анализ биологической активности кандитатов
первого в мире моноклонального антитела для
лечения болезни Бехтерева
анализ биологической активности кандитатов
первого в мире моноклонального антитела для лечения болезни Бехтерева
Болезнь Бехтерева (анкилозирующий спондилоартрит) — хроническое аутоиммунное воспалительное заболевание, характеризующееся поражением крестцово-подвздошных суставов и/или позвоночника с потенциальным исходом их в анкилоз.



Болезнь Бехтерева (анкилозирующий спондилоартрит) — хроническое аутоиммунное воспалительное заболевание, характеризующееся поражением крестцово-подвздошных суставов и/или позвоночника с потенциальным исходом их в анкилоз.



Актуальность

До недавнего времени лечение анкилозирующего спондилоартрита (АС) было лишь симптоматическим, направленным на снижение воспалительных процессов. Поэтому терапия на основе моноклональных антител, направленная на первопричину заболевания, актуальна и востребована.


  • Распространенность АС в мире достигает 0.3%
  • Пик заболеваемости приходится на возраст 20-40 лет.
.
Цель
Проверка кандидатов антител на эффективность и специфичность. Апробация MACS, как метода анализа специфичности.

Используемые методы

Используемые методы

Проточная цитометрия - это автоматизированный анализ клеток, при котором они в потоке жидкости проходят через лазерный луч. Детекторы регистрируют светорассеяние и флуресценцию, что позволяет определять размер, структуру и молекулярный состав каждой клетки.
Guava Easy Cyte
MACS(Magnetic Activated Cell Sorting) — это метод магнитной сортировки клеток, где целевые клетки метятся антителами, связанными с магнитными шариками через белки, имеющие возможность связываться с Fc фрагментом антител. Под действием магнитного поля меченые клетки отделяются от остальных, после чего их можно элюировать для дальнейшего использования. В результате получают две фракции: обогащённую целевыми клетками (связанными с шариками) и немаркированные клетки. Чистоту выделенной популяции затем проверяют методами вроде ПЦР или проточной цитометрии.

MACS

Люминесцентный анализ- это метод исследования различных объектов, основанный на наблюдении их люминесценции, что можно использовать для определения состава и качества вещества, для анализа межклеточных взаимодействий.
При люминесцентном анализе наблюдают либо собственное свечение исследуемых объектов, либо свечение специальных люминофоров, которыми обрабатывают исследуемый объект.

Люминометр Allsheng
Проточная цитометрия - это автоматизированный анализ клеток, при котором они в потоке жидкости проходят через лазерный луч. Детекторы регистрируют светорассеяние и флуоресценцию, что позволяет определять размер, структуру и молекулярный состав каждой клетки.
Guava Easy Cyte
MACS(Magnetic Activated Cell Sorting) — это метод магнитной сортировки клеток, где целевые клетки метятся антителами, связанными с магнитными шариками через белок ProA. Под действием магнитного поля меченые клетки отделяются от остальных, после чего их можно элюировать для дальнейшего использования. В результате получают две фракции: обогащённую целевыми клетками (связанными с шариками) и немаркированные клетки. Чистоту выделенной популяции затем проверяют методами вроде ПЦР или проточной цитометрии.

MACS

Люминесцентный анализ- это метод исследования различных объектов, основанный на наблюдении их люминесценции, что можно использовать для определения состава и качества вещества, для анализа межклеточных взаимодействий.
При люминесцентном анализе наблюдают либо собственное свечение исследуемых объектов, либо свечение специальных люминофоров, которыми обрабатывают исследуемый объект.

Люминометр Allsheng
Основные задачи проекта
Освоить
методы работы с клетками млекопитающих,
трансформации прокариот и трансфекции эукариот
.
Нароботать
антитела в системе экспрессии клеток CHO-K1
Провести
аффинную очистку полученных препаратов антител
Выделить
специфичную популяцию клеток с помощью MACS-сортинга
Провести
анализ функциональной активности кандидатов в цитотоксических клеточных тестах и их специфичности
Ход работы

Ход работы

Получение антител:
  1. Трансформация бактерии E. Cоli плазмидами, кодирующими ген легкой и тяжелой цепи антитела (внедрение ДНК в клетки прокариот)
  2. Наработка плазмид в E. Cоli
  3. Выделение плазмид из клеток с помощью колонок
  4. Трансфекция культуры CHO (Chinese Hamster Ovary) выделенными плазмидами (внедрение чужеродной ДНК в клетки эукариот)
  5. Наработка белка в клетках CHO
  6. Аффинная очистка белка

