Моноцитарный монослойный анализ (MMA) - это анализ in vitro, в котором используются изолированные первичные моноциты, полученные из периферической цельной крови млекопитающих, для оценки Fcγ-рецептора (FcγR)-опосредованного фагоцитоза.
Методическая статья
Моноцитарный монослойный анализ (MMA) - это анализ in vitro, в котором используются изолированные первичные моноциты, полученные из периферической цельной крови млекопитающих, для оценки Fcγ-рецептора (FcγR)-опосредованного фагоцитоза.
Хотя первоначально разработанный для прогнозирования исходов переливания серологически несовместимой крови, моноцитарный монослойный анализ (MMA) является очень универсальным анализом in vitro, который может быть модифицирован для изучения различных аспектов антител и Fcγ-рецептора (FcγR)-опосредованного фагоцитоза как в исследовательских, так и в клинических условиях. В анализе используются адгезивные моноциты из мононуклеарных клеток периферической крови, выделенных из цельной крови млекопитающих. ММА был описан для использования в исследованиях как на людях, так и на мышах. Эти моноциты экспрессируют FcγR (например, FcγRI, FcγRIIA, FcγRIIB и FcγRIIIA), которые участвуют в иммунных реакциях. MMA использует механизм FcγR-опосредованных взаимодействий, в частности, фагоцитоза, когда сенсибилизированные антителами эритроциты (RBC) прилипают и/или активируют FcγR и впоследствии фагоцитируются моноцитами. In vivo, в первую очередь тканевые макрофаги, обнаруженные в селезенке и печени, осуществляют FcγR-опосредованный фагоцитоз антител-опсонизированных эритроцитов, вызывая внесосудистый гемолиз. Оценивая уровень фагоцитоза с помощью ММА, можно исследовать различные аспекты FcγR-опосредованного процесса in vivo. Некоторые области применения ММА включают прогнозирование клинической значимости алло- или аутоантител в условиях переливания, оценку препаратов-кандидатов, которые способствуют или ингибируют фагоцитоз, а также сочетание анализа с флуоресцентной микроскопией или традиционным западным иммуноблоттингом для изучения нисходящих сигнальных эффектов препаратов или антител, взаимодействующих с FcγR. Некоторые ограничения включают трудоемкость этого метода, который занимает целый день от начала до конца, и требование одобрения исследовательской этики для работы с кровью млекопитающих. Тем не менее, при усердии и адекватной подготовке, результаты ММА могут быть получены в течение 24 часов.
Моноцитарный монослойный анализ (MMA) - это анализ in vitro, первоначально разработанный для лучшего прогнозирования результатов переливания крови у пациентов с ауто- или аллоантителами к эритроцитам (эритроцитам)1-5. Оценивая влияние антител к эритроцитам в опосредующем фагоцитоз, опосредованный Fcγ-рецептором (FcγR)-опосредованным с помощью этого анализа in vitro, можно предсказать клинический исход in vivo. Действительно, ММА успешно используется для предотвращения иммунного разрушения антителоспособных эритроцитов, несмотря на переливание серологически несовместимойкрови. Типичная процедура предварительного переливания крови для тестирования на совместимость, также называемая перекрестным соответствием, включает в себя серологические методы, которые включают определение типа крови пациента на антигены ABO и резус-фактор и скрининг на наличие антител к эритроцитаму пациента. Кровь, совместимая по АВО/резус-фактору, отбирается, и если антитела присутствуют, предпринимается попытка идентифицировать их, чтобы в дальнейшем можно было выбрать кровь для переливания, чтобы избежать этих антигенов. Идеальный результат перекрестного согласования происходит, когда вся донорская кровь серологически совместима с кровью пациента, что снижает риск посттрансфузионного гемолиза7. Тем не менее, эта система недостаточна для небольшой группы пациентов, которые получили аллоиммунизацию после повторного переливания крови или беременности. У этих пациентов вырабатываются аллоантитела против специфических антигенов эритроцитов. Некоторые из них продуцируют антитела к антигенам с очень высокой частотой в общей популяции, и, таким образом, становится все труднее для перекрестного сопоставления8,9. Сложность усложняется тем, что не все аллоантитела являются клинически значимыми; другими словами, связывание аллоантитела с эритроцитами, обнаруженными серологическим тестом, не обязательно приводит к гемолизу при переливании антигенположительной, несовместимой крови. ММА был первоначально разработан для оценки потенциального клинического значения серологически несовместимой крови в условиях переливаниякрови 1-5.
