流式细胞平台新应用——CBA流式液相芯片技术,cba是什么意思

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GeneExpress 基因快讯2010年第2期 流式细胞平台新应用——CBA流式液相芯片技术 长期以来,科学工作者都希望能够从单个样本中一次检测多个目的蛋白,并且获得高精确度的结果。
虽然常规的蛋白分析方法很多,如ELISA、Western等,但是Western不能对蛋白精确定量,ELISA一次反应只检测一个指标。
如果检测多个指标,不仅要耗费大量样本,而且需要分批操作,增加了不可控因素和较多的人为误差,从而导致组间差异增大,数据可靠性降低。
在20世纪90年代初,著名的生物技术公司BD就致力于一种单样本、多指标检测技术的研发,终于在上世纪末成功进入市场。
这就是基于流式细胞检测平台的液相芯片,一种多重蛋白定量技术——BDCytometricBeadArray,简称CBA(图1)。
图1CBA技术原理 CBA是利用一系列荧光强度不同的微球,同时对样本中的多种可溶性蛋白进行分析的流式检测方法。
每个CBA微球大小一致,具有特定的荧光强度,包被有适用于特定分析(如其它抗体或者可溶性蛋白)的特异性捕获抗体(CaptureAntibody),提供了类似ELISA孔板的捕获表面。
当微球和待测样品溶液混合后,微球上的特异性抗体就与样品(血清、血浆或者细胞培养液)中相应的抗原或蛋白结合,然后加入荧光标记的检测抗体,就会形成“三明治”夹心复合物。
最后通过流式细胞仪对特异性目的蛋白进行检测。
CBA的每种微球携带有不同强度的红色荧光,在流式细胞仪的FL3通道通过检测微球荧光强度的差异对目的蛋白定性;检测抗体带有PE荧光素标记,在流式细胞仪的FL2通道检测,通过检测抗体的PE荧光强度定量目的蛋白。
CBA技术能够从单一样本中同时检测多种目的蛋白,操作简单,省时省力,样本需要量小,与以往的技术相比具有更高的灵敏度、更好的重复性和更宽的测量范围,从而成为了多重蛋白检测领域的生力军。

二.CBA的技术特点
1.轻松实现多重检测最多可同时对一个样本中的72个目的蛋白进行精确定量。

2.样本需要量小仅需要50μL溶液就可进行一次检测。

3.更高的灵敏度、更宽的检测范围和更好的重复性分析灵敏度高达2.8pg/mL,检测范围达0-5000pg/mL。

4.随心所欲的组合菜单—BDCBAFlexSet普通CBAkit只能固定检测6个指标,而最新的FlexSet最多检测72个指标;种类涉及免疫、细胞信号转导、细胞凋亡等许多领域的蛋白定量分析。

5.操作简单省时省力通过标准曲线定量蛋白浓度,整个流程只需要3.5h。

6.强大的软件分析系统BDCBA软件可直接将目标蛋白的检测结果换算成标准浓度。

二.CBA的应用自CBA上市以来,越来越多的科研和临床研究人员 将CBA应用于他们的领域。
CBA应用领域涉及眼泪、血清、唾液、细胞培养上清等样本中细胞因子、炎症因子水平的分析。
CBA还用于细胞信号传导中磷酸化蛋白、凋亡相关蛋白分析,系统性红斑狼疮(SLE)和新生儿脓血症等免疫疾病的监控,肿瘤研究,药效评估,药物研发,疫苗研究,总体免疫功能分析等很多领域。
随着FACSArray生物分析仪的诞生,CBA与FACSArray组成了液相蛋白高通量快速检测的黄金组合。

1.CBA与糖尿病研究[1]Maier等首次运用CBA技术测定了13例确诊的糖尿病患者和13例非糖尿病者血清及玻璃体中的1L-
8、VEGF、ANG的水平,并与ELISA结果相比较,结果提示两者结果相关性好。
糖尿病患者玻璃体中IL-
8、VEGF、ANG明显升高,而血清中不升高(表
1,Vitreous)。
糖尿病及非糖尿病者血清中的IL-
8、VEGF、ANG水平与玻璃体中的含量无显著相关性(表
1,Serum)。
此技术可同时测定微量样品中的多种分析物,与ELISA相比具有极大的优势。

1.糖尿病与非糖尿病患者细胞因子差异统计 25 GeneExpress 图
3.PSA-3及其突变体PSA-3A对前列腺癌患者T细胞免疫
2.CBA与药物研发[2]免疫疾病和肿瘤药物筛选和研发的过程中,对于药效的评估需要多项综合指标。
药物作用于细胞或者机体后,引起免疫反应,通过使用CBAHumanTh1/Th2Kit检测体内或者细胞培养上清中细胞因子水平作为药物评估的一个重要指标。
相关研究发现Prostate-specificantigen突变体PSA-3A比PSA-3能更有效的杀伤肿瘤,是因为PSA-3A能够刺激T细胞分泌更高水平的细胞因子(IFN-γ,IL-2),这就为后续药物开发打下了基础(图3)。