Очистка полученных антител

Очистка полученных антител
Через неделю после культивирования трансфецированных клеток CHO мы провели очистку целевого белка с помощью аффинной хроматографии на protein A. В качестве сорбента использовалась колонка с иммобилизованным protein A, который специфически связывается с Fc-фрагментом антител.
Ход процесса:
  1.  Профильтрованную культуральную жидкость наносили на колонку и дожидались ее полного прохождения через сорбент.
  2. Белки, не имеющие сродства к protein A (например, примесные белки среды), свободно проходили через колонку, в то время как целевые антитела задерживались на сорбенте.
  3. После отмывки несвязавшихся компонентов, антитела элюировали с колонки, получая очищенный препарат.
Чистота полученного препарата составляла более 90%. Это является приемлемым результатом для очистки в одну стадию

Клеточные тесты

Клеточные тесты

1 Анализ специфического связывания антител на стабильной клеточной линии

В качестве первого теста выступил анализ специфического связывания антител на стабильной клеточной линии CHO-Sc-TRBV9. Для этого мы инкубировали клетки вместе с aTRBV9 антителами. Для визуализации на проточном цитометре, добавляли антитела с флуоресцентной меткой, связывающиеся с Fc частью aTRBV9 антител. По полученным результатам был построен график, по которому видно, что оптимальной концентрацией для дальнейших тестов на специфичность является 1 мкг/ мл.

  • 1

    Анализ специфического связывания антител на стабильной клеточной линии

    В качестве первого теста выступил анализ специфического связывания антител на стабильной клеточной линии CHO-Sc-TRBV9. Для этого мы инкубировали клетки вместе с aTRBV9 антителами. Для визуализации на проточном цитометре, добавляли антитела с флуоресцентной меткой, связывающиеся с Fc частью aTRBV9 антител. По полученным результатам был построен график, по которому видно, что оптимальной концентрацией для дальнейших тестов на специфичность является 1 мкг/ мл.

2 Анализ специфического связывания антител на PBMC

Также мы провели тест на анализ специфического связывания антител на популяции PBMC. Данный тест направлен на оценку способности наработанных антител специфически связываться с TRBV9+ Т-клетками в популяции PBMC. Для проведения этого теста мы инкубировали PBMC с наработанными антителами. После чего смесь дополнительно инкубировали с флуоресцентными антителами специфичными к маркерам различных Т-клеток и Fc-фрагментам человеческих антител. Популяция клеток, представленная в виде точечного графика, была гейтирована сначала по боковому и прямому светорассеянию (для отбора лимфоцитов), далее по PI(для отбора живых клеток), а затем по антителам к рецепторам CD3, CD4, CD8. Результаты визуализации подтверждают литературные данные по относительной частоте представленности TRBV9+ клеток. Таким образом, мы можем сделать вывод, что наши aTRBV9 антитела можно использовать для таргетного воздействия на патогенные TRBV9+ клоны при болезни Бехтерева без связывания с другими Т-клетками.
  • 2

    Анализ специфического связывания антител на PBMC

    Также мы провели тест на анализ специфического связывания антител на популяции PBMC. Данный тест направлен на оценку способности наработанных антител специфически связываться с TRBV9+ Т-клетками в популяции PBMC. Для проведения этого теста мы инкубировали PBMC с наработанными антителами. После чего смесь дополнительно инкубировали с флуоресцентными антителами специфичными к маркерам различных Т-клеток и Fc-фрагментам человеческих антител. Популяция клеток, представленная в виде точечного графика, была гейтирована сначала по боковому и прямому светорассеянию (для отбора лимфоцитов), далее по PI(для отбора живых клеток), а затем по антителам к рецепторам CD3, CD4, CD8. Результаты визуализации подтверждают литературные данные по относительной частоте представленности TRBV9+ клеток. Таким образом, мы можем сделать вывод, что наши aTRBV9 антитела можно использовать для таргетного воздействия на патогенные TRBV9+ клоны при болезни Бехтерева без связывания с другими Т-клетками.


3 Репортерный клеточный тест

Следующим тестом, который мы провели был репортерный клеточный тест на ADCC (антителозависимая клеточная цитотоксичность)
Он представляет собой модель для визуализации механизм работы антитела в организме. В качестве клетки-мишени выступает инженерная линия СНО с рецептором TRBV9 на поверхности. Клеткой-эффектором (репортерная линия) является модифицированная линия Jurkat-CD16-NFAT-Luc. Мы раститровали антитела на планшете и в каждую лунку добавили обе культуры клеток. Происходило связывание TRBV9 антител с рецептором на поверхности клеток СНО, затем связывание Fc части с рецептором СD16 и запуск каскада реакций, приводящих к синтезу люциферазы. С помощью люминометра мы измерили уровень люминесценции и по результатам построили график зависимости интенсивности свечения (те количества образовавшихся таких комплексов). Мы получили S-образные кривые для двух препаратов, нашли EC50, по которому видно, что 3 препарат активнее 4. Снизу показан отрицательный контроль с добавлением антител к Jurkat (в отсутствие клеток мишеней).
  • 3

