CN117700546A - 一种gm-csf自身抗体及其制备方法与应用 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种GM‑CSF自身抗体及其制备方法与应用,属于GM‑CSF自身抗体制备技术领域。本发明采用自身免疫性疾病肺泡蛋白沉积症(aPAP)患者全肺灌洗术后的肺泡灌洗液,成功制备获得了GM‑CSF自身抗体,采用本发明方法制备所得的GM‑CSF自身抗体用于GM‑CSF检测试剂盒的标准品,能够定量aPAP患者体液中的GM‑CSF含量,对于aPAP的诊断和治疗具有指导意义。
Description
技术领域
本发明属于GM-CSF自身抗体制备技术领域,尤其涉及一种GM-CSF自身抗体及其制备方法与应用。
背景技术
自身抗体的产生是自身免疫系统疾病的表现之一,其出现会导致体内的细胞被自身抗体攻击或相关分子被抗体封闭,引起组织、器官或系统功能紊乱。粒细胞-巨噬细胞集落刺激因子(GM-CSF)是对中性粒细胞和巨噬细胞产生重要影响的细胞因子,深刻的影响这两类髓系来源细胞的发育和功能维持。自身免疫性肺泡蛋白沉积症(aPAP)是成人肺泡蛋白沉积症(PAP)中最常见的类型,其依赖于血清GM-CSF自身抗体的定量检测(一般是5μg/ml),尤其对于不能获得肺活检病理或肺泡灌洗液的病人而言,CT结合GM-CSF自身抗体同样支持aPAP的诊断。因此,建立GM-CSF自身抗体标准品对精确定量GM-CSF抗体和诊断aPAP至关重要,但是目前国内尚无相关商品化可用于aPAP疑诊病人的GM-CSF标准品和定量流程。
目前,对于GM-CSF抗体的检测最可靠的定量方法是酶联免疫吸附法(ELISA),通过标准品定量标准曲线,去定量检测样品的数值。根据文献调研发现,aPAP病人体内的GM-CSF抗体为多克隆抗体,成分复杂,但是对于GM-CSF有很强的中和作用,并且针对于GM-CSF的多个表位。本领域目前没有针对aPAP诊断的GM-CSF自身抗体的定量检测方法,因为市面上使用的标准品为实验室内质粒表达产生的单克隆抗体,aPAP病人体内产生的抗体是特殊的多克隆免疫球蛋白G(主要是IgG1和IgG2,以及少量的IgG3和IgG4)组成,靶向分布在整个GM-CSF分子中的多个表位,具有高结合亲和力(20pm,s.d.7.5pm),在高于生理学浓度的情况下中和GM-CSF,并在体内有效阻断GM-CSF信号,而通过实验室内质粒表达出来的单抗,仅能针对于某一种抗体进行检测,因此,常规表达的抗体不能作为标准品使用,也就不能对待测品的含量进行定量。所以,目前通过实验室内质粒表达产生的抗体作为标准品的市场化试剂盒,对于GM-CSF的中和作用不等,并且结合表位不一,很难用于aPAP这种复杂的疾病病理生理状态。所以,本领域亟需一种制备GM-CSF自身抗体的方法。
发明内容
有鉴于此,本发明的目的在于提供一种GM-CSF自身抗体的制备方法,首次从aPAP患者肺泡灌洗液中制备获得GM-CSF自身抗体,并以此为标准品,能够准确检测GM-CSF自身抗体的表达情况,并且能够定量aPAP患者体液中GM-CSF的含量,有助于aPAP的诊断和治疗。
为了实现上述发明目的,本发明提供了以下技术方案:
本发明提供了一种制备GM-CSF自身抗体的方法,包括如下步骤:将aPAP患者肺泡灌洗液过ProteinA吸附柱,采用pH 2.2-2.5的甘氨酸溶液洗脱,收集洗脱液即为肺泡灌洗液总抗体;将肺泡灌洗液总抗体过GM-CSF蛋白偶联的NHS柱,采用pH 2.0-3.0的甘氨酸溶液洗脱,待可检出峰后收集洗脱液,此洗脱液即为纯化的GM-CSF自身抗体。
