本プロトコルは、新規ナノエマルジョンアジュバントワクチンの物理的特性、免疫応答、および インビボ 防御効果を調製および評価する。
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本プロトコルは、新規ナノエマルジョンアジュバントワクチンの物理的特性、免疫応答、および インビボ 防御効果を調製および評価する。
ナノエマルジョンアジュバントワクチンは、その小さな粒子サイズ、高い熱安定性、および有効な免疫応答を誘導する能力のために広く注目を集めている。しかし、新しいナノエマルジョンアジュバントワクチンの免疫応答を評価するための一連の包括的なプロトコルを確立することが不可欠です。したがって、この記事では、ワクチンの物理化学的特性(透過型電子顕微鏡[TEM]、原子間力顕微鏡[AFM]、および動的光散乱[DLS]による)、ワクチン抗原およびシステムの安定性(高速遠心分離試験、熱力学的安定性試験、SDS-PAGE、およびウェスタンブロットによる)、および特異的免疫応答(IgG1、 IgG2a、およびIgG2b)。このアプローチを使用して、研究者は、致死MRSA252マウスモデルにおける新規ナノエマルジョンアジュバントワクチンの保護効果 を正確に評価することができる。これらのプロトコルにより、有効なアジュバントの可能性の観点から最も有望なナノエマルジョンワクチンアジュバントを同定することができる。さらに、この方法は、将来の開発のために新しいワクチンを最適化するのに役立ちます。
メチシリン耐性 黄色ブドウ球菌 (MRSA)は、世界中の集中治療室(ICU)病棟1、心臓病科、および火傷科で最も高い感染率の1つである日和見病原体です。MRSAは感染率、死亡率が高く、薬剤耐性が広く、臨床治療において大きな困難を示しています2。2017年に世界保健機関(WHO)が発表した抗生物質耐性菌のグローバル優先リストでは、MRSAは最も重要なカテゴリー3にリストされました。したがって、MRSA感染に対するワクチンが緊急に必要とされています。
アルミニウムアジュバントは長い間使用されており、アジュバント補助メカニズムは比較的明確で、安全で、効果的で、忍容性が良好です4。アルミニウムアジュバントは、現在広く使用されているタイプのアジュバントである。一般に、アルミニウム塩粒子に吸着された抗原は、安定性を改善し、注射部位が抗原を取り込む能力を高め、良好な吸収と徐放を提供すると考えられています5。現在、アルミニウムアジュバントの主な欠点は、アジュバント効果を欠くか、またはいくつかのワクチン候補抗原に対して弱いアジュバント効果しか示さないことである6。さらに、アルミニウムアジュバントはIgEを介した過敏反応を誘導します5。したがって、より強力な免疫応答を刺激するための新規アジュバントを開発する必要があります。
ナノエマルジョンアジュバントは、油、水、界面活性剤、および共界面活性剤7で構成されるコロイド分散系である。さらに、アジュバントは熱力学的に安定で等方性であり、オートクレーブ処理または高速遠心分離による安定化が可能で、穏やかな調製条件下で自発的に形成することができます。いくつかのエマルジョンアジュバント(MF59、NB001-002シリーズ、AS01-04シリーズなど)が現在市場に出回っているか、臨床研究段階にありますが、それらの粒子サイズは160nmを超えています8。したがって、ナノスケール(1〜100 nm)の医薬品の利点(すなわち、大きな比表面積、小さな粒子サイズ、表面効果、高い表面エネルギー、小さなサイズの効果、およびマクロ量子トンネル効果)を十分に活用することはできません。本プロトコールでは、直径サイズ1〜100nmのナノエマルジョン技術に基づく新規アジュバントが良好なアジュバント活性を示すことが報告されている9。組換えサブユニットワクチン抗原タンパク質HI(α-ヘモリシン変異体[Hla]およびFeイオン表面決定因子B[IsdB]サブユニットN2活性断片融合タンパク質)をテストしました。物性や安定性の検討、筋肉内投与後の特異的抗体応答の評価、マウス全身感染モデルを用いたワクチンの防御効果の試験など、一連の手順を確立した。
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動物実験は、実験動物の使用と管理に関するマニュアルに基づいて行われ、第三軍事医科大学の実験動物福祉倫理委員会によって承認されました。6〜8週齢の雌Balb / cマウスを本研究に使用しました。動物は商業的な情報源から入手した( 材料表を参照)。
1. MRSA HI抗原タンパク質の調製
2.ナノエマルジョンワクチンの調製
3.ナノエマルジョンアジュバントワクチンの物理的特性と安定性
4.筋肉内投与後のこのワクチンに対する抗体免疫応答の評価