3.CBA与细胞凋亡[3]Bcl-
2、Caspase-
3、PARP构成的凋亡调控通道对于肿瘤细胞的研究具有特殊的意义。
不同细胞的Bcl-
2、Caspasse-
3、PARP三者之间关系的量化可以帮助研究者开发更有针对性的抗肿瘤治疗方案和药物(图4)。
基因快讯2010年第2期
4.CBA与疫苗研究[4]我国是乙型肝炎的高发地区。
目前乙肝抗病毒治疗主要应用干扰素和核苷类似物,而这些药物的疗效都存在问题。
随着免疫学的进步,治疗性疫苗成为了乙肝治疗的一个新方向。
一些科学家利用CBA技术对治疗性乙肝疫苗I期临床中的诱生免疫应答进行了研究。
结果表明注射疫苗42天后,IFN-γ、IL-
2、IL-
4、IL-
6、IL-10及TNF-α与注射前相比,没有显著变化,而在71天时所有志愿者IFN-γ和7名志愿者IL-2高于注射前,而其它四种细胞因子没有显著变化。
这说明疫苗可以有效诱导特异性体液免疫(表2)。

2.细胞因子检测结果(pg/ml)
5.利用CBA技术研究吸毒者免疫状况[5]众所周知,吸毒会对人体健康产生巨大的伤害,对于青少年尤其如此。
昆明医学院的科学家就利用CBA技术对于青少年吸毒者的免疫状况进行了研究。
他们选择了20例吸食海洛因1年以上,停吸天数小于20天的青少年作为研究对像,测定外周血T细胞亚群、Th1细胞因子(IL2、TNF-α和IFN-γ)、Th2细胞因子(IL-
4、IL-5和IL10)和血清中的生长激素。
实验结果表明吸毒者IL-
2、TNF-α、IFN-γ、IL-4和IL-10的水平均低于正常者,说明海洛因对细胞免疫的损伤大于对于体液免疫的损伤(图5)。