Поскольку известно, что внесосудистый гемолиз антител-связанных эритроцитов опосредован мононуклеарной фагоцитарной системой, первичные моноциты/макрофаги используются при разработке диагностических анализов. Первый анализ взаимодействия моноцитов, эритроцитов и антител был опубликован в 1975 году, но использованные неоптимальные условия привели только к образованию розетки (связыванию эритроцитов с периферией моноцита), и фагоцитоза не наблюдалось. Значительные изменения в анализе были внесены несколькими группами, что привело к анализу, для которого уровень фагоцитоза связанных с аллоантителами эритроцитов может быть коррелирован с клиническим исходом гемолиза1-5. Недавно были изучены оптимальные условия хранения клинических образцов и дальнейшая оптимизация условий анализа с целью повышения полезности клинического перекрестного сопоставления ММА с использованием аутологичных образцов пациентов11.
В дополнение к MMA для прогнозирования исходов переливания были использованы три других диагностических метода: тест на высвобождение 51Cr, розетточный тест и хемилюминесцентный тест (CLT). В тесте на высвобождение 51Cr пациенту вводят 51меченый Cr донорский эритроцит, а период полувыведения меченых эритроцитов контролируется и является прогностическим для выживаемости или клиренса после переливаниякрови 12,13. Поскольку в этом методе используются радиоактивные материалы, он применяется редко. Розеточный тест включает в себя смешивание и инкубацию моноцитов с эритроцитами и количественную оценку уровня образования розетки (без фагоцитоза)14. Клиническое значение антител in vivo включает активный фагоцитоз макрофагов, обнаруженных в селезенке и/или печени; Таким образом, данный метод не обеспечивает релевантного считывания фагоцитоза. CLT использует люминол для мониторинга окислительного взрыва во время фагоцитоза моноцитов эритроцитов, поскольку люминол флуоресцирует синим цветом при окислении в фагосоме15. Этот метод хорош, но загрязнение нейтрофилами может исказить показания. Параллельные сравнения были проведены для оценки чувствительности, практичности и воспроизводимости четырех доступных методов, и CLT и MMA были оценены выше16. Тем не менее, CLT в основном используется для оценки гемолитической болезни плода и новорожденного (HDFN), и оптимальный pH анализа 8,0 может поставить под угрозу уровень фагоцитоза11.
В дополнение к своей диагностической и клинической полезности, MMA был модифицирован для других исследовательских целей. Действительно, ММА может служить не только функциональным анализом для устранения расхождений между серологией и биологией, но и использоваться для ретроспективного исследования причины гемолизапосле внутривенной иммуноглобулиновой терапии (ВВИГ). Он также был использован для изучения структуры-функции химических ингибиторов FcγR-опосредованного фагоцитоза18-20 и для изучения нисходящей сигнализации FcγR-опосредованного фагоцитоза21. В нашей лаборатории, в дополнение к использованию человеческого ММА, мы разрабатываем мышиный ММА с использованием первичных мононуклеарных клеток периферической крови мыши (PBMC) и аутологичных эритроцитов. Обоснование заключается в том, что скрининг антител, которые могут индуцировать FcγR-опосредованный фагоцитоз, является промежуточным звеном в развитии мышиной модели аутоиммунной гемолитической анемии (АМСЗ) in vivo (неопубликованные данные). Различные модификации сосредоточены на различных аспектах взаимодействия антител IgG и FcγR, которые индуцируют фагоцитоз.
Получить разрешение на использование человеческих образцов по исследовательской этике платы / этическими комитетами, и получить подписанное согласие от всех доноров. ММА также может быть выполнена с использованием РВМС мышей таким же образом, как человеческий анализа, после получения одобрения использования животных по этике. ММА использует методы асептики культуры ткани.
