2014年9月14日
了解病毒表面抗原的构象对于评估抗体中和作用以及指导有效疫苗免疫原的设计至关重要。本文介绍一种基于细胞的ELISA检测方法,可用于研究特异性抗Env抗体对转染细胞表面表达的三聚体HIV-1 Env的识别情况。
以下实验的总体目标是利用单克隆抗体检测RIC HIV-1包膜糖蛋白(ENV)的构象状态。首先转染贴壁细胞,使其在细胞表面表达嵌合型HIV-1 ENV蛋白;第二步,将细胞与抗ENV单克隆抗体孵育,抗体将根据表位暴露情况与ENV结合。
接下来,加入HRP标记的二抗,通过化学发光检测法来定量抗体的结合情况。根据每份样品获得的相对光单位,可得到VNV结合抗体的相对水平。该技术相较于现有方法(如基于流式细胞术的分型)的主要优势在于,仅需少量抗体即可实现高通量操作,本实验将由实验室的一名博士后完成该技术操作。
在转染前一天,将人成骨肉瘤细胞以每孔2×10⁴个细胞的密度接种于适合进行发光检测的不透光96孔细胞培养板中。使用添加了胎牛血清和青霉素-链霉素的DMEM培养基,在37°C及5%二氧化碳条件下培养过夜,次日进行后续实验。
配制转染混合物。首先,准备两支试管,将两份A液和两份B液分别加入两支试管中。每管加入5微升DMEM培养基(添加25毫摩尔HEPES),随后加入10纳克tat和包膜质粒,以及150纳克编码嵌合型HIV-1包膜糖蛋白的质粒。
请注意,只有在使用依赖 TAT 的 HIV-1 包膜糖蛋白编码质粒时,才需要 TAT 编码质粒,将其与 5 微升 DMM 和 450 纳克聚乙烯亚胺(PEI)混合。试剂和 DNA 的用量应根据需转染相同 HIV-1 包膜糖蛋白的孔数进行调整。接下来,将 B 管中的内容物加入到另一个 2 mL 离心管中,并通过涡旋振荡 10 秒充分混匀。
将转染混合物在室温下孵育10分钟。10分钟后,向96孔板的每孔中加入10微升转染混合物,在37摄氏度和5%二氧化碳条件下孵育48小时。在人骨肉瘤细胞转染后两天进行Ali SA实验,以研究单克隆抗体对嵌合型HIV-1包膜糖蛋白的识别。
每块同时使用的培养板准备 250 毫升洗涤缓冲液。通过向洗涤缓冲液中加入 1% 脱脂干牛奶和 5 毫摩尔 Tris(pH 8.0),为每块培养板准备 125 毫升封闭缓冲液。从 96 孔板中移除细胞培养基和转染混合物。
每孔加入 100 微升封闭缓冲液,室温孵育 20 分钟。室温下移除上清液,每孔加入 50 微升用封闭缓冲液稀释至适当浓度的抗体,室温孵育 1 小时。
用 100 微升封闭缓冲液洗涤三次,然后重复洗涤过程三次。用 100 微升封闭缓冲液洗涤三次,最后一次洗涤后,再用 100 微升洗涤缓冲液洗涤三次。移除样本。
加入100 µL封闭缓冲液,室温孵育5分钟。室温下移除上清液,加入50 µL用封闭缓冲液按1:3000比例稀释的二抗。室温孵育40分钟,孵育时间40分钟后结束。
用100微升封闭缓冲液洗涤三次,随后用100微升洗涤缓冲液洗涤三次。为准备样品进行数据采集,从96孔板中移除上清液,并向每孔加入30微升一倍浓度的增强型化学发光底物。在合适的酶标仪上,对每孔采集1秒的化学发光信号。
根据制造商的说明,可溶性 CD4(sCD4)对包膜糖蛋白(ENV)上 CD4i 表位暴露的影响通过检测 CD4 与 ENV 的相互作用进行评估。CD4 与 ENV 的结合会诱导 ENV 发生构象变化,从而暴露与共受体结合位点重叠的 17B 和 48D 表位,但不影响识别外结构域的抗体 2G12。为了评估 NV 构象中单点突变的影响,使用了两种 ENV 突变体:H66A(其自发采样 CD4 结合构象的倾向降低)和 S375W(其使 NV 更倾向于处于 CD4 结合状态)。将原始数据根据表达水平进行归一化后发现,H66A 会减弱 CD4i 17B 的识别,而 S375W 则增强 17B 信号,并足以恢复 H66A 的表型。
通过共转染不同量的CD4表达质粒,对突变体进行细胞检测。NV蓝色柱状图显示,针对CD4的单克隆抗体A32和C11的信号逐渐增强,这两种抗体可识别ENV糖蛋白内结构域中的非连续性表位。而2G12抗体对gp120 ENV的识别未受影响。
最后,将原始数据归一化至两个 G12;当 ENV 与一种 CD4 突变体共转染时,32 和 C11 的调制消失,表明信号增强依赖于 ENV 与 CD4 的相互作用。一旦掌握,该技术可在四小时内完成。
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本研究聚焦于HIV-1包膜糖蛋白的构象及其与单克隆抗体的相互作用。采用基于细胞的ELISA检测方法,评估特异性抗Env抗体与转染细胞表面表达的三聚体HIV-1 Env蛋白的结合能力。
这种基于细胞的 ELISA 检测方法能够利用极少量抗体对 HIV-1 Env 的构象状态进行高通量评估,支持早期免疫原筛选和抗体表征。通过检测由 CD4 或细胞蛋白诱导的表位暴露变化,该检测可提供定量读数,为疫苗设计决策提供依据,并降低靶点验证过程中的机制不确定性。该方法适用于突变型 Env 分析和可溶性配体筛选,可作为可重复使用的发现工具,用于优先筛选具有理想抗原特性的候选分子。
该检测方法贯穿从抗原设计到先导抗体鉴定的整个发现过程,能够基于构象分析对Env免疫原进行迭代优化。