    Репортерный клеточный тест

    Следующим тестом, который мы провели был репортерный клеточный тест на ADCC (антителозависимая клеточная цитотоксичность)
    Он представляет собой модель для визуализации механизм работы антитела в организме. В качестве клетки-мишени выступает инженерная линия СНО с рецептором TRBV9 на поверхности. Клеткой-эффектором (репортерная линия) является модифицированная линия Jurkat-CD16-NFAT-Luc. Мы раститровали антитела на планшете и в каждую лунку добавили обе культуры клеток. Происходило связывание TRBV9 антител с рецептором на поверхности клеток СНО, затем связывание Fc части с рецептором СD16 и запуск каскада реакций, приводящих к синтезу люциферазы. С помощью люминометра мы измерили уровень люминесценции и по результатам построили график зависимости интенсивности свечения (те количества образовавшихся таких комплексов). Мы получили S-образные кривые для двух препаратов, нашли EC50, по которому видно, что 3 препарат активнее 4. Снизу показан отрицательный контроль с добавлением антител к Jurkat (в отсутствие клеток мишеней).

4 Тест на деплецию TRBV9+ клеток

Еще одним проведенным тестом является тест на деплецию TRBV9+ клеток. Для него мы использовали клетки культуры PBMC. При добавлении к ним полученных антител, происходит их связывание с TRBV9+ клетками и NK клетками, что приводит к запуску механизма ADCC и уничтожению TRBV9+ клеток. Для начала, мы качественно оценили функциональную активность антитела по способности деплецировать CD3+ TRBV9+ популяцию клеток в PBMC здорового донора. Для проведения теста, мы взяли максимальную концентрацию антитела с верхнего плато, определенного раннее в репортерном тесте. Для оценки результата использовался метод проточной цитомерии, позволяющий количественно оценить уровень флуоресценции. Результаты представлены в виде столбчатой диаграммы, по ним видно, что деплеция целевой популяции клеток действительно происходит. Далее мы исследовали способность полученного антитела деплецировать клетки разных доноров и в меньших концентрациях.
Популяция клеток, представленная в виде точечного графика, была гейтирована сначала по боковому и прямому светорассеянию (для отбора лимфоцитов), затем по антителу к рецептору CD3. Из графика видно, что при увеличении концентрации препарата количество TRBV9+ клеток уменьшается почти до 0, что говорит о хорошей функциональности полученного антитела.
  • 4

    Тест на деплецию TRBV9+ клеток

    Еще одним проведенным тестом является тест на деплецию TRBV9+ клеток. Для него мы использовали клетки культуры PBMC. При добавлении к ним полученных антител, происходит их связывание с TRBV9+ клетками и NK клетками, что приводит к запуску механизма ADCC и уничтожению TRBV9+ клеток. Для начала, мы качественно оценили функциональную активность антитела по способности деплецировать CD3+ TRBV9+ популяцию клеток в PBMC здорового донора. Для проведения теста, мы взяли максимальную концентрацию антитела с верхнего плато, определенного раннее в репортерном тесте. Для оценки результата использовался метод проточной цитомерии, позволяющий количественно оценить уровень флуоресценции. Результаты представлены в виде столбчатой диаграммы, по ним видно, что деплеция целевой популяции клеток действительно происходит. Далее мы исследовали способность полученного антитела деплецировать клетки разных доноров и в меньших концентрациях.
    Популяция клеток, представленная в виде точечного графика, была гейтирована сначала по боковому и прямому светорассеянию (для отбора лимфоцитов), затем по антителу к рецептору CD3. Из графика видно, что при увеличении концентрации препарата количество TRBV9+ клеток уменьшается почти до 0, что говорит о хорошей функциональности полученного антитела.


MACS
Инкубация aTRBV9+ антител с пулом клеток
Мы использовали две генно-инженерные линии: СHO-Sc -TRBV9 (4%) и Jurkat-TRBV5.1 (96%), моделируя естественное соотношение TRBV9+ клеток в организме.
Добавление магнитных бусин с Protein A
К смеси культур добавляли магнитные шарики, покрытые Protein A, этот белок связывается с константной частью антител, таким образом магнитные шарики связываются только с теми клетками, с которыми связались антитела.
Разделение пула на фракции
Далее на магнитном штативе мы разделили пул на фракции - негативная фракция- несвязанные клетки остаются в проскоке и не прикрепляются к магниту - клетки TRBV5-1  и положительная фракция- клетки с магнитными шариками притягиваются к магниту- клетки TRBV9. Все фракции мы лизировали и передали коллегам на генотипирование, для оценки результатов.

Выводы

В ходе исследования мы подтвердили возможность использования метода MACS для анализа специфичности антител.

Команда проекта

Команда проекта
Участники
  • Шилко Ксения
  • Мамошина Анна
  • Кумар Владислава
  • Рыльникова Екатерина
  • Герман Семенов
  • Сазонова Мария
Преподаватели
  • Екатерина Козлова
    руководитель проекта
  • Черных Юлия
  • Евдокимовская Юлия
  • Соловьев Валерий
  • Абрамова Кристина
  • Жирякова Мария
  • Игорь Юнг
  • Шпак Александра