4.喜树碱处理细胞U937细胞后,不同时间Activecaspase,Bcl-2和PARP表达情况 CBA检测结果表明Bcl-2在凋亡过程中没有变化,证明喜树碱诱导U937细胞凋亡不是依赖于Bcl-2通路。
与传统的WesternBlotting相比,CBA的凋亡检测试剂盒不但成功地量化了三者的关系,也为后期的研究,药物开发数学模型的构建提供了可能。
摘自Clinical.Immunology.110(2004)252-266. 图
5.吸食海洛因组和健康组生长激素和TH1/TH2水平
6.CBA与眼部疾病的研究[6]眼泪在抗微生物、伤口愈合和炎症反应中承担了重要的角色,多种眼部疾病都与眼泪中某些细胞因子有关。
样本量稀少(5-10μL)是目前使用ELISA检测的最大障碍,CBA使微量检测成为可能(图6)。
26 GeneExpress 基因快讯2010年第2期 图
6.CBA检测正常人和敏性角膜炎(AKC)患者眼泪中炎症因子表达水平
7.CBA用于癌症治疗效果的评估[7]有研究者用HumanTh1/Th2CBA试剂盒对接受IL-2治疗前后的癌症病人血清进行了检测。
IL-2治疗后用CBA检测发现血清中IL-2和IL-5浓度显著升高,并且伴随着IL10、IFNγ的增加,可作为IL-2治疗后免疫学水平的变化的癌症疗效评估(图7)。
图8Theeffectofmacrolides.ImmunosuppressiveagentsanddexamethasoneontheIL17inducedactivationoftheMAPK(p38,JNKandERK)inHASMC.Aphospho-p38,Bphospho-JNKandCphospho-ERK.MAPKactivation(phosphorylationinunits/mL)isexpressedasmean±SEMandtheIL17stimulatedgroupwassetreferentiallyas100%oftheMAPKphosphorylation.Then-valuesarementionedonthefigure.HASMCwerestimulatedwithIL17(10ng/mL)for15minandmodulatorswereadded30minbefore.Theconcentrationsofthedifferentmodulatorswere:100nMforazithromycin,tacrolimus.cyclosporine,rapamycinand10uMfordexamethasone.#IL17stimulatedversuscontrol,*modulatorwithIL17versusIL17stimulated.*P<0.05.**P<0.01and***P<0.001 图
9.CBAFlexSet检测磷酸化蛋白 图
7.IL-2治疗后用CBA检测发现血清中IL-2和IL-5浓度显著升高
8.CBAFlex与器官移植研究[8]闭塞性毛细支气管炎(BOS)是影响肺移植后患者存活的一个障碍。
目前主要的治疗BOS的药物是一些免疫抑制剂,但它们只能暂时性的稳定病情。
最近,一种新型大环内酯类抗生素,阿奇霉素(Azithromycin)被应用到BOS的治疗中,并且取得了很好的疗效。
欧洲的一些科学家利用CBAFlex技术对阿奇霉素进行了药理学研究。
他们利用CBAFlex测定涉及MAPK激酶信号通路的一些因子(phospho-p38,phospho-ERK1/2,phospho-JNK1/2)的磷酸化情况。
结果表明,阿奇霉素可以显著的降低p38、JNK和ERK的磷酸化水平,而免疫抑制剂和地塞米松不能明显改变MAPK的磷酸化。
说明阿奇霉素是通过抑制MAPK活性来起作用的(图8) 图10.Ig基因异常和ZAP-70-CCLB细胞中,p72syk,BLNK和PLCγ磷酸化和钙离子水平
9.CBAFlexSet在白血病研究中的应用[9]在慢性淋巴白血病(CLL)中的研究中发现,能够表达正常IgVH蛋白的CCLB细胞通常表达ZAP-70+,正常人B细胞和表达异常IgVH的大多数CLL病人为ZAP-70-。
当IgM与B细胞受体(BCR)结合后,与ZAP-70-CCLB细胞相比,在ZAP-70+CCLB细胞中,p72syk,BLNK和PLC-gama有更高水平磷酸化和显著的Ca2+外流(图9)。
为验证ZAP-70参与IgM激活的BCR信号通路假说,研究 27 GeneExpress 者将携带ZAP-70基因的载体和空载体(阴性对照)分别转染ZAP-70-CCLB细胞后,CBAFlexset检测3μg细胞裂解液中p72syk,BLNK和PLC-γ磷酸化水平。
与对照相比,在ZAP70+CCLB细胞中,上述蛋白有高水平的磷酸化和Ca2+外流(图10)。
上述研究证明ZAP-70能够增强IgM信号通路,引 (上接第33页)结论表明,Synergy™H4的滤光片系统在绝大多数的 荧光分析中都可以提供高质量的数据,而且快速读板的特点是其可以达到并维持高通量的保障。
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您还等什么? 基因快讯2010年第2期 起B细胞增殖和存活,从而提高CCL病人的免疫功能。
摘自Blood,2005,Vol105,2036-2041. 参考文献:
1.OptimizationofPerkinElmer’sAlphaScreen®cAMP AssayontheSynergy™H4HybridMulti-ModeMicroplateReader.BradLarson,PaulHeld,andPeterBanks,BioTekInstruments,Inc.,Winooski,VT
2.UtilityofSynergy™H4HybridMulti-ModeMicroplateReaderusingbothMonochromator-andFilterBasedDetection.CapabilitiesdemonstratedwithFluorescencePolarization,Time-ResolvedFluorescenceResonanceEnergyTransfer,andFluorescenceIntensityAssaysfortheMeasurementofADPumulation.BradLarson,PeterBanks,andXavierAmouretti,BioTekInstruments,Inc.,Winooski,VTMeeraKumarandJohnMajer,BellBrookLabs,Madison,WI
3.BellBrookLabsTranscreener®ADP2FPAssayTechnicalManual.
4.BellBrookLabsTranscreener®ADP2FIAssayTechnicalManual.
5.BellBrookLabsTranscreener®ADP2TR-FRETRedAssayTechnicalManual. (上接第24页)相关文献:
1,RegulationofNF-κBActivationinTCellsviaAssociationoftheAdapterProteinsADAPandCARMA1 Science(2007)316:754-7582,TemporalDissectionofT-betFunctionsTheJournalofImmunology(2007)178:3457-34653,TheunexpectedeffectofcyclosporinAonCD56+CD16andCD56+CD16+naturalkillercellsubpopulationsBlood(2007)110:1530-15394,DendriticcellscontrolTcelltonicsignalingrequiredforresponsivenesstoforeignantigenPNAS(2010)107(13):5931-59365,ImmunesynapseformationdeterminesinteractionforcesbetweenTcellsandantigen-presentingcellsmeasuredbyatomicforcemicroscopyPNAS(2009)106(42):17852-178576,TGF-betaregulatesT-cellneurokinin-1receptorinternalizationandfunction PNAS(2010)107
(9):4293-42987,Cuttingedge:MerocyticdendriticcellsbreakTcelltolerancetobetacellantigensinnonobesediabeticmousediabetesJournalofImmunology(2010)185
(4):1999-20038,BindingofSubmaximalC1qPromotesComplementDependentCytotoxicity(CDC)ofBCellsOpsonizedwithAnti-CD20mAbsOfatumumab(OFA)orRituximab(RTX):ConsiderablyHigherLevelsofCDCAreInducedbyOFAthanbyRTXTheJournalofImmunology,(2009)183:749–7589,HIV-1Nefinhibitsruffles,inducesfilopodiaandmodulatesmigrationofinfectedlymphocytesJournalofVirology(2010)84
(5):2282-229310,Enucleationofprimitiveerythroidcellsgeneratesatransientpopulationof“pyrenocytes”inthemammalianfetusBlood(2008)111:2409-2417 28

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