优选的,GM-CSF蛋白偶联的NHS柱的制备方法包括如下步骤:将亲和蛋白凝胶NHS填料填充至亲和层析柱,活化液活化后用偶联液冲洗,将偶联液溶解的GM-CSF蛋白加入NHS柱进行偶联,封闭平衡后,即得GM-CSF蛋白偶联的NHS柱。
优选的,所述活化液为pH值为3.0的1mM HCl;所述偶联液为0.2M NaHCO3和0.5MNaCl的混合液,偶联液的pH值为8.3。
优选的,所述封闭为先用封闭液进行冲洗,洗脱液洗脱后再次用封闭液冲洗;所述封闭液为0.1M Tris-HCl和0.5M NaCl的混合液,封闭液的pH值为8.3;所述洗脱液为pH值2.2-2.5的甘氨酸-HCl溶液。
优选的,所述GM-CSF蛋白为BL21菌株原核表达的GM-CSF抗原。
本发明还提供了一种上述方法制备的GM-CSF自身抗体。
本发明还提供了一种上述GM-CSF自身抗体在制备检测GM-CSF抗体试剂盒或在制备aPAP诊断试剂盒中的应用。
本发明还提供了一种检测GM-CSF抗体或诊断aPAP的ELISA试剂盒,包括标准品,所述标准品为上述GM-CSF自身抗体。
优选的,所述标准品的浓度为1μg/ml,按照1:50-1:200的浓度进行稀释使用。
优选的,还包括去除非特异结合的溶液,所述溶液为乙酸铵溶液。
本发明的有益效果:
本发明采用aPAP患者全肺灌洗术后的肺泡灌洗液,成功制备获得了GM-CSF自身抗体,采用本发明方法制备所得的GM-CSF自身抗体用于GM-CSF检测试剂盒的标准品,能够定量aPAP患者体液中的GM-CSF含量,对于aPAP的诊断和治疗具有指导意义。
附图说明
图1为GM-CSF抗原原核表达的page胶结果;
图2为ELISA酶标板包被不同GM-CSF蛋白的检测结果;
图3为GM-CSF自身抗体制备方法效果验证;
图4为GM-CSF自身抗体用作标准品时的使用浓度;
图5为不同浓度NHS柱洗脱液的洗脱效果。
具体实施方式
本发明提供了一种制备GM-CSF自身抗体的方法,包括如下步骤:将aPAP患者肺泡灌洗液过ProteinA吸附柱,采用pH 2.2-2.5的甘氨酸溶液洗脱,收集洗脱液即为肺泡灌洗液总抗体;将肺泡灌洗液总抗体过GM-CSF蛋白偶联的NHS柱,采用pH 2.0-3.0的甘氨酸溶液洗脱,待可检出峰后收集洗脱液,此洗脱液即为纯化的GM-CSF自身抗体。
在本发明中,所述aPAP患者肺泡灌洗液优选的为全肺灌洗术治疗aPAP患者后所得。本发明对于ProteinA吸附柱的具体来源没有特殊限定,采用本领域常规市售产品均可。在本发明中,所述洗脱ProteinA吸附柱所用的甘氨酸溶液的pH值优选为2.3-2.4,优选的用盐酸调节pH。收集的洗脱液优选的需用Tris-HCl溶液(pH 8)中和,所述洗脱液和Tris-HCl溶液的体积比优选为5:1。
在本发明中,所述GM-CSF蛋白偶联的NHS柱的制备方法优选的包括如下步骤:将亲和蛋白凝胶NHS填料填充至亲和层析柱,活化液活化后用偶联液冲洗,将偶联液溶解的GM-CSF蛋白加入NHS柱进行偶联,封闭平衡后,即得GM-CSF蛋白偶联的NHS柱。
本发明对于亲和蛋白凝胶NHS填料和亲和层析柱的具体来源没有特殊限定。活化所用活化液优选的为pH值为3.0的1mM HCl,所述活化液与柱体积的比优选为10:1。在本发明中,所述偶联液优选的为0.2M NaHCO3和0.5MNaCl的混合液,偶联液的pH值优选为8.3,所述偶联液与柱体积的比优选为10:1。
在本发明中,所述偶联至NHS柱的GM-CSF蛋白优选的为BL21菌株原核表达的GM-CSF抗原,所述偶联的条件优选为室温偶联1-2h或4℃偶联过夜。偶联后,进行封闭平衡,所述封闭优选的为先用封闭液进行冲洗,洗脱液洗脱后再次用封闭液冲洗。所述封闭液优选的为0.1M Tris-HCl和0.5M NaCl的混合液,封闭液的pH值优选为8.3;所述洗脱液优选的为pH值2.2-2.5的甘氨酸-HCl溶液。
