$$\rightleftharpoonup{xx}$$
$$\longleftharp{xx}$$,
$$\longrightharp{xx}$$,
Pomimo rozwoju i podawania szerokiej gamy szczepionek przeciwko chorobom zakaźnym, nawet do dnia dzisiejszego, ~30% wszystkich zgonów ludzi nadal występuje z powodu chorób zakaźnych1. Przed pojawieniem się szczepionki przeciw gruźlicy (TB) - Bacillus Calmette Guerin (BCG) - gruźlica była zabójcą numer jeden (populacja ~10 000 do 15 000/100 000)2. Dzięki podawaniu BCG i łatwemu dostępowi do leków przeciwgruźliczych pierwszego i drugiego rzutu, do 2022 r. liczba zgonów związanych z gruźlicą dramatycznie spadła do ~1 miliona/rok do 2022 r. (tj. ~15-20/100 000 populacji1). Jednak w populacjach endemicznych gruźlicy na świecie liczba zgonów związanych z gruźlicą nadal wynosi ~100-550/100 000 populacji1. Podczas gdy eksperci dostrzegają kilka przyczyn prowadzących do tych zniekształconych liczb, ochrona za pośrednictwem BCG, która nie trwa nawet przez pierwszą dekadę życia, wydaje się być głównym powodem3,4,5,6,7. W rezultacie, biorąc pod uwagę odnowione "Cele Zrównoważonego Rozwoju" ONZ i "Strategię Walki z Gruźlicą" WHO, podejmowane są wspólne globalne wysiłki na rzecz opracowania znacznie lepszej alternatywy dla szczepionki przeciwko BCG, która być może zapewni ochronę przed gruźlicą przez całe życie.
W tym celu, kilka grup obecnie ocenia zmodyfikowane/rekombinowane szczepy BCG, niepatogenne i atenuowane gatunki prątków inne niż BCG oraz kandydatów na podjednostki8,9,10,11,12,13,14, 15,16,17,18. Zazwyczaj szczepionki podjednostkowe to liposomy selektywnie załadowane kilkoma oczyszczonymi (~ 1-6) pełnowymiarowymi lub skróconymi białkami immunogennymi patogenu. Jednak ze względu na ich fałszywe fałdowanie w nienatywne konformacje i/lub losowe niefunkcjonalne interakcje między załadowanymi białkami, podjednostki często nie mają natywnych i germanowych epitopów, a zatem nie są wystarczająco przygotowane do układu odpornościowego14,19,20.
W związku z tym, pęcherzyki zewnątrzkomórkowe (EV) bakterii stały się obiecującą alternatywą21,22,23,24,25,26. Zazwyczaj bakteryjne EV (bEV) zawierają podzbiór swoich składników komórkowych, w tym pewne porcje kwasów nukleinowych, lipidów oraz setki metabolitów i białek27,28. W przeciwieństwie do liposomów, w których kilka oczyszczonych białek jest sztucznie ładowanych, bEV zawierają setki naturalnie obciążonych, natywnie pofałdowanych białek o lepszej skłonności do pobudzania układu odpornościowego, zwłaszcza bez wzmocnienia/pomocy adiuwantów i agonistów receptora Toll-podobnego (TLR)27,28,29. To właśnie w tej linii badawczej my i inni zbadaliśmy użyteczność mykobakteryjnych EV jako potencjalnych wzmacniaczy podjednostek do BCG30. Pomimo obaw, że bEV nie mają jednorodnych ładunków antygenowych, EV z atenuowanym Neisseria meningitidis skutecznie chroniły ludzi przed meningokokami serogrupy B31,32.
Przynajmniej teoretycznie, najlepszymi EV, które mogłyby dobrze wzmocnić BCG, są EV wzbogacone o bakterie chorobotwórcze. Jednak wzbogacanie pojazdów elektrycznych generowanych przez chorobotwórcze prątki jest kosztowne, czasochłonne i ryzykowne. Ponadto pojazdy elektryczne generowane przez patogeny mogą być bardziej zjadliwe niż ochronne. Biorąc pod uwagę potencjalne ryzyko, przedstawiamy tutaj dobrze przetestowany protokół wzbogacania pojazdów elektrycznych generowanych przez osiowo hodowany Msm, awirulentny prątek.
Jednakże, pomimo kodowania kilku ortologów białek patogennych, prątki awirulentne nie mają kilku antygenów szczepionkowych/epitopów białek patogennych niezbędnych do wystarczającego przygotowania układu odpornościowego do ochrony33. W związku z tym badaliśmy również konstruowanie i wzbogacanie rekombinowanych EV Msm za pomocą inżynierii molekularnej, tak aby znaczna część każdego patogennego białka będącego przedmiotem zainteresowania ulegającego ekspresji i translacji w Msm musiała dotrzeć do swoich EV. Postawiliśmy hipotezę, że jedno lub więcej z 10 najliczniejszych białek Msm EV po połączeniu z białkiem będącym przedmiotem zainteresowania pomoże w takiej translokacji.
Podczas gdy zaczynaliśmy standaryzować wzbogacanie mykobakteryjnych EVs (mEVs) w naszym laboratorium, w 2011 roku, Prados-Rosales et al. po raz pierwszy poinformowali o wizualizacji i wzbogacaniu mEVs in vitro30. Później, w 2014 roku, ta sama grupa opublikowała zmodyfikowaną wersję swojej metody z 2011 roku34. W 2015 roku Lee i in. opisali również niezależnie ustandaryzowaną metodę ponownego wzbogacania mEV z aksenicznych kultur prątków35. Łącząc oba protokoły34,35 i wprowadzając kilka naszych modyfikacji po dokładnej standaryzacji, opisujemy tutaj protokół, który pomaga rutynowo wzbogacać mEV z aksenicznych kultur prątków36.
Tutaj szczególnie szczegółowo opisujemy wzbogacanie EV specyficznych dla Msm, które jest rozszerzeniem opublikowanego protokołu36 dla wzbogacania EV mykobakteryjnych w ogóle. Szczegółowo opisujemy również, jak konstruować rekombinowane mEV (R-mEVs), które zawierają białko mCherry (jako czerwony reporter fluorescencyjny) i EsxA (Esat-6)37,38,39 dominujący immunogen i potencjalny podjednostkę wakcynogenu Mycobacterium tuberculosis. Protokół wzbogacania R-mEV pozostaje identyczny z tym, który opisaliśmy dla wzbogacania natywnych EV od Msm.