Name: determining binding affinity (kd) of radiolabeled antibodies to immobilized antigens
Uploaded: 2022-06-23T13:40:00
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Os autores agradecem à 3D Imaging pela produção de [89Zr]Zr-oxalate e Dr. Sheri Moores na Janssen Pharmaceuticals por fornecer anticorpos.

NOTA: Consulte a Figura 2 para uma representação gráfica do protocolo.
<img alt="Figure 2" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/63927/63927fig02.jpg"> Figura 2: Esquema do protocolo. Os rótulos de linha e coluna são indicados como um guia para configurar a placa de 96 poços quebráveis. A ligação antecipada é mostrada em um exemplo bem para o antígeno e o BSA. ...

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Como parte do desenvolvimento de rAbs, é importante garantir que um rAb se ligue especificamente ao seu alvo com alta afinidade de ligação. A determinação da afinidade vinculante pode informar se a imunoreatividade da RAB é afetada pela radioconjugação através do ensaio de radioligidade e saturação usando antígeno imobilizado. A determinação da vinculação rAb ao BSA pode ser usada para quantificar a vinculação inespecífica para medir a vinculação específica ao antígeno imobilizado com mais precisã...

Anticorpos radiolabeled (rAb) têm uma variedade de usos na medicina. Enquanto a maioria é utilizada na oncologia como agentes de imagem e terapêutica, existem aplicações de imagem para inflamação, cardiologia e neurologiarelacionadas à reumatologia 1. As imagens têm alta sensibilidade para detectar lesões e têm potencial para auxiliar na seleção do paciente para tratamento 2,3,4,5. Eles também são usados para terapia devido à sua especificidade para seus respectivos antígenos. Em uma estratégia conhecida como teranostics, o mesmo rAb é usado tanto para imagem quanto para tratamento6.
Idealmente, o anticorpo escolhido para radiolabeling é um já comprovado ter alta afinidade vinculante e especificidade usando métodos não radiolabeled. A rotulagem radiolaclante de anticorpos pode ser alcançada através de modificação química direta de anticorpos com um radionuclídeo que forma ligações covalentes estáveis (por exemplo, radioiodina), ou indiretamente através de conjugação com queladores que posteriormente coordenam para radiometals 7,8. A rotulagem direta, como com radioiodina, modifica especificamente os resíduos de tyrosina e histidina no anticorpo. Se esses resíduos são importantes para a ligação de antígeno, então essa radioconjugação alteraria a afinidade de ligação. Por outro lado, existem vários protocolos estabelecidos para a conjugação e radiolabelação indireta de anticorpos. Por exemplo, um quedoro comum usado para ligar zircônio-89 (89Zr) para imagem PET de anticorpos é o p-isothiocyanatobenzyl-desferrioxamina (DFO), que é conjugado aleatoriamente para resíduos de lise de lysina do anticorpo 9,10. Se houver resíduos de lise na região de ligação de antígenos, a conjugação nesses locais pode dificultar a ligação de antígeno e, portanto, comprometer a ligação anticorpo-antígeno. Assim, os diferentes métodos de radioconjugação utilizados para radiolabeltação indireta ou direta de anticorpos podem potencialmente afetar a imunoreatividade, definida como a capacidade do radioconjugado de anticorpos de se ligar ao seu antígeno 7,11. Métodos de conjugação específicos do local podem contornar essa limitação, mas essas técnicas requerem engenharia de anticorpos para incorporar resíduos adicionais de cisteína ou experiência em reações enzimáticas em resíduos de carboidratos 12,13,14,15,16. Uma vez que um anticorpo é radiola rotulado, é importante testar se a imunoreatividade é mantida como parte da caracterização da rAb. Uma maneira de medir a imunoreatividade é determinar a afinidade vinculante da RAB.