本发明还提供了一种上述方法制备的GM-CSF自身抗体。
本发明还提供了一种上述GM-CSF自身抗体在制备检测GM-CSF抗体试剂盒或在制备aPAP诊断试剂盒中的应用。
采用本发明上述方法制备所得的GM-CSF自身抗体制备aPAP诊断试剂盒时,是以本发明上述方法制备所得的GM-CSF自身抗体作为标准品,对待测样本中的GM-CSF进行定量检测,若定量检测的结果能够达到5μg/ml,则可确诊为aPAP。
本发明还提供了一种检测GM-CSF抗体或诊断aPAP的ELISA试剂盒,所述试剂盒包括标准品,所述标准品为上述GM-CSF自身抗体。
在本发明试剂盒中,所述标准品的浓度优选的为1μg/ml,在制备标准曲线时,优选的按照1:50-1:200的浓度进行稀释使用。采用本发明试剂盒进行ELISA检测时,检测步骤优选的为:将已知的GM-CSF抗原固著于96孔板上,完成后洗去多余的抗原;加入待测检体和梯度稀释的标准品,检体中若含有待测的抗体,则其会与塑胶孔盘上的抗原进行专一性键结合;洗去多余待测检体,加入带有酶的二次抗体,与待测的一次抗体键结合;洗去多余未结合二次抗体,加入酶底物使酶呈色,借仪器测定96孔板中的吸光值(OD值),通过标准品绘制标准曲线,即可测量待测抗体的含量。上述洗去多余待测检体的溶液优选为乙酸铵溶液。
下面结合实施例对本发明提供的技术方案进行详细的说明,但是不能把它们理解为对本发明保护范围的限定。
下述实施例中,如无特殊说明,均为常规方法。
下述实施例中所用的材料、试剂等,如无特殊说明,均可从商业途径得到。
实施例1
(1)肺泡灌洗液中总抗体纯化
取aPAP患者肺泡灌洗液100ml,12000rmp离心30min,取上清,使用HiTrapTMrProteinAFF(cytiva,货号17508001)吸附柱吸附总抗体,用pH为2.2的甘氨酸溶液(盐酸调节pH)洗脱,收集流穿液和洗脱液,洗脱液即为肺泡灌洗液中的总抗体。收集的洗脱液用Tris-HCl溶液(pH 8)中和(洗脱液:Tris-HCl溶液的体积比为5:1)。
(2)GM-CSF蛋白偶联NHS柱
GM-CSF抗原原核表达:在NCBI上查找GM-CSF蛋白基因信息,根据蛋白基因(来自于NCBI,>M11220.1:33-467Human granulocyte-macrophage colony stimulating factor(GM-CSF)mRNA,具体序列如SEQ ID NO.1所示)设计引物两端添加ExoRI和XhoI酶切位点(用于PCR扩增)并交由生工生物合成GMCSF基因。用合成回来的基因作为模板,用设计好的引物进行扩增,得到含有GMCSF基因的PCR产物并回收纯化。用ExoRI和XhoI两个内切酶同时对PET32a质粒和回收的PCR产物进行双酶切。将酶切之后的质粒和PCR产物跑胶,切胶回收。将回收之后的质粒片段和PCR片段用T4连接酶进行连接。将连接之后的产物转化DH5α感受态并涂氨苄平板,37℃过夜培养。第二天从平板上挑取5个左右的单克隆送测序。将测序之后的序列与GMCSF序列进行比对,将比对正确的克隆接种在2YT培养基中过夜摇菌。第二天对摇的菌液提取质粒,并将提取的质粒转化BL21(购买自thermo)感受态,涂氨苄平板过夜培养。第二天从平板上挑选5个左右单克隆送测序。将测序比对正确的单克隆保存于-80℃,后续可用于蛋白表达实验。
