実験的な人間の肺炎球菌キャリッジ
2013年2月15日
実験的な人間の肺炎球菌キャリッジ、キャリッジの自然なモデルとワクチン開発で使用するための潜在的なモデルを提供しています。この技術は貴重まだ複雑で、人間に病原体を導入することにより、臨床的リスクを伴います。私たちは詳細なプロトコルを開発した。
この手順の目的は、実験的なヒト肺炎球菌のキャリアを確立することです。これは、最初に接種物中の細菌を希釈して定量することによって達成されます。2 番目のステップでは、ボランティアに肺炎連鎖球菌を鼻腔内に接種します。
次に、ボランティアは接種後2日目、7日目、14日目に鼻を洗います。最後に、古典的な微生物学を使用して、ボランティアが接種された占有者を運んでいるかどうかを判断します。最終的に、実験的なヒト肺炎球菌キャリッジは、この安全で再現性のある方法を使用して取得できます。
既存のマウスのキャリッジモデルに対するこの技術の主な利点は、この技術が肺炎球菌の自然宿主であるヒトのキャリッジのモデルを提供することです。さらに、この方法は、防御の免疫学的相関関係は何かなど、肺炎球菌領域の主要な質問に答えるのに役立ちます。キャリッジの免疫効果と、鼻咽頭ニッチの病原体に対する宿主圧の影響は何ですか?
この技術の応用には、新規肺炎球菌ワクチンを選択する方法としての使用が含まれます。当社は、ワクチンによる免疫の代理として、運送の防止を利用する予定です。臨床技術を実演するのは、シスター・アンジー・ライトと担当看護師のデビッド・ショーです。
予定されているボランティア予防接種の予約の30分前に、マイナス80°Cの冷凍庫から取り出した接種ストックチューブを使用します。次に、マイクロ遠心分離機で接種材料を 17 、 000 回で 3 分間回転させます。Gは、チューブが回転している間に、摂氏37度のインキュベーターでいくつかの血液寒天プレートを温めます。
次に、遠心分離機の接種物からブロスセートを取り出し、ペレットを1ミリリットルの生理食塩水で洗浄します。遠心分離と洗浄のステップを繰り返します。所望の接種濃度に対して希釈設定を行い、次いで接種中の細菌の量をマイルおよびミスラのような方法で定量する。
成長したコロニーは翌日見えるようになります。接種物をボランティアに持って行き、ボランティアは半横臥位で快適に座る必要があります。次に、P 200パープと滅菌フィルターチップを使用します。
接種物の100マイクロリットルをパーペの先端に引き込み、先端を鼻腔のすぐ内側に挿入します。円を描くように接種液をゆっくりと鼻粘膜に排出します。ピペットの先端を後ろに置きすぎると、接種物が喉を流れ落ちます。
他の鼻道に対して接種を繰り返して、細菌が血流に入るのを防ぎます。ピペットで粘膜を乱さないように注意してください。次に、ボランティアに半横臥位に10分間留まらせて、細菌が粘膜全体に分散するのを待ちます。
ボランティアに接種物を投与した後、研究室で細菌の定量を繰り返します。次に、チューブに日付と接種量をラベル付けし、接種材料を摂氏マイナス80度で保管します。鼻洗浄を開始する前に、ボランティアに頭を垂直から30度後ろに傾けて快適に座ってもらいます。
次に、ボランティアに深呼吸をしてもらい、舌を口蓋に対して上下に押し付けます。このポジションが達成されたら、ボランティアに合図を送ってもらいます。次に、鼻腔を20ミリリットルの生理食塩水で4回洗い、一度に5ミリリットルの生理食塩水を前鼻腔に排出します。
ボランティアにすぐに前かがみになり、鼻からホイルボウルに素早く息を吐き出し、5ミリリットルの生理食塩水がフラッシュされるたびに液体を排出します。4つの20ミリリットルで鼻腔を洗浄した後、収集したすべてのサンプルを遠心分離チューブにまとめます。次に、ボランティアの鼻洗浄サンプルを3、345倍G.Removeで10分間遠心分離し、摂氏マイナス80度でラベル付きのeinorチューブに1ミリリットルのアリコートとして保存します。
ペレットに100マイクロリットルのSTGG培地を加えて十分に混合し、チューブ内の総量を決定します。次のプレートでは、再懸濁したペレットを20マイクロリットルの滴下し、ゲンタマイシンを含む血液寒天プレートに滴下し、プレート全体に縞模様を塗ります。鼻洗浄液が接種後の場合は、再懸濁ペレットを含むSTGGの10マイクロリットルを使用してください。.