O objetivo deste protocolo é descrever um processo para determinar a afinidade vinculante para rAbs usando um ensaio de radioligidade e saturação estabelecido para quantificar a ligação rAb-antígeno. A tendência de vinculação está descrita na Figura 1. A quantidade de antígeno ligado aumentará à medida que mais rAb for adicionado a uma quantidade fixa de antígeno imobilizado. Uma vez que todos os locais de ligação de antígenos estejam saturados, um platô será atingido, e adicionar mais rAbs não terá efeito sobre a quantidade de antígeno ligado. Neste modelo, a constante de dissociação de equilíbrio (KD) é a concentração de anticorpos que ocupa metade dos receptores de antígeno17. O KD representa o quão bem um anticorpo se liga ao seu alvo com um KD inferior correspondente a uma maior afinidade de ligação. Foi relatado anteriormente que um rAb ideal deveria ter um KD de 1 nanomolar ou menos18. No entanto, os rAbs mais recentes foram desenvolvidos com KD na faixa de nanomolar baixo, e são considerados adequados para aplicações de imagem não invasivas 19,20,21,22. Outro parâmetro que pode ser determinado no ensaio de radiolig e saturação de rAbs é bmax, que corresponde à quantidade máxima de ligação de antígeno. Bmax pode ser usado para calcular o número de moléculas de antígeno, se necessário.
<img alt="Figure 1" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/63927/63927fig01.jpg"> Figura 1: Curva de ligação de saturação representativa. A porcentagem de antígeno ligado é plotada contra o aumento das concentrações de anticorpos adicionados a uma quantidade fixa de antígeno. Pop-outs demonstram vinculação em vários pontos. A concentração e a ligação correspondentes a KD e Bmax, respectivamente, são mostradas. Este número foi criado com BioRender.com. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/63927/63927fig01large.jpg" target="_blank">Clique aqui para ver uma versão maior desta figura.</a>
Este ensaio é particularmente importante para construções de anticorpos bisespecíficos radiolabeled para determinar o KD para cada fragmento braço de região de ligação de antígeno (Fab) do anticorpo bisespecífico radiolabeled que se liga com seus respectivos antígenos. Este protocolo pode ser usado para determinar o KD de cada braço Fab separadamente em antígenos imobilizados para caracterizar independentemente se a afinidade vinculante de cada braço Fab para seu respectivo antígeno foi afetada após a radioconjugação. Este protocolo é demonstrado pelo uso de amivantamab radiolabeled, um anticorpo bispecífico para receptor de fator de crescimento epidérmico (EGFR) e proteínas de transição mesenquimal-epitelial citoplasmática (cMET)19. Anticorpos de braço único radiolabeled, onde um braço Fab se liga ao EGFR (α-EGFR) ou ao cMET (α-cMET) e o outro braço Fab é um controle de isótipo, também foram usados como exemplos19. Este protocolo também é apropriado para qualquer anticorpo radiolabeled com um antígeno conhecido que pode ser imobilizado. Neste protocolo, uma série de diluição da rAb é adicionada a uma quantidade fixa de antígeno imobilizado em poços designados específicos para cada braço Fab da rAb. O rAb também é adicionado a poços que só foram bloqueados com albumina de soro bovino (BSA), sem antígeno, para determinar a vinculação inespecífica. Para determinar a vinculação específica, a ligação inespecífica ao antígeno imobilizado é subtraída da vinculação total da RAB. A curva de ligação de saturação resultante é então usada para determinar KD, conforme descrito acima.
Uma vantagem deste método é a maior reprodutibilidade ao usar antígenos purificados em comparação com o uso de linhas celulares como fonte de antígenos, dado que os níveis de expressão de antígeno poderiam ser afetados durante a cultura celular e que diferentes linhas celulares têm níveis variáveis de expressão de antígeno. No caso de anticorpos bisespecíficos radiolabeled, linhas celulares que só expressam um dos antígenos sem o outro podem não estar disponíveis, o que tornaria muito desafiadora a caracterização da afinidade vinculante dos braços fab individuais. Notavelmente, a principal vantagem do método de ensaio radiolig e saturação sobre métodos não radiolabeled é a caracterização específica da afinidade vinculante do RAB sem a contribuição da fração não conjugada da RAB. Para o melhor do conhecimento dos autores, atualmente não há técnicas de purificação para separar o RAB de seu anticorpo não julgado pai. Dado o tamanho relativamente pequeno do quequeador e radionuclídeo, sua contribuição para o peso molecular geral da RAB é insignificante na cromatografia de exclusão de tamanho. Assim, o produto gerado a partir de qualquer técnica de radiolabeling é quase sempre uma mistura do rAb e seu anticorpo não julgado pai. Caracterizar afinidade vinculante usando o ensaio de saturação radiolabeled garante que o produto que está sendo testado seja apenas o rAb.

