Il presente protocollo prepara e valuta le proprietà fisiche, la risposta immunitaria e l'effetto protettivo in vivo di un nuovo vaccino adiuvante nanoemulsione.
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Articolo metodologico
Il presente protocollo prepara e valuta le proprietà fisiche, la risposta immunitaria e l'effetto protettivo in vivo di un nuovo vaccino adiuvante nanoemulsione.
I vaccini adiuvanti a nanoemulsione hanno attirato molta attenzione a causa delle loro piccole dimensioni delle particelle, dell'elevata stabilità termica e della capacità di indurre risposte immunitarie valide. Tuttavia, stabilire una serie di protocolli completi per valutare la risposta immunitaria di un nuovo vaccino adiuvante nanoemulsione è vitale. Pertanto, questo articolo presenta una procedura rigorosa per determinare le caratteristiche fisico-chimiche di un vaccino (mediante microscopia elettronica a trasmissione [TEM], microscopia a forza atomica [AFM] e diffusione dinamica della luce [DLS]), la stabilità dell'antigene e del sistema del vaccino (mediante un test di centrifuga ad alta velocità, un test di stabilità termodinamica, SDS-PAGE e western blot) e la risposta immunitaria specifica (IgG1, IgG2a e IgG2b). Utilizzando questo approccio, i ricercatori possono valutare accuratamente l'effetto protettivo di un nuovo vaccino adiuvante nanoemulsione in un modello murino di MRSA252 letale. Con questi protocolli, è possibile identificare l'adiuvante del vaccino nanoemulsione più promettente in termini di potenziale adiuvante efficace. Inoltre, i metodi possono aiutare a ottimizzare nuovi vaccini per lo sviluppo futuro.
Lo Staphylococcus aureus meticillino-resistente (MRSA) è un patogeno opportunista con uno dei più alti tassi di infezione in un'unità di terapia intensiva (ICU) reparti1, reparti di cardiologia e reparti ustionati in tutto il mondo. L'MRSA presenta alti tassi di infezione, mortalità e ampia resistenza ai farmaci, presentando grandi difficoltà nel trattamento clinico2. Nell'elenco delle priorità globali dei batteri resistenti agli antibiotici pubblicato dall'Organizzazione mondiale della sanità (OMS) nel 2017, l'MRSA è stato elencatonella categoria 3 più critica. È quindi urgentemente necessario un vaccino contro l'infezione da MRSA.
L'adiuvante di alluminio è stato utilizzato per lungo tempo e il meccanismo ausiliario adiuvante è relativamente chiaro, sicuro, efficace e ben tollerato4. Gli adiuvanti di alluminio sono attualmente un tipo di coadiuvante ampiamente utilizzato. Si ritiene generalmente che gli antigeni adsorbiti su particelle di sale di alluminio possano migliorare la stabilità e migliorare la capacità del sito di iniezione di assorbire gli antigeni, fornendo un buon assorbimento e un lento rilascio5. Attualmente, il principale svantaggio degli adiuvanti di alluminio è che mancano di un effetto adiuvante o mostrano solo un debole effetto adiuvante su alcuni antigeni candidati al vaccino6. Inoltre, gli adiuvanti di alluminio inducono reazioni di ipersensibilità IgE-mediate5. Pertanto, è necessario sviluppare nuovi adiuvanti per stimolare una risposta immunitaria più forte.
Gli adiuvanti di nanoemulsione sono sistemi di dispersione colloidale composti da olio, acqua, tensioattivi e cotensioattivi7. Inoltre, gli adiuvanti sono termodinamicamente stabili e isotropi, possono essere autoclavati o stabilizzati mediante centrifugazione ad alta velocità e possono formarsi spontaneamente in condizioni di preparazione blande. Diversi adiuvanti di emulsione (come la serie MF59, NB001-002, la serie AS01-04, ecc.) sono attualmente sul mercato o in fase di ricerca clinica, ma le loro dimensioni delle particelle sono superiori a 160 nm8. Pertanto, i vantaggi dei preparati medicinali su scala nanometrica (1-100 nm) (vale a dire, grande superficie specifica, piccola dimensione delle particelle, effetto superficiale, alta energia superficiale, effetto di piccole dimensioni ed effetto di tunneling quantistico macro) non possono essere pienamente sfruttati. Nel presente protocollo, è stato riportato che un nuovo adiuvante basato sulla tecnologia della nanoemulsione con una dimensione del diametro di 1-100 nm mostra una buona attività adiuvante9. Abbiamo testato la proteina di fusione del frammento attivo della subunità del vaccino di ricombinazione HI (mutante α-emolisina [Hla] e proteina di fusione attiva del frammento attivo della subunità N2 del fattore B della superficie dello ione Fe [IsdB]); Sono state stabilite una serie di procedure per esaminare le proprietà fisiche e la stabilità, valutare la sua risposta anticorpale specifica dopo somministrazione intramuscolare e testare l'effetto protettivo del vaccino utilizzando un modello di infezione sistemica murina.