将GM-CSF表达BL21菌株常温解冻,按照1:1000的比例接种于灭菌后的含100ug/ml氨苄青霉素的2YT培养基中,接种约10ml。将接种好的培养基放在恒温摇床中37℃,220rpm,过夜摇菌。过夜摇的菌液拿出,按照1:1000的比例(可适当增加菌液的比例,缩短摇菌时间)接种于含100ug/ml氨苄青霉素的2YT培养基中,接种体积按照预期收获蛋白量设计,一般至少接种1L。恒温摇床37℃,220rpm,培养。当菌液的OD600达到0.5-0.6时(摇动培养基可见菌液成云雾状),向培养基中添加IPTG至终浓度为1mM,继续培养3-4h。培养结束收集菌液,8000rpm,4℃离心30min,弃上清,细菌沉淀PBS重悬。重悬的菌液倒入小烧杯中,冰上超声破碎(超声4s,间隔4s,功率400-600w,次数100-200次),超声至菌液变澄清。8000rpm,4℃离心30min,收集沉淀用包涵体溶解液复溶,吹打均匀,4℃冰箱过夜。次日10000rpm,4℃离心30min,收集上清。使用仪器蛋白纯化系统AKTAAvant进行蛋白纯化,使用镍柱特异性吸附GM-CSF蛋白,平衡液:20mM Tris-HCl,0.5MNaCl,10%甘油,8M尿素pH8.0。洗脱液:20mMTris-HCl,0.5M NaCl,10%甘油,500mM咪唑,浓缩洗脱液得到纯化的GM-CSF蛋白。将获得的纯化GM-CSF蛋白进行聚丙烯酰胺凝胶电泳(获得的纯化GM-CSF蛋白的上样量分别为5μg和10μg),结果如图1所示。由图1的page胶结果可以看出,上述构建的GM-CSF原核表达质粒表达的GM-CSF蛋白大小为32.5KD,与预期蛋白的大小一致且纯度较高。
将上述纯化获得的GM-CSF蛋白偶联至NHS柱(北京慧德易,货号:HZ1002100),具体步骤为:将亲和蛋白凝胶NHS 4FF填料填充至1mL亲和层析柱,取用前摇匀,1mL移液枪搅拌吸取1-2mL装柱,静置分层,不断加填料直至填料加满。以10倍柱体积活化液(1mM HCl,pH3.0,使用前4℃预冷)活化填料,10倍柱体积偶联液(0.2M NaHCO3,0.5M NaCl,pH 8.3)冲洗填料,1mL偶联液(同上)溶解GM-CSF蛋白加入NHS柱,室温偶联1-2h(或4℃偶联过夜)。10倍柱体积封闭液(0.1M Tris-HCl,0.5MNaCl,pH 8.3)冲洗,10倍柱体积洗脱液(甘氨酸-HClpH 2.2-2.5)洗脱,10倍柱体积封闭液冲洗,室温静置1h,重复此步骤一遍(洗脱-封闭-洗脱),PBS平衡NHS柱,即得GM-CSF蛋白偶联NHS柱。GM-CSF蛋白偶联NHS柱填装好即时可用。
(3)肺泡灌洗液总抗体中的GM-CSF抗体纯化
将步骤(1)中肺泡灌洗液总抗体样品过步骤(2)的GM-CSF蛋白偶联NHS柱,GM-CSF抗体结合至GM-CSF蛋白偶联柱,收集流穿液,然后100%甘氨酸溶液(pH2.0,盐酸调pH)洗脱,待(蛋白纯化系统AKTAAvant)仪器出峰后收集洗脱液,此洗脱液即为纯化的GM-CSF自身抗体。收集的洗脱液用Tris-HCl溶液(pH8)中和(洗脱液:Tris-HCl溶液5:1)。本步骤使用甘氨酸梯度洗脱时,出现两个洗脱峰,分别收集两个峰的洗脱液,ELISA检测收集的抗体均能结合GM-CSF蛋白,说明本发明方法制备的为与GM-CSF结合力不同的抗体,为多克隆抗体,能够收集与NHS柱结合的所有GM-CSF抗体。
为证实采用本发明上述方法制备所得的GM-CSF自身抗体的活性,特进行下述试验:
将TF-1细胞按8×104个细胞接种至96孔板中,其培养基内含有2ng/ml GM-CSF。设置不同的GM-CSF自身抗体浓度,用于中和GM-CSF,以不含GM-CSF自身抗体的完全培养基培养细胞作为阳性对照,以不含GM-CSF和GM-CSF自身抗体的培养基培养细胞作为阴性对照,每孔设置3个复孔。培养72h后,加入6×Celltiter Blue染液,继续培养3h,用酶标仪以560nm激发,收集590nm处发射光。以阳性对照和阴性对照组校正数据,计算IC50。本发明上述方法制备所得的GM-CSF自身抗体经体外实验和生物方法验证得TF-1细胞生长抑制率IC50=0.1620μg/ml,表明本发明上述方法制备所得的GM-CSF自身抗体具有显著活性。