<table border="1" fo:keep-together.within-page="1" fo:keep-with-next.within-page="always">
	<tbody>
		<tr>
			<td>Bovine Serum Albumin (BSA)</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td>A9647</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Gamma Counter</td>
			<td>Hidex</td>
			<td>Hidex Automatic Gamma Counter</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>GraphPad Prism Software</td>
			<td>GraphPad</td>
			<td></td>
			<td>version 9.2; used for statistical analyses in this study</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Immuno Breakable MaxiSorp 96-well plates</td>
			<td>Thermo Scientific</td>
			<td>473768</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Microplate Sealing Tape</td>
			<td>Corning</td>
			<td>4612</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Microsoft Excel</td>
			<td>Microsoft</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Phosphate Buffered Saline (PBS)</td>
			<td>Gibco</td>
			<td>14190144</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Sodium Bicarbonate</td>
			<td>JT Baker</td>
			<td>3506-01</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Sodium Carbonate</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td>S7795</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Tween-20</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td>P7949</td>
			<td></td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

determining binding affinity (kd) of radiolabeled antibodies to immobilized antigens

Determinar a afinidade vinculante (KD) é um aspecto importante da caracterização de anticorpos radiolabeled (rAb). Normalmente, a afinidade vinculante é representada pela constante de dissociação de equilíbrio, KD, e pode ser calculada como a concentração de anticorpos em que metade dos locais de ligação de anticorpos são ocupados em equilíbrio. Este método pode ser generalizado para qualquer anticorpo radiolabeled ou outros andaimes de proteína e peptídeos. Em contraste com os métodos baseados em células, a escolha de antígenos imobilizados é particularmente útil para validar afinidades de ligação após o armazenamento de anticorpos a longo prazo, distinguindo afinidades vinculantes de braços da região de ligação de antígenos fragmentados (Fab) em construções de anticorpos bisespecíficos, e determinando se há variabilidade na expressão de antígeno entre diferentes linhas celulares. Este método envolve a imobilização de uma quantidade fixa de antígeno para poços especificados em uma placa de 96 poços quebráveis. Em seguida, a ligação inespecífica foi bloqueada em todos os poços com albumina de soro bovino (BSA). Posteriormente, a RAB foi adicionada em um gradiente de concentração a todos os poços. Uma série de concentrações foi escolhida para permitir que a RAB alcançasse a saturação, ou seja, uma concentração de anticorpos em que todos os antígenos são continuamente ligados pela RAB. Em poços designados sem antígeno imobilizado, pode ser determinada ligação inespecífica da RAB. Subtraindo a vinculação inespecífica da ligação total nos poços com antígeno imobilizado, pode-se determinar a ligação específica da RAB ao antígeno. O KD do rAb foi calculado a partir da curva de ligação de saturação resultante. Como exemplo, a afinidade vinculante foi determinada usando proteínas de amivantamab radiolabeled, um anticorpo bispecífico para receptor de fator de crescimento epidérmico (EGFR) e proteínas de transição mesenquimal-epitelial citoplasmática (cMET).

Este método calcula a afinidade de ligação (KD) para um rAb com base no ensaio de ligação de saturação onde diferentes concentrações de rAb foram adicionadas a uma quantidade fixa de antígeno imobilizado. A curva de ligação deve seguir o crescimento logarítmico, onde é inicialmente íngreme e, em seguida, planaltos como o antígeno está saturado. Para garantir que o KD determinado seja preciso, as concentrações de rAb devem ser altas o suficiente para alcançar a saturação. Para e...

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Determining Binding Affinity KD of Radiolabeled Antibodies to Immobilized Antigens

Aqui, um método é descrito para determinar a afinidade vinculante (KD) de anticorpos radiolabelados a antígenos imobilizados. KD é a constante de dissociação de equilíbrio que pode ser determinada a partir de um experimento de ligação de saturação medindo a ligação total, específica e inespecífica de um anticorpo radiolabeled em várias concentrações ao seu antígeno.

Determinando afinidade de ligação (KD) de anticorpos radiolabelados para antígenos imobilizados

Determining binding affinity (KD) is an important aspect of the characterization of radiolabeled antibodies (rAb). Typically, binding affinity is ...