Примечание: см Рисунок 1.
Примечание: Хотя мы рекомендуем применение биоизоляции шкафа 2-го уровня в процессе анализа для поддержания асептики, поскольку метод является лишь "краткосрочный" метод культуры, не хватает на самом деле времени для бактерий загрязнять анализа. Таким образом, если уровень 2 биоизоляции шкафа не существует, а не покупать один раз для этого анализа, анализ может быть выполнен за пределами биосдерживанию шкафа, на открытом стенде. Использование 37 ° C инкубаторе с 5% CO 2, тем не менее, это не вариант , и должен быть использован дляоптимальные результаты.
1. периферической крови мононуклеарных клеток Изоляция
2. Предварительная обработка прилипших моноцитов
Примечание: Этот шаг необходим только в том случае ищет пути ингибировать или усиливать фагоцитоз.
3. Опсонизация из R 2 R 2 красных кровяных клеток
Примечание: R 2 R 2 , используемый здесь, получены из коллекции Центра крови (Canadian Blood Services), но они также являются коммерчески доступными. Опсонированных R 2 R 2 Эритроциты используют в качестве положительного контроля для FcγR-опосредованного фагоцитоза. Наивные R 2 R 2 следует хранить в растворе Alsever ( в, чтобы продлить срок годности) при 4 ° С в течение 1 месяца. Решение Alsever выполнен в доме и состоит из 0,8% Вес / об тринатрийцитрата (дигидрат), 1,9% вес / об декстрозы, 0,42% вес / об хлорида натрия и 0,05% вес / об раствором лимонной кислоты (моногидрат). Если R 2 R 2 клетки отсутствуют, другие Резус-phenotyped клетки, такие как R 1 , R 2, R 1 , R 1, R 1 г, или R 2 г, могут быть использованы.
4. Fc рецептор-опосредованного фагоцитоза
5. Количественное фагоцитоза
Следуя важные шаги на рисунке 1 и процедуре , описанной выше, ММА может быть воспроизводимо выполняется. Иммуноглобулин был использован в качестве примера для ингибирования фагоцитоза на рисунке 2. Иммуноглобулин, как известно, связывает и блокирует рецепторы Fc, препятствуя таким образом вниз по течению исход фагоцитоза. Титрованием количество IVIG , используемый, наблюдается ингибирование в зависимости от дозы, в которой при концентрации выше 200 мкг / мл в результате близко к ингибированию 100% и концентрации ниже 0,5 мкг / мл не ингибирует у всех (фиг.2А). Когда индексы фагоцитирующих трансформируются и нормализованы к положительному управления R 2 R 2 , в качестве 0% ингибирования, ингибированного кривой с IC 50 3 мкг / мл может быть определена (Фигура 2В).
В дополнение к выполнению анализа последовательно, quantificaние анализа иногда может быть затруднено. Рисунок 3 представляет собой совокупность фазово-контрастной микроскопии изображений различных горок ММА. С опытом микроскопии, можно отличить моноцитов от загрязняющего РБК (Рисунок 3D) или вакуоли из фагоцитированных RBC (рис 3B). Плотные скопления клеток и / или их остатков следует избегать во время количественной оценки (рис 3Е и F). Кроме того , следует избегать чрезмерного opsonizing на R 2 R 2 RBC, что привело бы к повышенному фагоцитоза , что overcrowds интерьер моноцитов и препятствует точной количественной оценки (рис 3C).

Рисунок 1. Принципиальная схема ММА. Шаг за шагом изображение важнейших шагов в ММА: выделения РВМС из цельной крови, кормления, приклеенный monocytэс с опсонизированным R 2 R 2, и промывки камеры слайды. Пожалуйста , нажмите здесь , чтобы посмотреть увеличенную версию этой фигуры.

