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Research Article
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Erratum Notice
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Retraction Notice
The article Assisted Selection of Biomarkers by Linear Discriminant Analysis Effect Size (LEfSe) in Microbiome Data (10.3791/61715) has been retracted by the journal upon the authors' request due to a conflict regarding the data and methodology. View Retraction Notice
Detalhamos aqui a metodologia seguida para comparar a eficácia protetora e a resposta imune pulmonar induzida pela imunização intranasal e subcutânea com BCG em modelo de camundongo. Nossos resultados mostram os benefícios da vacinação pulmonar e sugerem um papel da resposta mediada por IL17 na proteção induzida pela vacina.
Apesar da cobertura global da vacinação intradérmica com BCG, a tuberculose continua sendo uma das doenças infecciosas mais prevalentes no mundo. Dados pré-clínicos têm encorajado a vacinação contra tuberculose pulmonar como uma estratégia promissora para prevenir a doença pulmonar, responsável pela transmissão. Neste trabalho, descrevemos a metodologia utilizada para demonstrar no modelo de camundongo os benefícios da vacinação intranasal com BCG quando comparada à subcutânea. Nossos dados revelaram maior eficácia protetora após a administração intranasal de BCG. Além disso, nossos resultados indicam que a vacinação pulmonar desencadeia uma maior resposta imune nos pulmões, incluindo as respostas Th1 e Th17, bem como um aumento da concentração de imunoglobulina A (IgA) nas vias aéreas respiratórias. Nossos dados mostram correlação entre a eficácia protetora e a presença de células produtoras de IL17 nos pulmões pós-desafio com Mycobacterium tuberculosis, sugerindo um papel para essa citocina na resposta protetora conferida pela vacinação pulmonar. Por fim, detalhamos o fluxo de trabalho global que desenvolvemos para estudar a vacinação respiratória no modelo de camundongo, que pode ser extrapolado para outras vacinas contra tuberculose, além da BCG, visando a resposta da mucosa ou outras vias de administração pulmonar, como a intratraqueal ou aerossol.
A tuberculose (TB) é uma das doenças infecciosas, causador de mortes associadas mais do que o HIV no mundo e combinada com o aumento do crescimento de estirpes resistentes a múltiplos fármacos torna a TB um problema de saúde mundial alarmante 1. Novas ferramentas de diagnóstico, drogas mais eficazes e menos tóxicos, e novas vacinas contra a tuberculose seguros e eficazes são uma necessidade urgente, especialmente nos países em desenvolvimento.
Vivo atenuado Bacilo de Calmette-Guerin (BCG) é atualmente a única vacina licenciada contra a tuberculose, que foi administrado por via intradérmica no nascimento desde 1970 em todo o mundo. BCG é considerada eficaz na prevenção de formas graves da doença (meningite e TB miliar) em crianças, mas tem demonstrado eficácia inconsistente contra a TB pulmonar responsável da transmissão da doença 2.
vacinação pulmonar, que imita via natural de infecção por tuberculose, representa uma abordagem atraente para o priming resposta imune host locals. A este respeito, vários trabalhos pré-clínicos em diferentes modelos animais relevantes de TB demonstram maior eficácia da vacina após imunização pulmonar, em comparação com a via subcutânea ou intradérmica rota 3-6. No entanto, os mecanismos de protecção activadas por vacinação pulmonar não são bem compreendidos. Nos últimos anos, vários trabalhos têm apontado para resposta mediada por IL17 como um fator importante da resposta imune da mucosa específicos de TB, como em modelos de ratos deficientes em IL17 eficácia protetora induzida pela vacina da mucosa é prejudicada 7,8.
Recentemente, demonstrou pela primeira vez que intranasal administração BCG protegido ratinhos DBA / 2, uma cepa de rato caracteriza-se pela falta de proteção após a BCG subcutânea imunização 9. Estes resultados sugerem que a vacinação TB respiratória poderia ser mais eficaz na redução da taxa de TB em países endêmicos, onde BCG intradérmica é considerado ineficaz contra pulmonTB ary.
Todos os ratinhos foram mantidos sob condições controladas e observados quanto a quaisquer sinais de doença. O trabalho experimental foi realizado de acordo com as directivas europeias e nacionais para a protecção dos animais experimentais e com a aprovação dos comités de ética locais competentes.
1. Preparação de Stocks quantificada glicerol de BCG dinamarquesa e H37Rv Mycobacterium tuberculosis
Nota: Todos os protocolos descritos foram realizadas em condições BSL3.