Este método pode determinar a afinidade vinculante de um anticorpo radiolabelado para seu antígeno. Também medirá a especificidade da vinculação. A principal vantagem deste método simples é a caracterização específica da afinidade vinculante apenas do anticorpo radiolabeled sem interferência do anticorpo parental não julgado.Esta técnica valida quantitativamente a capacidade de um anticorpo radiolabeled se ligar ao seu alvo. Isso é importante para aplicações em imagens nucleares e em terapia nuclear em uma variedade de doenças. Demonstrando o procedimento estará Erika Belitzky, uma associada de pós-graduação do meu laboratório.Para começar, prepare um tampão de imobilização adicionando 191 miligramas de bicarbonato de sódio e 23,9 miligramas de carbonato de sódio a um tubo cônico de 50 mililitros. Em seguida, adicione 40 mililitros de 18 megaohm de água e dissolva por vórtice. Agora, ajuste o pH para 9.0 antes de levar o volume total para 50 mililitros.Em seguida, prepare 200 mililitros de tampão de lavagem adicionando 200 mililitros de PBS e 100 microliters de Tween 20 a uma garrafa de 250 mililitros. Também prepare 50 mililitros de tampão de ligação adicionando 50 miligramas de BSA e 25 microliters de Tween 20 a 50 mililitros de PBS e misture por vórtice. Adicione 1,5 gramas de BSA a 50 mililitros de PBS para preparar o tampão de bloqueio e o vórtice suavemente para misturar.Diluir o antígeno no tampão de imobilização. Em seguida, pegue uma placa de fundo plano, de 96 poços e adicione 100 microliters de antígeno na parte inferior de cada poço de 24 poços em uma matriz de oito por três. Cubra a placa com fita de vedação e incubar a quatro graus Celsius durante a noite.No dia seguinte, lave a placa três vezes com tampão de lavagem. Inverta a placa rapidamente na pia para descartar o líquido e bata a placa em uma pilha de toalhas de papel para remover o excesso de líquido. Em seguida, aos poços que contêm o antígeno, adicione 300 microliters de tampão de lavagem por poço usando uma pipeta multicanal.Adicione 300 microliters de tampão de bloqueio por poço tanto para poços revestidos de antígeno quanto 24 poços vazios da placa de 96 poços. Em seguida, incubar a placa por uma hora à temperatura ambiente e lavar cada poço da placa três vezes com 300 microliters de tampão de lavagem. Faça diluições seriais três vezes do anticorpo radiolabeled no buffer de ligação para oito linhas designadas como A a H na placa.Primeiro, calcule o volume de anticorpo radiolabeled necessário para fazer uma solução de 1,2 mililitro da primeira concentração. Em seguida, adicione 800 microliters de tampão de ligação aos tubos de microcentrifuuge rotulados B a H e adicione o volume necessário de buffer de ligação a um tubo de microcentrifuuge rotulado A.Adicione o volume calculado de anticorpo radiolabeled de estoque ao tubo A e vórtice suavemente. Em seguida, gire para baixo usando um mini-microcentrifuuge para coletar todo o líquido na parte inferior do tubo.Em seguida, adicione 400 microliters de líquido de dois A ao tubo B.Após o vórtice, gire-o para baixo usando um mini-microcentrifuge. Da mesma forma, adicione a solução do tubo B ao tubo C, C a D, até o tubo H.Adicione 100 microliters de cada diluição por poço a três poços imobilizados com antígeno e três poços bloqueados apenas com BSA. Agora, adicione 100 microliters de cada diluição aos tubos de microcentrífugo rotulados como padrão H e salve esses tubos como padrões de anticorpos radiolabeled a serem testados no contador gama.Incubar a placa por uma hora a 37 graus Celsius com balanço suave. Rotular tubos de microcentrifuus para cada um bem como descrito no manuscrito. Aspire o anticorpo radiolabeled dos poços da placa de 96 poços usando um aspirador de vácuo.Agora, usando uma pipeta multicanal, adicione 300 microliters de tampão de lavagem a cada poço. Aspire o tampão de lavagem e repita a lavagem mais quatro vezes. Desmonte os poços nos tubos de microcentrifuuagem apropriados.Conte a radioatividade nos tubos com o antígeno marcado como H1, H2, H3, H3 a A1, A2, A3, e depois com BSA marcado apenas como H4, H5, H6, para A4, A5, A6 usando um contador gama. Amivantamab radiolabeled mostrou vinculação específica para proteínas EGFR e cMET. Afinidades de ligação semelhante também foram retidas por fabs de rádio de braço único ligados às proteínas EGFR e cMET.As parcelas de ligação de saturação mostraram que quando as concentrações de anticorpos radiolabeled eram muito baixas, a saturação não era alcançada, como indicado pela curva linear. Concentrações de anticorpos radiolabeled que eram muito altos levaram à saturação sem crescimento logarítmico distinto, como mostrado pelo planalto horizontal. Além disso, a alta ligação não específica foi vista devido às altas concentrações de anticorpos radiolabeled.Este procedimento pode levar várias tentativas para otimizar o intervalo de concentração para cada anticorpo radiolabeled específico. Use dados de resultados negativos para ajudar a projetar experimentos futuros. Uma vez que a afinidade vinculante é conhecida, pode ser usada como referência para outros ensaios in vitro como parte da caracterização de um anticorpo radiolabeled.