Рисунок 2. Внутривенный IgG (иммуноглобулин) ингибирует фагоцитоз в пробирке с использованием ММА. Иммуноглобулин, как известно, ингибирует фагоцитоз и используется в качестве контроля торможения в человеческом ММА. (А) Титрование ИГВВ привело к зависимому от дозы ингибирование фагоцитоза по сравнению с необработанным R 2 R 2 управления. Результаты показывают среднее значение ± стандартная ошибка среднего (SEM) п = 3 экспериментов. Статистический анализ проводили с использованием Стьюдента -TEST: ** P≤0.01 и *** P≤0.001. (B) Ингибирование кривая ВВИГ с IC 50 °F 3 мкг / мл (пунктирная линия). Результаты показывают данные нормализованы к необработанным R 2 R 2 (0% ингибирования); среднее значение ± SEM из N = 3 экспериментов. Пожалуйста , нажмите здесь , чтобы посмотреть увеличенную версию этой фигуры.

Рисунок 3. фазово-контрастной микроскопии изображений образца слайдов под 40 - кратном увеличении. (A) Идеальный слайд , в котором моноциты фагоцитированы 1-2 R 2 R 2 в среднем (черные стрелки с характерным ореола свечения), с очень немногими, загрязняющего ун-фагоцитированных R 2 R 2 в фоновом режиме (белые стрелки). (B) Как показано на этом слайде, моноциты иногда имеют увеличенные вакуоли (белые стрелки), которые могут быть ошибочно приняты за фагоцитированы R 2 R 2. (C </ сильный>) Когда R 2 R 2 были более опсонизированным, более 4-5 фагоцитированы R 2 R 2 на моноциты (черные стрелки) делают точный подсчет трудно, так как R 2 R 2 переполнены в моноцитов и отдельной клетке границы нельзя отличить. (D) Недостаточная промывка слайде приводит к обильному R 2 R 2 загрязнения (белые стрелки), которые могут быть ошибочно приняты за прилипших эритроцитах. (Е) Иногда, моноциты и загрязняющие Эритроциты могут образовывать кластеры. Кластеры также указывают на бактериальное загрязнение, чего следует избегать. (F) Моноциты могут образовывать более крупные агрегаты, которые следует избегать во время количественной оценки. Используя случайный выбор полей для просмотра, панель А то, что обычно наблюдается, если ММА была выполнена должным образом. Шкала бар составляет 20 мкм. Пожалуйста , нажмите здесьдля просмотра увеличенной версии этой фигуры.
ММА является трудоемкая техника, которая требует специальных знаний как в тканевой культуре и микроскопии. Есть несколько важных шагов для обеспечения успеха: 1) генерация моноцитов монослоя; 2) опсонизация из эритроцитах, и 3) ручной Количественное. Моноцитов монослой не прилипает очень сильно к камере горкой, так что физиологический рН должно поддерживаться на протяжении всего теста 11 и достаточное количество МНПК должны быть посеяны. Энергичное пипеток, которые могли бы нарушить прилипшие клетки, следует избегать. Один из подходов, чтобы всегда удалять и добавлять решения из того же угла камеры и чтобы гарантировать, что движение происходит медленно и постепенно. Точно так же, в течение последней стадии промывки, чтобы удалить избыток RBCs, движение должно быть медленным и устойчивым. Это обеспечивает минимальное нарушение к монослоя при этом удаляя большую часть не-фагоцитированы эритроцитах. Недостаточная промывка приведет к высокому фоне загрязняющими эритроцитах, что делает ручной кваntification трудно. Во- вторых, R 2 R 2 Эритроциты должны быть достаточно опсонизированным для получения среднего фагоцитарный индекс 80-120 для управления фагоцитоза. Этот желаемый диапазон фагоцитарной баланс между простотой подсчета (например, моноциты с более чем 5 фагоцитированы Эритроциты трудно точно количественно) и поддержание достаточного количества фагоцитоза для статистического анализа. Степень опсонизация может быть подтверждена IAT, и чтение между 3+ до 4+ требуется. R 2 R 2 Эритроциты должны быть отброшены , если есть избыток лизиса во время стирки, когда надосадочную жидкость становится темно - красным, или когда значительное снижение фагоцитоза наблюдается в экспериментах , в связи со старением клеток при хранении. И, наконец, руководство Количественное с помощью микроскопа может быть сложно, особенно при сравнении между отсчеты персонала лаборатории и между экспериментами. Рассматривая ту же область на каждую лунку, или просто путем подсчета больше клеток, Более последовательным граф может быть получен. Бок о бок обучение с опытным специалистом и использование назначенного набора учебных слайдов рекомендуется.