注:マウスは、公表された報告11に続いてナノエマルジョンワクチンの筋肉内注射によって免疫された。マウスには陰性対照としてPBSを投与した。3回の免疫が終了した1週間後に、マウス11から血清を採取した。IgGおよびIgG1、IgG2a、およびIgG2bのサブクラスの血清レベルは、酵素結合免疫吸着アッセイ(ELISA)によって定量的に決定されました。
5. 新規アジュバントワクチンの 生体内 効果の評価
注:このナノエマルジョンワクチンの保護効果は、商業的に得られた致死MRSA252マウスモデルで評価されました( 材料表を参照)。私たちの研究グループ14の以前の結果によると、1 x 108 コロニー形成単位(CFU)/マウスは、細菌感染の致死モデルの防御効果を評価するのに最適な用量MRSA252。
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ナノエマルジョンアジュバントワクチンを調製するためのプロトコル、ならびにこのワクチンのインビトロおよびインビボ試験を評価した。TEM、AFM、およびDLSを使用して、このサンプルの表面のゼータ電位と粒子サイズの重要な特性を決定しました(図1)。SDS-PAGEとウェスタンブロッティングでは、遠心分離後、沈殿物と上清中の抗原量が有意に分解されず、ワクチンが構造的に無傷で特異的で免疫原性があることが示されました(図2)。ナノエマルジョンアジュバントワクチンは、総IgG、IgG1、およびIgG2a抗体価を有意に増加させた。ワクチンの免疫原性は有意に改善された(図3A-C)。抗原群の450 nmにおける血清IgG2b OD値が最も高かった(1:500 PBSで希釈)(図3D)。致死MRSA252マウスモデル...
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細菌の細胞壁に固定され、鉄で調節された表面タンパク質であるIsdBは、ヘム鉄15を得るプロセスにおいて重要な役割を果たします。アルファ毒素であるHlaは、MRSAで知られている最も効果的な細菌毒素の1つであり、真核細胞に細孔を形成し、接着および上皮細胞を妨害する可能性があります16。本研究では、IsdBとHlaの抗原遺伝子をベースに、遺伝子工学技術を用いて新規組換えMRSA抗原タンパク質(HI)を構築し、発現させました。次に、低エネルギー乳化法によるナノエマルジョンワクチンを開発し、このワクチンの安定性と有効性を評価しました。例えば、生体内での長期安定性、構造、形状、吸収、効果などのいくつかの特性は、エマルション液滴7の大きさに大きく影響される。結果は、粒子サイズが、インビボでのナノエマルジョンの輸送および抗原提示細胞によるそれらの食作用に影響を及ぼす重要な因子であることを示した
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著者は、この作業に利益相反がないことを宣言します。
この研究は、中国の国家重点研究開発プログラムのNo.2021YFC2302603、NSFCの第32070924および32000651、および重慶の自然科学財団プロジェクトプログラムのNo.2019jcyjA-msxmx0159によってサポートされました。
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| 名前 | 会社 | カタログ番号 | コメント |
|---|---|---|---|
| 5424-小型高速遠心分離機FA-45-24-11 | ドイツ・エッペンドルフ | ||
| 96ウェルプレート | Corning Incorporated, USA | CLS3922 | |
| AFM Dimension FastScan | BRUKER, Germany | ヌル | |
| アルコールランプ | 深センYibaxunテクノロジー株式会社、中国 | YBS-AA-11408 | |
| Balb / cマウス | 北京HFKバイオサイエンス株式会社 | ||
| BCIP/NBT | 福州Maixinバイオテクノロジー開発会社、中国 | BCIP/NBT | |
| Bio-Rad 6.0 マイクロプレートリーダー | Bio-Rad Laboratories Incorporated Limited Co., CA, USA | null | |
| BL21 コンピテントセル | Merck millipore,ドイツ | 70232-3CN | |
| BSA-100G | Sigma-Aldrich, USA | B2064-100G | |
| 遠心分離機5810 R | エッペンドルフ、ドイツ | ||
| Coomassie明るい青色G-250染色液 | MIKX、中国 | DB236 | |
| 脱色液 | BOSTER、中国 | AR0163-2 | |