Research

JoVE Journal

Medicine

Determining Binding Affinity (KD) of Radiolabeled Antibodies to Immobilized Antigens

The Measurement and Treatment of Suppression in Amblyopia

A Medição e Tratamento de Supressão de ambliopia

Amblyopia, a developmental disorder of the visual cortex, is one of the leading causes of visual dysfunction in the working age population. Current ...

Medicina

Determining The Electromyographic Fatigue Threshold Following a Single Visit Exercise Test

Determinar o limiar de fadiga eletromiográfica Após um teste de esforço única visita

Theoretically, the electromyographic (EMG) fatigue threshold is the exercise intensity an individual can maintain indefinitely without the need to recruit ...

Determining Glucose Metabolism Kinetics Using 18F-FDG Micro-PET/CT

Determining Glucose Metabolism Kinetics Using 18F-FDG Micro-PET/CT

Determinando Glucose Metabolismo Kinetics Usando<sup&gt; 18</sup&gt; F-FDG Micro-PET / CT

This paper describes the use of 18F-FDG and micro-PET/CT imaging to determine in vivo glucose metabolism kinetics in mice (and is transferable to rats). ...

A Clinical Trial Assessing the Safety, Efficacy, and Delivery of Olive-Oil-Based Three-Chamber Bags for Parenteral Nutrition

Um ensaio clínico avaliando a segurança, eficácia e entrega de sacos de três câmaras à base de azeite para nutrição parenteral

Limited evidence exists to precisely estimate efficacy and safety differences between parenteral nutrition (PN) prepared using olive-oil-based ...

Determining and Controlling External Power Output During Regular Handrim Wheelchair Propulsion

Determinando e controlando a saída de energia externa durante propulsão regular de cadeira de rodas Handrim

The use of a manual wheelchair is critical to 1% of the world&#39;s population. Human powered wheeled mobility research has considerably matured, which ...

Monitoring PD-1-Blocking Antibodies Bound to T Cells Derived from a Drop of Peripheral Blood

Monitoramento de anticorpos bloqueadores pd-1 ligados a células T derivadas de uma gota de sangue periférico

Immune checkpoint inhibitors, including PD-1&#8211;blocking antibodies, have significantly improved treatment outcomes in various types of cancer. The ...

Biological Preparation and Mechanical Technique for Determining Viscoelastic Properties of Zonular Fibers

Preparação Biológica e Técnica Mecânica para Determinar Propriedades Viscoelásticas de Fibras Zonulares

Elasticity is essential to the function of tissues such as blood vessels, muscles, and lungs. This property is derived mostly from the extracellular ...

Improved Renal Denervation Mitigated Hypertension Induced by Angiotensin II Infusion

Denervação renal melhorada Hipertensão Mitigada Induzida por Infusão de Angiotensina II

The benefits of renal sympathetic denervation (RDN) on blood pressure have been proved in a large number of clinical trials in recent years. However, the ...

Network Pharmacology Prediction and Experimental Validation of Trichosanthes-Fritillaria thunbergii Action Mechanism Against Lung Adenocarcinoma

Network Pharmacology Prediction and Experimental Validation of Trichosanthes-Fritillaria thunbergii Action Mechanism Against Lung Adenocarcinoma

Predição de Farmacologia de Rede e Validação Experimental do Mecanismo de Ação do Trichosanthes-Fritillaria thunbergii Contra o Adenocarcinoma Pulmonar

We aimed to study the mechanism of Trichosanthes-Fritillaria thunbergii in treating lung adenocarcinoma (LUAD) based on network pharmacology and ...

Standardized Tuina Manipulation for Knee Osteoarthritis in Rats

Tuina Manipulation to Reduce Inflammation and Cartilage Loss in Knee Osteoarthritis Rats

Author Spotlight: Understanding the Mechanism of Tuina Manipulation in Rats 

Manipulação de Tuina para Reduzir a Inflamação e Perda de Cartilagem em Ratos com Osteoartrite de Joelho

Clinical trials suggest that Tuina manipulation is effective in treating knee osteoarthritis (KOA), while further studies are required to discover its ...