Одним из основных критика ММА является субъективность ручной шага количественной оценки. Тем не менее, с надлежащей подготовки, последовательность может быть получена через различные счетчики. Другим ограничением является то внутренние различия доноров к-донора в моноцитов фагоцитарных способностей и в R уровней экспрессии антигена 2 поверхности 2 R, которая является источником изменения данных при работе с человеческими образцами.
Другие альтернативные методы доступны для изучения FcγR-опосредованный фагоцитоз. Большинство коммерческих наборов используют выход флюоресценции для мониторинга фагоцитоз (например, bioparticles, рН-чувствительный флуоресцентный белок, или IgG , меченные флуоресцентными латексные шарики). Использование флуоресцентного продукции делает предложение более объективной количественной оценки, но также необходимо конрим доступности, стоимости, а также обучение, связанное с использованием флуоресцентного микроскопа или проточного цитометра, а также последовавшей зависимости от коммерчески доступных наборов.
И, наконец, этот анализ может быть изменен в зависимости от вопроса исследования. Например, при тестировании ингибирования наркотиков фагоцитоза, моноциты могут либо быть предварительно обработаны или совместно инкубировали с обоими препаратами и опсонизированных эритроцитах (т.е. конкуренция анализ). Расположенный ниже по потоку передачи сигналов антител различных подтипов, химерные антитела или рекомбинантные конструкты также могут быть проверены. С недавних прорывов в разработке универсального антигена-нуль крови через 24, ММА может быть использован в начальных экранах этих антиген-нуль эритроцитах с различными антителами , чтобы оценить , существует ли действительно снижена эффективность в инициировании фагоцитоз.
Авторам нечего раскрывать.
Авторы благодарят Канадскую службу крови за награду по программе стипендий для выпускников T.N.T. Это исследование получило финансовую поддержку от Центра инноваций Канадской службы крови, финансируемого федеральным правительством (Министерством здравоохранения Канады) и провинциальными и территориальными министерствами здравоохранения. Изложенные в настоящем документе взгляды не отражают точку зрения федерального, провинциального или территориального правительств Канады.
| Имя | Компания | Каталожный номер | Комментарии |
|---|---|---|---|
| Кислотные цитрата декстрозы (ACD) вакутайнеры | BD | REF364606 | |
| RPMI 1640 | Sigma | R8758 | |
| HEPES | Bioshop | HEP003.100 | |
| Фетальная бычья сыворотка | Multicell | 080150 | |
| Гентамицин | Gibco | 15710-64 | |
| Ficoll-Paque PLUS | GE | 17-1440-03 | https://www.gelifesciences.com/ |
| Фосфатный буферный физиологический раствор | Sigma | D8537 | |
| 8-камерные предметные стекла | Lab-Tek-ll | 154534 | |
| R2R2 (cDE/cDE) эритроциты | Канадская служба | Коммерчески доступно (например, http://www.bio-rad.com/en-ca/product/reagent-red-blood-cells) | |
| Поликлональный анти-D из сыворотки крови человека | Gamma Biologics | DIN 02247724 | Может быть заменен коммерчески доступным моноклональным анти-D или резус-иммуноглобулином |
| 100% метанолом | Caledon | 6700-1-42 | |
| Поливиниловая спиртовая смола | Sigma | P8136 | Может быть заменен на имеющееся в продаже крепление |
| UltraPure глицерин | Invitrogen | 15514-011 | |
| Защитные накладки | VWR | 48366 067 | |
| Novaclone anti-IgG | Immucorgamma | 5461023 | Опционально для IAT (http://www.fda.gov/downloads/biologicsbloodvaccines/.../ucm081743.pdf) |