2. Rato Vacinação
3. Rato intranasal Desafio com H37Rv Strain
4. Análise do induzida resposta imune nos pulmões
5. Análise das imunoglobulinas em Lavagem Broncoalveolar (BAL)
6. determinação da carga bacteriana nos pulmões
Este trabalho descreve a comparação de duas vias de administração de BCG: subcutânea e intranasal. via subcutânea é comparável à intradérmica, que é a via clínica corrente de BCG em todo o mundo. Via intranasal de vacinação destina-se a imitar a via natural de infecção de M. tuberculose, com o objetivo de induzir resposta imune diretamente nos pulmões, o principal órgão alvo deste patógeno.
A Figura 1 descreve o fluxo de trabalho seguido. Oito a fêmea DBA 10 semanas de idade / 2 ratos são vacinados com 10 6 CFU de BCG Danish por via subcutânea ou de administração intranasal. Oito semanas mais tarde, um grupo de ratinhos foi sacrificado para analisar pulmão resposta imunitária induzida por vacinação. amostras de LBA são primeiro obtidas e, em seguida, colhemos pulmões. A fim de estudar a eficácia protetora conferida pela vacina, nós inocular um differeNT grupo de ratinhos com um desafio intranasal de uma dose baixa de M. tuberculosis H37Rv. Um mês mais tarde, nós sacrificar animais e pulmões colheita. Neste caso, para cada animal que use o pulmão esquerdo para determinar a carga bacteriana e o pulmão direito de avaliar induzida pela vacina resposta imune pós-desafio. O objectivo é o de gerar a carga bacteriana e dados de respostas imunes em pulmões de cada animal, a fim de estudar potenciais indicadores de protecção.
Como mostrado na Figura 2, os pulmões foram dissociadas para obter tanto um homogenato de órgão ou de uma suspensão celular. pulmões homogeneizados foram plaqueadas em meio de agar sólido para determinar a carga bacteriana quatro semanas pós-desafio. suspensão celular para estudar a resposta imune induzida pela vacina foi obtido após pulmão digestão enzimática com colagenase D e DNaseI.
Os nossos resultados indicam claramente que, quando comparado tO a via subcutânea, a via intranasal de uma vacina confere protecção muito maior eficácia em pulmões de quatro semanas após a provocação (Figura 3A). Além disso, constatou-se que a carga bacteriana nos pulmões do grupo BCG-vacina intranasal correspondem à H37Rv e não a vacina BCG. Para este fim, analisamos um número representativo de colônias deste grupo por PCR específica para a região do genoma do RD9, que amplifica diferentes fragmentos de comprimento em BCG e M. tuberculose (Figura 3B). Figura mostrou claramente que todas as colónias analisadas proporcionado um fragmento de 0,4 kpb, o que correspondeu a H37Rv.
Nossos dados revelaram uma correlação entre a eficácia protectora conferida por intranasal vacina BCG e da resposta imune induzida pela vacina nos pulmões antes do desafio. Intranasal BCG desencadeada claramente superior IL17 e produção de IFNy nos pulmões, medida através de ELISA (Figura4A). Estes dados foram confirmados por coloração intracelular (ICS) e citometria de fluxo (dados não apresentados). Além disso, encontramos também uma maior concentração de ambos concentração total e específica do PPD IgA em amostras de LBA (Figura 4B), indicando que a vacinação BCG pulmonar induz a produção de IgA e translocação para vias respiratórias.
Finalmente, estudou-se a resposta imune induzida por BCG nos pulmões após desafio (Figura 5). Nossos dados revelaram diferenças entre IL17 e IFN-y; As células CD4 + produtoras de IL17A foram detectadas apenas no grupo BCG intranasal, enquanto que as células produtoras de IFNy foram encontrados em todos os grupos infectados com H37Rv, independentemente da vacinação. Representação de dados de cada animal que corresponde a células produtoras de IL17 e carga bacteriana mostrou uma correlação significativa entre a presença de IL17 e redução da carga bacteriana do pulmão, o que não foi observado no caso de IFN-y.

Figura 1. Fluxo de trabalho para comparação intranasal e subcutânea Via de Vacina BCG. Oito semanas após a vacina BCG, um conjunto de ratos (6 por grupo experimental) é usado para colher os pulmões e realizar uma BAL, e analisar a resposta imune pulmonar induzida pela vacinação. Outro conjunto de ratinhos (6 / grupo), é inoculado com um desafio intranasal de uma dose baixa de M. tuberculosis estirpe H37Rv (100 CFU). Um mês mais tarde, os animais são sacrificados e carga bacteriana é analisada no pulmão esquerdo e resposta imune específica PPD-no pulmão direito. Por favor clique aqui para ver uma versão maior desta figura.

Processamento de amostras de pulmão. A Dissociator tecido foi usado para processar pulmões. Nas experiências para determinar a carga bacteriana, os pulmões foram homogeneizados antes da placa-los em meio de agar sólido. Em experimentos que requerem uma suspensão celular de pulmão, este foi gerado após a digestão enzimática com colagenase D e DNaseI. