В этом протоколе подробно описывается настраиваемое производство и использование флуоресцентных зондов для мечения антиген-специфических В-клеток.
Методическая статья
* These authors contributed equally
В этом протоколе подробно описывается настраиваемое производство и использование флуоресцентных зондов для мечения антиген-специфических В-клеток.
Производство флуоресцентных антигенов является важным этапом в идентификации антиген-специфических В-клеток. В данной статье мы подробно описали подготовку, очистку и использование четырехплечевых флуоресцентных конъюгатов ПЭГ-антигена для селективной идентификации антиген-специфических В-клеток путем активного взаимодействия с родственными рецепторами В-клеток. Используя модульную клик-химию и коммерчески доступные химические наборы флуорофоров, мы продемонстрировали универсальность приготовления специализированных флуоресцентных ПЭГ-конъюгатов путем создания отдельных массивов для белка протеолипида (PLP139-151) и инсулина, которые являются важными аутоантигенами в мышиных моделях рассеянного склероза и диабета 1 типа, соответственно. Анализы были разработаны для каждого флуоресцентного конъюгата в соответствующей модели заболевания с использованием проточной цитометрии. Матрицы антигенов сравнивали с моновалентным аутоантигеном для количественной оценки пользы мультимеризации на остовах ПЭГ. Наконец, мы проиллюстрировали полезность этой платформы, выделив и оценив антиинсулиновые ответы В-клеток после стимуляции антигеном ex vivo. Мечение инсулин-специфичных В-клеток позволило усиленно обнаруживать изменения в костимуляции (CD86), которые в противном случае были ослаблены при агрегированном анализе В-клеток. В совокупности этот отчет позволяет производить и использовать флуоресцентные антигенные матрицы в качестве надежного инструмента для исследования популяций В-клеток.
Адаптивная иммунная система играет решающую роль в прогрессировании или регрессии многих заболеваний, включая аутоиммунные заболевания, рак иинфекционные заболевания. Для широкого применения, включая изучение иммунопатологии или разработку новых прецизионных методов лечения, часто бывает критически важно оценить антиген-специфические ответы В- и Т-клеток, лежащие в основе прогрессирования заболевания 2,3,4. Тетрамеры главного комплекса гистосовместимости (MHC) широко и коммерчески доступны для идентификации антиген-специфических клонов Т-клеток5. Эти меченые флуорофорами конструкции представляют собой четырехвалентные пептид-МГС-комплексы, которые активно взаимодействуют с родственными рецепторами Т-клеток для применения в таких приложениях, как микроскопия и проточная цитометрия.
Антигены для исследования В-клеток могут иметь весьма различную молекулярную массу, заряды и растворимость 6,7. При использовании мономерного антигена в качестве растворимых зондов В-клеток физико-химические свойства антигена могут не стабилизироваться путем комплексообразования с гораздо более крупной водорастворимой молекулой стрептавидина или могут вызывать проблемы растворимости в виде мономерных реагентов до конъюгации. Таким образом, некоторые белки представляют трудности биоконъюгации и неожиданные результаты на практике 7,8. Прямая конъюгация флуоресцентного красителя иногда может сделать конструкции нерастворимыми в воде и липофильными. Эти прямые соединения красителя-антигена чувствительны к неспецифическому встраиванию в клеточные мембраны, искажая антиген-специфические анализы 7,8,9. Некоторые стратегии преодолевают проблемы растворимости за счет связывания антигена и флуорофоров с другими функциональными группами. Cambier et al., например, использовали биотинилированный инсулин в его нативной форме для взаимодействия с инсулин-специфическими рецепторами В-клеток (BCR) перед добавлением меченного флуорофором стрептавидина поэтапно. Хотя этот подход позволил оценить В-клетки, которые связываются с мономерным инсулином с высоким разрешением, потребовалось два этапа мечения. Обобщенный протокол для получения готовых к использованию В-клеточных зондов на основе полимеров, который легко интегрируется с распространенными процедурами мечения флуоресцентных антител, был бы полезен для дальнейшего изучения В-клеток при заболеваниях.