マイルズ法とミスラ法による細菌定量のためには、さらに800マイクロリットルのSTGGを鼻洗浄チューブに加え、十分に混合します。次に、25マイクロリットルのSTGG細菌細胞溶液を別の血液寒天プレートに、25マイクロリットルをチョコレート寒天プレートにプレートし、両方のプレート全体をストリーキングします。次に、残りの細菌を2つのクライオバイアルでマイナス80°Cで凍結します。
摂氏37度のプレートを5%二酸化炭素で一晩インキュベートします。翌日、プレートに肺炎球菌やその他の呼吸器系病原体がないか調べます。鼻洗浄剤を接種した血液寒天プレートは、読みにくい場合があります。
この画像は、肺炎球菌がはっきりと見える読みやすいプレートの例を示しています。ただし、このプレートには多くの共コロニー形成植物が含まれているため、すべての予約で肺炎球菌が存在するかどうかを判断するのがより困難になります。ボランティアは、上気道の症状がある場合はそれを説明するように求められ、保因者と非保因者との比較が強調されました。
最近肺炎球菌の接種を受けた145人のうち、28人がこの表にまとめられているように症状を訴えました。これらの志願者のうち8人はキャリアであり、20人はそうではありませんでした。すべての苦情は、外部の安全委員会によって検討され、完全な調査が行われました。
肺炎球菌性疾患に起因する症状はありませんでした。最も一般的な症状は、喉の痛み、鼻づまり、インフルエンザのような病気でした。この手順を試みる際には、特にボランティアの安全のために、方法のすべてのステップをカバーする非常に徹底的な安全計画を立てることが重要です。
このビデオを見た後、実験的なヒト肺炎球菌のキャリッジを確立する方法と、鼻洗浄剤を使用してキャリッジを検出する方法を十分に理解しているはずです。
概要
この記事では、ワクチン開発に有用なモデルである実験的ヒト肺炎球菌保菌の確立に関する詳細なプロトコルを紹介しています。この方法は、Streptococcus pneumoniaeの鼻腔内接種と、その後の鼻腔洗浄によるモニタリングを含みます。
主要な研究構成要素
科学の分野
- 微生物学
- 免疫学
- ワクチン開発
背景
- 実験的ヒト肺炎球菌保菌は、肺炎球菌感染の研究に自然なモデルとなります。
- この技術は、ヒトに病原体を導入することで臨床的リスクをもたらします。
- この技術は、自然宿主で病原体を研究することで、マウスモデルに比べて利点があります。
- 肺炎球菌研究の主要な問いにこのモデルを用いて答えることができます。
研究目的
- ヒトにおける肺炎球菌保菌を誘導するための安全で再現可能な方法を確立すること。
- 保護の免疫学的相関と保菌が宿主に与える影響を調査すること。
- 新しい肺炎球菌ワクチンの選択を容易にすること。
使用された方法
- 希釈と定量による細菌接種液の調製。
- Streptococcus pneumoniaeを用いたボランティアへの鼻腔内接種。
- 保菌をモニタリングするための指定された間隔での鼻腔洗浄。
- 接種された細菌の存在を確認するための微生物学的分析。
主要な結果
- ボランティアでの肺炎球菌保菌の成功的な確立。
- モニタリングにより、一部のボランティアに一般的な上気道症状が確認されました。
- 徹底的な調査により、肺炎球菌疾患に起因する症状は確認されませんでした。
- 手順全体を通じて安全性プロトコルが強調されました。
結論
- この方法は、ヒトにおける肺炎球菌保菌の研究のための信頼できるモデルを提供します。
- この方法は、肺炎球菌免疫に関する重要な質問に答えるのに役立ちます。
- 将来の応用には、保菌予防に基づく新しいワクチンの評価が含まれます。
よくある質問
Executive Industry Relevance
Establishing experimental human pneumococcal carriage provides a natural host model to evaluate vaccine candidates by measuring prevention of colonization as a surrogate for protective immunity. This approach supports early de-risking of novel pneumococcal vaccines by linking immunological responses to carriage blockade in humans, informing go/no-go decisions before costly efficacy trials. The model enables mechanistic insight into host-pathogen interactions in the nasopharyngeal niche, enhancing predictive confidence in translational outcomes.