实施例2
一种检测GM-CSF抗体或诊断aPAP的ELISA试剂盒
直接购买:包被缓冲液(G-CLONE,PN4600-500mL)、乙酸铵(赛尔斯)、显色液TMB(G-CLONE,PN3212-100ml×2)、ELISA终止液(G-CLONE PN4620-500ml)、酶标板(博士伦)、BSA(西格玛Sigma,V900933-100G)、TWEEN20(索莱宝,T8220-100)、脱脂奶粉(coolaber,CN7861-100G)、加样槽(G-CLONE)。
自配:使用前24h以内配制,现配现用
样品稀释液:PBS+1%wt/vol BSA+0.1%v/vTween20;洗液PBST:PBS+0.05%Tween20;封闭液(3%脱脂奶粉):0.3g脱脂奶粉+10ml PBST。
仪器:37℃恒温箱;酶标仪;200μl排枪;1ml移液枪;200μl移液枪;20μl移液枪;2μl移液枪。
实施例1步骤(2)制备的GM-CSF 500μg/ml;实施例1制备所得的Anti-GM-CSF(GM-CSF自身抗体)50μg/ml(使用浓度1μg/ml);二抗(羊抗兔,sigma)稀释比例1:10000(样品稀释液稀释)
(1)将实施例1步骤(2)制备的GM-CSF经稀释后分装,用包被缓冲液稀释成1μg/ml,然后在ELISA板(博士伦)上每孔加入100μl含有GM-CSF的包被液,封口后4℃过夜。
(2)使用时将板恢复室温,弃去包被液,PBST洗板3次后,每孔加入100μl封闭液(3%脱脂奶粉),37℃下封闭2小时;
(3)封闭结束后将板取出,PBST洗板3次后加肺泡灌洗液待测样品和实施例1制备所得的Anti-GM-CSF标准品,样品经稀释液稀释后加到孔内,血清稀释10000倍检测。每孔100μl,加样后将板置于37℃下孵育1小时;
(4)孵育结束后将板取出,PBST洗板3次后每孔加入100μl乙酸铵缓冲液(浓度为10mM,pH为5-6,4℃保存),室温下水平摇床作用15分钟;
(5)洗板3次后,每孔加入100μl第二抗体稀释液(1:10000)(sigma),置于37℃下孵育1小时;
(6)洗板5次后,每孔加入100μl显色液,置于37℃下避光作用15分钟,每孔加100μl终止液后酶标仪(thermo)读数。
标准曲线制备:
取Anti-GM-CSF标准品(实施例1制备所得,1μg/ml)分别按照稀释成40、20、10、5、2.5、1.25、0.625、0.3125、0.15625、0ng/ml,每孔100μl,加入封闭液封闭之后的96孔板(步骤3)。
对比例1
与实施例2不同之处在于酶标板包被的GM-CSF蛋白为从义翘神州购买的商品化GM-CSF蛋白,其余均同实施例2。以PBS溶液为NC组,对相同的肺泡灌洗液进行ELISA检测,结果如图2所示。由图2可以看出,在包被相同量的蛋白(1μg/ml,100μl/孔)的情况下,实施例1步骤(2)原核表达制备的GM-CSF蛋白与义翘神州购买的商品化GM-CSF蛋白具有相同的与肺泡灌洗液中抗体的结合能力。
实施例3
用实施例2的ELISA试剂盒检测实施例1步骤(1)中ProteinA流穿液和洗脱液和步骤(2)中GM-CSF蛋白偶联NHS柱流穿液和洗脱液中GM-CSF抗体的含量。以aPAP患者肺泡原液为对照组,以甘氨酸洗脱液为NC组,结果如图3所示。由图3可以看出,ProteinA流穿液不显色,说明ProteinA柱可以将肺泡灌流液中的抗体全部纯化出来,GM-CSF抗体纯化至ProteinA柱洗脱液中的总抗体中;NHS流穿液不显色,说明偶联了GM-CSF蛋白的NHS柱子可以将ProteinA纯化后总抗体溶液中的抗GM-CSF抗体全部纯化出来。