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Gli esperimenti sugli animali sono stati condotti sulla base del manuale sull'uso e la cura degli animali da esperimento e sono stati approvati dal Comitato etico e benessere degli animali da laboratorio della Terza Università medica militare. Topi femmina Balb/c, di 6-8 settimane, sono stati utilizzati per il presente studio. Gli animali sono stati ottenuti da fonti commerciali (vedi Tabella dei materiali).
1. Preparazione della proteina dell'antigene MRSA HI
2. Preparazione del vaccino a nanoemulsione
3. Caratterizzazione fisica e stabilità del vaccino adiuvante nanoemulsione
4. Valutazione della risposta immunitaria degli anticorpi a questo vaccino dopo somministrazione intramuscolare
NOTA: I topi sono stati immunizzati mediante iniezione intramuscolare del vaccino nanoemulsione a seguito di un rapporto pubblicato11. Ai topi è stato somministrato PBS come controllo negativo. A 1 settimana dopo il completamento di tre vaccinazioni, il siero è stato raccolto dai topi11. I livelli sierici di IgG e delle sottoclassi di IgG1, IgG2a e IgG2b sono stati determinati quantitativamente mediante saggio di immunoassorbimento enzimatico (ELISA).
5. Valutazione degli effetti in vivo dei nuovi vaccini adiuvanti
NOTA: L'effetto protettivo di questo vaccino a nanoemulsione è stato valutato in un modello murino di MRSA252 letale ottenuto commercialmente (vedere Tabella dei materiali). Secondo i precedenti risultati del nostro gruppo di ricerca14, 1 x 108 unità formanti colonie (CFU)/topo è la dose migliore per valutare l'effetto protettivo del modello letale di infezione batterica MRSA252.
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È stato valutato il protocollo per la preparazione del vaccino adiuvante nanoemulsione e i test in vitro e in vivo di questo vaccino. TEM, AFM e DLS sono stati utilizzati per determinare le importanti caratteristiche del potenziale zeta e della dimensione delle particelle sulla superficie di questo campione (Figura 1). SDS-PAGE e western blotting hanno mostrato che la quantità di antigene nel precipitato e nel surnatante non si è degradata significativamente dopo la centrif...
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IsdB, una proteina di superficie ancorata alla parete cellulare batterica e regolata dal ferro, svolge un ruolo importante nel processo di ottenimento del ferro eme15. Hla, tossina alfa, è tra le tossine batteriche più efficaci conosciute nell'MRSA e può formare pori nelle cellule eucariotiche e interferire con l'adesione e le cellule epiteliali16. Nel nostro studio, una nuova proteina antigene MRSA di ricombinazione (HI) è stata costruita ed espressa con ...
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Gli autori dichiarano di non avere conflitti di interesse in questo lavoro.
Questa ricerca è stata supportata dal n. 2021YFC2302603 del National Key Research and Development Program of China, No. 32070924 e 32000651 del NSFC e No. 2019jcyjA-msxmx0159 del Natural Science Foundation Project Program di Chongqing.