| 電気加熱常温耕運機HH-B11-420 | 上海Yuejin医療機器工場、中国 | ヌル | |
| 電気泳動装置 | 北京Liuyi機器工場、中国 | DYCZ-25D | |
| ゲル画像 | タノン、米国 | ヌル | |
| グルタチオン-セファロース樹脂GST | Mei5bio、中国 | アフィニティークロマトグラフィー樹脂 | |
| H2SO4 | 成都KESHI化学有限公司、中国 | 7664-93-9HI | |
| 組換えタンパク質 | 第三軍事医科大学、中国 | 110-27-0 | |
| HRP - ヤギ抗マウスIgG | バイオドラゴン、中国 | BF03001 | |
| HRP - ヤギ抗マウスIgG1 | ドラゴン、中国 | BF03002R | |
| HRP - ヤギ抗マウスIgG2a | バイオドラゴン、中国 | BF03003R | |
| HRP - ヤギ抗マウスIgG2b | バイオドラゴン、中国 | BF03004R | |
| 接種ループ | 海門Feiyue Co.、LTD、中国 | YR-JZH-1UL | |
| IsdBおよびHLAクローン | 上海ジェレバイオテクノロジー株式会社、中国 | ヌル | |
| イソプロピルナツメグ(医薬品アジュバント) | SEPPIC、フランス | ヌル | |
| イソプロピル-&β;-D-1-メルカプトガラクトピラノシド | fdbio、中国 | FD3278-1 | |
| LBブイヨン培養培地 | 北京AOBOXバイオテクノロジー株式会社、中国 | 02-136 | |
| Lnfrared理学療法ランプ | 州Runman医療機器有限公司、中国 | 7600 | |
| 低温冷蔵遠心分離機 | エッペンドルフ、ドイツ | null | |
| Malvern NANO ZS | Malvern Instruments Ltd., UK | null | |
| MH(A) medium | Beijing AOBOX Biotechnology Co., LTD,China | 02-051 | |
| MH(B) medium | Beijing AOBOX Biotechnology Co., LTD,China | 02-052 | |
| マイクロプレート洗浄機 405 LSRS | Bio Tek Instruments,Inc Highland パーク、米国 | ヌル | |
| Mini-TBCコンパクトフィルム転写装置 | BeiJingDongFangRuiLi Co.、LTD、中国 | 1658030 | |
| MMCパッキング | TOSOH(SHANGHAI)CO.、LTD | ||
| 0022818 MRSA252 | 米国、ATCC | ヌル | |
| Nanodrop紫外線分光光度計 | サーモサイエンティフィック、米国 | ヌル | |
| New FlashTMタンパク質任意のKDページタンパク質電気泳動ゲルキット | DAKEWE、中国 | 8012011 | |
| PBS | バイオシャープ、中国 | ヌル | |
| PCR、アンプ | サーマルサイクラー、米国 | ヌル | |
| pGEX標的遺伝子組換えプラスミド | 上海Jerehバイオテクノロジー株式会社、中国 | B3528G | |
| リンタングステン酸 | G-CLONE、中国 | CS1231-25g | |
| ピペット | エッペンドルフ、ドイツ | ||
| ポリオキシエチル化ヒマシ油(医薬品アジュバント) | アラジン、中国 | K400327-1kg | |
| 一次抗体 | 実験室自作:血清ヌル陽性の免疫マウスから | 参考文献11を参照してください | |
| プロピレングリコール(医薬品アジュバント) | Sigma-Aldrich、米国 | P4347-500ML | |
| タンパク質マーカー | Thermo Scientufuc、米国 | 26616 | |
| PVDF Transfer membrane | Invitrogen,USA | 88518 | |
| 走査型電子顕微鏡 | 日本電子 | JSM-IT800 | |
| Sodium pentobarbital | Merck,Germany | Tc-P8411 | |
| Talos L120C TEM | Thermo Fisher, USA | null | |
| TMB color solution | TIAN GEN, China | PA107-01 | |
| タートルキット | 厦門Bioendoテクノロジー株式会社ES80545 | ||
| Tween-20 | クリン、中国 | 9005-64-5 |
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