实施例4
采用实施例2的ELISA试剂盒检测不同稀释浓度实施例1制备所得anti-GM-CSF抗体的吸光度值,以确定将实施例1制备所得的GM-CSF自身抗体用作标准品时,标准品的使用浓度。以PBS溶液为NC组。结果如图4所示。在包被相同量的蛋白(1μg/ml,100ul/孔)的情况下,本发明制备的anti-GM-CSF抗体在1:50-1:200的稀释度下有高的吸光度,可以用做使用浓度,在1:500-1:2000稀释度下虽然有吸光度,但是吸光度值不高,为了确保检测结果的准确性,确定GM-CSF自身抗体用作标准品时的稀释使用浓度为1:50-1:200。
实施例5
与实施例1的不同之处在于步骤(3)中洗脱液甘氨酸溶液的pH值分别为3、4、5,其余均同实施例1。采用实施例2的ELISA试剂盒对同一稀释浓度的GM-CSF自身抗体进行检测,结果如图5所示。在包被相同量的蛋白(1μg/ml,100ul/孔)的情况下,甘氨酸溶液pH为2-3时洗脱NHS柱,纯化的anti-GM-CSF抗体有较高的吸光度,提取的浓度和纯度较高。
以上所述仅是本发明的优选实施方式,应当指出,对于本技术领域的普通技术人员来说,在不脱离本发明原理的前提下,还可以做出若干改进和润饰,这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
Claims (10)
1.一种制备GM-CSF自身抗体的方法,其特征在于,包括如下步骤:将aPAP患者肺泡灌洗液过ProteinA吸附柱,采用pH 2.2-2.5的甘氨酸溶液洗脱,收集洗脱液即为肺泡灌洗液总抗体;将肺泡灌洗液总抗体过GM-CSF蛋白偶联的NHS柱,采用pH 2.0-3.0的甘氨酸溶液洗脱,待可检出峰后收集洗脱液,此洗脱液即为纯化的GM-CSF自身抗体。
2.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,GM-CSF蛋白偶联的NHS柱的制备方法包括如下步骤:将亲和蛋白凝胶NHS填料填充至亲和层析柱,活化液活化后用偶联液冲洗,将偶联液溶解的GM-CSF蛋白加入NHS柱进行偶联,封闭平衡后,即得GM-CSF蛋白偶联的NHS柱。
3.根据权利要求2所述的方法,其特征在于,所述活化液为pH值为3.0的1mM HCl;所述偶联液为0.2M NaHCO3和0.5M NaCl的混合液,偶联液的pH值为8.3。
4.根据权利要求2所述的方法,其特征在于,所述封闭为先用封闭液进行冲洗,洗脱液洗脱后再次用封闭液冲洗;所述封闭液为0.1M Tris-HCl和0.5MNaCl的混合液,封闭液的pH值为8.3;所述洗脱液为pH值2.2-2.5的甘氨酸-HCl溶液。
5.根据权利要求2所述的方法,其特征在于,所述GM-CSF蛋白为BL21菌株原核表达的GM-CSF抗原。
6.权利要求1-5任意一项所述方法制备的GM-CSF自身抗体。
7.权利要求6所述GM-CSF自身抗体在制备检测GM-CSF抗体试剂盒或在制备aPAP诊断试剂盒中的应用。
8.一种检测GM-CSF抗体或诊断aPAP的ELISA试剂盒,其特征在于,包括标准品,所述标准品为权利要求6所述GM-CSF自身抗体。
9.根据权利要求8所述的试剂盒,其特征在于,所述标准品的工作浓度为1μg/ml,按照1:50-1:200的浓度进行稀释使用。
10.根据权利要求8所述的试剂盒,其特征在于,还包括去除非特异结合的溶液,所述溶液为乙酸铵溶液。
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