die met ruimte tussen verschillende lengtes, dus het type dat wordt gebruikt moet worden bepaald door de onderzoeker |
| Streptavidine-Alexa Fluor 647 | Invitrogen | S21374 | Kan worden verkregen bij andere leveranciers. |
| Anti-Cy5/Anti-Alexa Fluor 647 Microbeads | Miltenyi Biotech | 130-091-395 | |
| LS Kolommen | Miltenyi Biotech | 130-042-401 | |
| MACS handmatige scheiders | Miltenyi Biotech | variabel | |
| Formaldehyde | Verdun tot 2% met PBS; optioneel als downstream assay levende cellen vereist | ||
| PBS zonder calcium en magnesium | |||
| Ficoll-Paque PLUS | GE Healthcare | 17-1440-02 | |
| Vol bloed in heparine gevulde opvangbuisjes | |||
| FACS buffer (PBS + 1% BSA + 0,01% natriumaziet) | |||
| Scheidelingsbuffer (PBS + 0,5% BSA + 2 mM EDTA) | |||
| 50 ml kegelbuizen | |||
| 15 ml kegelbuizen | |||
| 1,5 ml Eppendorf buisjes | |||
| Reactieve oppervlaktemarker antilichamen, Fc Block, levend/dood discriminerende kleurstof, indien nodig | |||
| ELISPOT benodigdheden, indien nodig |
Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.
Toestemming aanvragen om de tekst of afbeeldingen van dit JoVE-artikel te hergebruiken
Toestemming aanvragen