Strategic Applications in Biopharma R&D
Early Discovery & Target Validation
- Scientific Value: Interrogates therapeutic hypotheses by assessing whether vaccine-induced immunity prevents pneumococcal colonization in humans.
- Operational Value: Enables functional validation of antigen targets through direct measurement of carriage reduction post-immunization.
- Predictive Value: Supports portfolio triage by identifying candidates that demonstrate biological activity in the relevant human niche.
Screening & Assay Development
- Scientific Value: Prepares standardized, reproducible human-derived samples for downstream immunological and microbiological assays.
- Operational Value: Establishes quantitative carriage detection via nasal wash and culture-based methods, enabling consistent readouts across studies.
- Platform Readiness: Facilitates assay standardization and scalability for evaluating multiple vaccine candidates under controlled conditions.
Translational & Preclinical Research
- Translational Continuity: Bridges preclinical findings to human relevance by testing vaccine effects in the natural host of S. pneumoniae.
- Mechanistic De-risking: Clarifies immunological correlates of protection and the impact of host pressure on pathogen dynamics in the nasopharynx.
- Risk-Adjusted Advancement: Informs decisions on vaccine progression based on carriage prevention efficacy and safety monitoring.
Pipeline & Workflow Integration
The EHPC model fits within the discovery continuum from target validation through lead identification to preclinical support, offering a human-relevant checkpoint prior to large-scale field trials.
- Discovery Biology: Supports hypothesis testing on vaccine-induced immunity and its effect on pneumococcal colonization in the human nasopharynx.
- Screening: Delivers assay-ready biological samples with standardized inoculation and wash protocols for reproducible carriage detection.
- Analytics: Enables quantitative microbiological readouts (CFU/mL) from nasal washes to compare vaccine and control groups.
- Translational Research: Connects immunological findings to preclinical models by validating mechanisms of carriage inhibition in humans.
- Enterprise Reuse: Serves as a reusable platform for iterative evaluation of vaccine candidates across serotypes and formulations.
Operational & Enterprise Impact
- Scientific Value: Provides predictive confidence in vaccine efficacy by demonstrating prevention of carriage in the natural human host.
- Operational Value: Ensures reproducibility through standardized inoculum preparation, volunteer monitoring, and nasal wash sampling.
- Strategic Value: Improves go/no-go decisions by reducing biological uncertainty in early vaccine evaluation.
- Portfolio Impact: Enables risk-adjusted prioritization of candidates based on human carriage prevention data.
Implementation Considerations
- Requires expertise in clinical volunteer management, microbiological techniques, and biosafety protocols.
- Dependent on controlled laboratory infrastructure for bacterial quantification, anaerobic culture, and sample storage at −80°C.
- Necessitates cross-team standardization between clinical, microbiological, and immunological units for consistent sample handling.
- Involves adaptation considerations when assessing different pneumococcal serotypes or vaccine-induced immune responses.
- Involves practical limitations including volunteer recruitment complexity, symptom monitoring burden, and carriage detection sensitivity thresholds.