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| Nome | Azienda | Numero di catalogo | Commenti |
|---|---|---|---|
| 5424-Piccola centrifuga ad alta velocitàFA-45-24-11 | Eppendorf, Germania | ||
| piastre a 96 pozzetti | Corning Incorporated, USA | CLS3922 | |
| AFM Dimension FastScan | BRUKER, Germania | ||
| Lampada ad alcool | Shenzhen Yibaxun Technology Co., Cina | YBS-AA-11408 | |
| Balb/c mouse | Beijing HFK Bioscience Co. Ltd. | ||
| BCIP/NBT | Fuzhou Maixin Biotechnology Development Company, Cina | Lettore di micropiastre BCIP/NBT | |
| Bio-Rad 6.0 | Bio-Rad Laboratories Incorporated Limited Co., CA, USA | null | |
| BL21 Competent Cell | Merck millipore, Germania | 70232-3CN | |
| BSA-100G | Sigma-Aldrich, USA | B2064-100G | |
| Centrifuga 5810 R | Eppendorf, Germania | ||
| Coomassie blu brillante G-250 soluzione di colorazione | MIKX, Cina | DB236 | |
| Soluzione di decolorazione | BOSTER, Cina | AR0163-2 | |
| Coltivatore a temperatura eretta con elettroriscaldamento HH-B11-420 | Shanghai Yuejin Medical Device Factory, Cina | null | |
| Apparecchio per elettroforesi | Beijing Liuyi Instrument Factory, Cina | DYCZ-25D | |
| Immagine del gel | Tanon, USA | nullo | |
| Glutatione-Sefarosio Resina GST | Mei5bio, Cina | resina | |
| H2SO4 | Chengdu KESHI Chemical Co., LTD, Cina | 7664-93-9 | |
| HI proteina ricombinante | Terza Università Medica Militare, Cina | 110-27-0 | |
| HRP - Capra anti-topo IgG | Biodragon, Cina | BF03001 | |
| HRP- Capra anti-topo IgG1 | Biodragon, Cina | BF03002R | |
| HRP- Capra anti-topo IgG2a | Biodragon, Cina | BF03003R | |
| HRP- Capra anti-topo IgG2b | Biodragon, Cina | BF03004R | |
| Ciclo di inoculazione | Haimen Feiyue Co., LTD, Cina | YR-JZH-1UL | |
| Cloni IsdB e Hla | Shanghai Jereh Biotechnology Co, Cina | null | |
| Noce moscata isopropilica (adiuvante farmaceutico) | SEPPIC, Francia | null | |
| isopropil- β-D-1-mercaptogalactopiranoside | fdbio, Cina | FD3278-1 | |
| LB brodo coltura-medium | Pechino AOBOX Biotechnology Co., LTD, Cina | 02-136 | |
| Lampada per fisioterapia a | Guangzhou Runman Medical Equipment Co., Cina | 7600 | |
| Centrifuga refrigerata a bassa temperatura | Eppendorf, Germania... | ||
| Malvern NANO ZS | Malvern Instruments Ltd., Regno Unito | null | |
| MH (A) medio | Beijing AOBOX Biotechnology Co., LTD, Cina | 02-051 | |
| MH (B) medio | Beijing AOBOX Biotechnology Co., LTD, Cina | 02-052 | |
| Micro piastra lavatrice 405 LSRS | Bio Tek Instruments, Inc Highland Park,USA | null | |
| Mini-TBC Compact Film Transfer Instrument | BeiJingDongFangRuiLi Co.,LTD,China | 1658030 | |
| MMC packing | TOSOH(SHANGHAI)CO.,LTD | ||
| MRSA252 | USA, ATCC | null | |
| Nanodrop spettrofotometro ultravioletto | Thermo Scientific, USA | null | |
| New FlashTM Protein any KD PAGE Kit gel per elettroforesi proteica | DAKEWE, Cina | 8012011 | |
| PBS | biosharp, Cina | null | |
| PCR, Amplifier | Thermal Cycler, USA | plasmide | |
| pGEX-target | Shanghai Jereh Biotechnology Co, Cina | B3528G | |
| Acido fosfotungstico | G-CLONE, Cina | Pipetta CS1231-25g | |
| Eppendorf, Germania | |||
| olio di ricino poliossietilato (adiuvante farmaceutico) | Aladdin, Cina | K400327-1kg | |
| Anticorpo primario | Laboratorio fatto in casa:da topi immunizzati con siero positivo | nullo | Vedere il riferimento 11 per i dettagli |
| glicole propilenico (adiuvante farmaceutico) | Sigma-Aldrich, USA | P4347-500ML | |
| Marcatore proteico | Thermo Scientufuc, USA | 26616 | |
| MEMBRANA DI TRASFERIMENTO PVDF | Invitrogen, USA | 88518 | |
| Microscopio elettronico a scansione | JEOL, Giappone | JSM-IT800 | |
| Pentobarbital di sodio | Merck, Germania | Tc-P8411 | |
| Talos L120C TEM | Thermo Fisher, USA | TMB nullo | |
| TIAN GEN, Cina | PA107-01 | ||
| Kit tartaruga | Xiamen Bioendo Technology Co., LTD | ES80545 | |
| Tween-20 | Macklin, Cina | 9005-64-5 |
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