Articolo metodologico

Affinità cellulare dell'emulsione stabilizzata dalle particelle per aumentare l'internalizzazione dell'antigene

DOI:

10.3791/64406

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2 settembre 2022

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1Graduate School of Bio-Applications and Systems Engineering, Tokyo University of Agriculture and Technology, 2Institute of Global Innovation Research, Tokyo University of Agriculture and Technology, 3State Key Laboratory of Biochemical Engineering, Institute of Process Engineering, Chinese Academy of Sciences, 4University of Chinese Academy of Sciences

* These authors contributed equally

In questo articolo

Sommario

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Per progettare razionalmente adiuvanti efficienti, abbiamo sviluppato l'emulsione Pickering stabilizzata con nanoparticelle di acido polilattico e co-glicolico (PNPE). Il PNPE possedeva una morbidezza unica e un'interfaccia idrofobica per un potente contatto cellulare e offriva un carico di antigene ad alto contenuto, migliorando l'affinità cellulare del sistema di consegna alle cellule presentanti l'antigene e inducendo un'internalizzazione efficiente degli antigeni.

Abstract

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L'affinità cellulare delle micro / nanoparticelle è la precondizione per il riconoscimento cellulare, l'assorbimento cellulare e l'attivazione, che sono essenziali per la somministrazione di farmaci e la risposta immunitaria. Il presente studio è nato dall'osservazione che gli effetti della carica, delle dimensioni e della forma delle particelle solide sull'affinità cellulare sono solitamente considerati, ma raramente ci rendiamo conto del ruolo essenziale della morbidezza, del fenomeno di ristrutturazione dinamica e della complessa interazione di interfaccia nell'affinità cellulare. Qui, abbiamo sviluppato l'emulsione Pickering stabilizzata con nanoparticelle (PLGA) con acido poli-lattico-co-glicolico (PLGA) che ha superato le carenze delle forme rigide e simulato la flessibilità e la fluidità dei patogeni. È stato messo a punto un metodo per testare l'affinità del PNPE con le superfici cellulari ed elaborare la successiva internalizzazione da parte delle cellule immunitarie. L'affinità del PNPE con le vescicole extracellulari bio-mimetiche (bEV) - la sostituzione delle cellule dendritiche del midollo osseo (BMDC) - è stata determinata utilizzando una microbilancia a cristalli di quarzo con monitoraggio della dissipazione (QCM-D), che ha permesso il monitoraggio in tempo reale dell'adesione dell'emulsione cellulare. Successivamente, il PNPE è stato utilizzato per fornire l'antigene (ovalbumina, OVA) e l'assorbimento degli antigeni da parte dei BMDC è stato osservato utilizzando il microscopio a scansione laser confocale (CLSM). Risultati rappresentativi hanno mostrato che il PNPE ha immediatamente diminuito la frequenza (ΔF) quando ha incontrato i bEV, indicando una rapida adesione e un'alta affinità del PNPE ai BMDC. PNPE ha mostrato un legame significativamente più forte alla membrana cellulare rispetto alle microparticelle PLGA (PMP) e all'adiuvante AddaVax (indicato come nano-emulsione stabilizzata con tensioattivo [SSE]). Inoltre, a causa della maggiore affinità cellulare con gli immunociti attraverso cambiamenti di curvatura dinamica e diffusioni laterali, l'assorbimento dell'antigene è stato successivamente potenziato rispetto alle PMP e all'ESS. Questo protocollo fornisce approfondimenti per la progettazione di nuove formulazioni con elevata affinità cellulare e internalizzazione efficiente dell'antigene, fornendo una piattaforma per lo sviluppo di vaccini efficienti.

Introduzione

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Per combattere le malattie epidemiche, croniche e infettive, è imperativo sviluppare coadiuvanti efficaci per le vaccinazioni profilattiche e terapeutiche 1,2. Idealmente, gli adiuvanti dovrebbero possedere un'eccellente sicurezza e attivazione immunitaria 3,4,5. Si ritiene che l'assorbimento e il processo efficaci degli antigeni da parte delle cellule presentanti l'antigene (APC) siano una fase essenziale nelle cascate di segnalazione a valle e nell'inizio della risposta immunitaria 6,7,8....