В этом протоколе мы подробно описываем производство и использование флуоресцентных антигенных матриц (FAA) для обобщаемой и одноступенчатой маркировки антиген-специфических B-клеток для экспериментов с микроскопией и проточной цитометрией (рис. 1). В течение последнего десятилетия в качестве антиген-специфической иммунотерапии аутоиммунных заболеваний, нацеленных на В-клетки, использовались матрицы растворимых антигенов (SAgAs) 11,12,13,14,15,16,17,18,19,20,21,22. SAgAs используют многовалентный антигенный дисплей на гибких полимерных остовах, чтобы активно взаимодействовать с рецепторами В-клеток и вызывать иммуномодулирующие эффекты, хотя их антиген-специфичность предоставляет еще одну возможность для исследования В-клеток, представляющих интерес, при сочетании с флуорофором23. Полимерные остовы, составляющие SAgAs, придают растворимость в воде всей биомакромолекуле и могут ослаблять иногда экстремальные антигенные характеристики, которые затрудняют генерацию зонда и специфичность окрашивания 6,24. Мы привили многочисленные антигены разного размера и сложности на платформу SAgA с использованием модульной клик-химии, что способствует использованию малых пептидных эпитопов и полных белков14,18. В данной работе мы демонстрируем FAA в качестве надежных антиген-специфических инструментов мечения B-клеток, которые можно использовать параллельно с типичным мечением флуоресцентными антителами. Мы подготовили и оценили FAA, состоящие из человеческого инсулина для мечения В-клеток в трансгенной мышиной модели диабета 1 типа (VH125), а также FAA, которые включали протеолипидный белок 139-151 (PLP), пептидный эпитоп для экспериментального аутоиммунного энцефаломиелита (EAE), мышиной модели рассеянного склероза. Наша цель при использовании этих моделей заболеваний заключалась в том, чтобы продемонстрировать универсальность этой платформы, как для модульной замены используемых антигенов, так и для использования с пептидными эпитопами (PLP) и полноценными белками (инсулином). Этот протокол представлен с целью обеспечения доступности, не требуя обширных знаний в области биоконъюгации. Реагенты, а также методы синтеза и очистки разработаны таким образом, чтобы быть универсальными и легко внедряться в большинстве исследовательских лабораторий, специализирующихся на химии, молекулярной биологии или иммунологии.
Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.
Все процедуры на животных, представленные в этой работе, были одобрены Комитетом по институциональному уходу за животными и их использованию в Университете Канзаса.
1. Синтез антигенной матрицы (4–6 дней)
2. Конъюгация флуорофора (1–2 дня)
3. Определение характеристик FAA (2–4 ч)
4. Разработка пробирного анализа методом титрования FAA (3–5 ч)
ПРИМЕЧАНИЕ: Использование FAA для проточной цитометрии представлено, но те же этапы могут быть модифицированы для использования в других форматах, таких как иммуногистохимия или флуоресцентная микроскопия. При применении FAA для нового формата необходимо провести новый оптимизационный анализ. Смешанные или изолированные клеточные популяции могут быть получены с помощью методов обработки крови или лимфоидных органов23,29. Забор с помощью ферментативного расщепления тканей не рекомендуется, так как маркеры поверхности клеток могут теряться.
5. Анализ титрования FAA и оптимизация дозы мечения (1–2 ч)
Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.
Очищенный выход инсулин-алкина (рис. 2, верхняя панель), определяемый по массе, обычно варьировал от 50 до 65%. Выход менее 40%, вероятно, был вызван загрязнением воды в безводном ДМСО и/или гидролизом пропаргилового NHS-эфира. Для мультимеризации антигена (рис. 1В) очищенный выход матрицы инсулиновых антигенов (рис. 2, средняя панель) варьировал от 60 до 75%, а анализ SDS-PAGE подтвердил, что основным продуктом являются четырехвале...
Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.
Мы разработали протокол (рис. 1) для создания специализированных FAA для идентификации антиген-специфических В-клеток, упрощая генерацию зондов В-клеток для сложных антигенных мишеней. Мы выбрали 4-плечевые полимеры ПЭГ с концевыми азидными группами в качестве легкодоступной подложки для построения FAA, поскольку ПЭГ обеспечивает растворимость в воде, в то время как функциональные азидные ручки обеспечивают простые реакции сопряжения щелчком
Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.
CJB является соучредителем Orion Bioscience, Inc., компании, лицензирующей технологию SAgA для исследования ее терапевтического использования. Этот отчет основан на работе, поддержанной Программой аспирантских исследований Национального научного фонда в рамках гранта No 1946099. Любые мнения, выводы, выводы или рекомендации, выраженные в этом материале, принадлежат авторам и не обязательно отражают точку зрения Национального научного фонда.
Мы благодарим Колетт Вустер за помощь в сборе данных. Эта работа была поддержана Фондом PhRMA (JDG), Программой стипендий для аспирантов Национального научного фонда (KDA) и грантами NIH R21AI143407, R21AI144408 и DP5OD023118.
Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.
| Имя | Компания | Каталожный номер | Комментарии |
|---|---|---|---|
| 1,1,3,3-тетраметилгуанидин | Alfa Aesar | AAA12314AC | |
| 12 М соляная кислота | Fisher Chemical | A508-4 | |
| 12% Mini-PROTEAN TGX Сборные протеиновые гели, 10-лунка, 30 мкл | Bio-Rad | 4561043 | |
| 20 кДа 4-плечевой азид PEG | Jenkem США | A7185-1 | |
| 3,5 кДа MWCO диализная трубка (регенерированная целлюлоза) | Fisher | 25-152-10 | |
| Ацетонитрил, ВЭЖХ класса | Fisher Chemical | A998-4 | |
| Alexa Fluor 647 антимышиный CD19 антитела | BioLegend | 115522 | |
| безводный диметилсульфоксид | ACROS Organics | AC610420010 | |
| хлорид бария | ACROS Organics | 203135000 | |
| Brilliant Blue G-250 Краситель | Fisher Биореагенты | BP100-50 | |
| Cell Prime r-инсулин | EMD Millipore | 4512-01 | Рекомбинантный человеческий инсулин для инсулина FAA синтез |
| сульфата меди (II) пентагидрат | ACROS Organics | AC197722500 | |
| диметилсульфоксидом | Fisher Chemical | S67496 | |
| изомер изотиоцианата флуоресцеина (FITC) 1 | Sigma-Aldrich | F7250-1G Ледяная | |
| уксусная кислота | Fisher Chemical | A38-212 | |
| Глицерин | ACROS Organics | 15892-0010 | |
| Глицин | Fisher Chemical | G46-500 | |
| гомопропаргил-PLP | Biomatik | NA | Custom синтез (последовательность: гомопропаргил-HSLGKWLGHPDKF; чистота: 97,29%) |
| iodine | Sigma-Aldrich | 207772-100G | |
| Метанол, ВЭЖХ класса | Fisher Chemical | A452-4 | |
| NHS-Rhodamine (5/6-карбокси-тетраметил-родамин сукцимидиловый эфир), смешанный изомер | Thermo Scientific | 46406 | Коммерчески доступный аналог эфира Rhodamine-B NHS, использованного в статье |
| PE/Cyanine7 anti-mouse CD3 Anti-mouse CD3 AntiLegend | 100220 | ||
| йодид калия | Sigma-Aldrich | 30315 | |
| пропаргил N-гидроксисукцинимид сложный эфир | Sigma-Aldrich | 764221 | |
| аскорбат натрия | Sigma-Aldrich | A7631 | |
| биокарбонат натрия | Sigma-Aldrich | S5761-1KG | |
| додецилсульфат натрия | Fisher BioReagents | BP166-100 | |
| Sodium фосфат моноосновной моногидрат | Fisher | Chemical S468-500 | |
| трифторуксусная кислота | Sigma-Aldrich | 302031-10x1mL | |
| трис основа | Fisher BioReagents | BP152-500 | |
| Трис(3-гидроксипропилтриазолилметил)амин | ClickChemTools | 1010-1000 | |
| xBridge BEH C18 3,5 мкм, 4,6 х 150 мм колонна | Воды | 186003034 | |
| xBridge BEH C18 5 мкм OBD Колонка для подготовки, 19 x 250 мм | Вода | 186004021 |
Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.
Запросить разрешение на повторное использование текста или иллюстраций этой статьи JoVE
Запросить разрешение