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Protocollo

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Tutti i metodi descritti in questo protocollo sono stati approvati dall'Istituto di ingegneria di processo, Accademia cinese delle scienze. Tutti gli esperimenti sugli animali sono stati eseguiti in stretta conformità con i regolamenti per la cura e l'uso degli animali da laboratorio e le linee guida per la revisione etica degli animali (Cina, GB / T35892-2018).

1. Preparazione e caratterizzazione di nanoparticelle PLGA

  1. Preparazione di nanoparticelle di PLGA (PNP)
    1. Aggiungere 0,5 g di alcool polivinilico (PVA) a 120 ml di acqua deionizzata a 90 °C e mescolare fino a completa dissoluzione per preparare la sol....

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Risultati

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Per ottenere il PNPE è stata utilizzata una semplice sonificazione in un'unica fase. In primo luogo, abbiamo preparato PNP uniformi da utilizzare come stabilizzatore solido (Figura 1A). La morfologia delle PNP è stata osservata attraverso SEM, mostrando che sono per lo più uniformi e sferiche (Figura 1B). La dimensione idrodinamica e il potenziale zeta delle formulazioni sono stati rilevati tramite DLS. Il diametro dei PNP era 187,7 ± 3,5 nm e il potenz.......

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Discussione

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Abbiamo sviluppato un'emulsione olio/acqua stabilizzata con nanoparticelle PLGA come sistema di rilascio per una maggiore internalizzazione dell'antigene. Il PNPE preparato possedeva una superficie densamente imballata per supportare il punto di atterraggio e una morbidezza e fluidità uniche per un potente contatto cellulare con la membrana cellulare immunitaria. Inoltre, l'interfaccia olio/acqua offriva un carico di antigene ad alto contenuto e il PLGA anfifilico conferiva al PNPE un'elevata stabilità per il trasporto d.......

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Dichiarazioni

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Gli autori non dichiarano conflitti di interesse.

Ringraziamenti

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Questo lavoro è stato supportato dal progetto sostenuto dal National Key Research and Development Program of China (2021YFE020527, 2021YFC2302605, 2021YFC2300142), From 0 to 1 Original Innovation Project of Basic Frontier Scientific Research Program of Chinese Academy of Sciences (ZDBS-LY-SLH040), la Fondazione per i gruppi di ricerca innovativi della National Natural Science Foundation of China (Grant No. 21821005).

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Materiali

Elenco dei materiali utilizzati in questo articolo
NomeAziendaNumero di catalogoCommenti
AddVaxInvivoGenVac-adx-10
Filtro cellulareBiosharpBS-70-CS70 μ m
Microscopio a scansione laser confocale (CLSM)NikonA1
Cy3 NHS EsterYEASEN40777ES03
DAPI Soluzione coloranteBeyotimeC1005
Siero fetale bovino (FBS)Gibco16000-044
FITC FalloidinaSolarbioCA1620
Mastersizer 2000 Analizzatore granulometricoMalvern
Micro BCAThermo Science23235
Attrezzatura per l'emulsione della membranaZhongke Senhui Microsphere TechnologyFM0201/500M
Mini-estrusoreAvanti Polar Lipids, Inc
NANO ZSMalvernJSM-6700F
Membrane in policarbonatoAvanti Polar Lipids,
Poly (acido lattico-co-glicolico) (PLGA)Sigma-Aldrich26780-50-7Mw 7.000-17.000
Soluzione di poli-L-lisinaSolarbioP2100
Poly (alcool vinilico) (PVA)Sigma-Aldrich9002-89-5
QSense Sensore di biossido di silicioBiolin ScientificQSX 303Rugosità superficiale < 1 nm RMS
Microbilancia con cristalli di quarzoBiosharpQ-SENSE E4
RPMI Medium 1640 baseGibcoC22400500BTL-Glutammina, 25 mM HEPES
Microscopia elettronica a scansione (SEM)JEOLJSM-6700F
SqualeneSigma-Aldrich111-02-4
Kit di analisi delle proteine Inc

Riferimenti

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,
  1. Ma, G., Gu, Z., Wei, W. Advanced vaccine delivery. Advanced Drug Delivery Reviews. 183, 114170(2022).
  2. Sharma, J., Carson, C. S., Douglas, T., Wilson, J. T., Joyce, S. Nano-particulate platforms for vaccine delivery to enhance antigen-specific cd8(+) t-ce....

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Pickering EmulsionPLGA NanoparticlesBone Marrow Dendritic CellsConfocal MicroscopyQuartz Crystal MicrobalanceAntigen UptakeVaccine Formulation

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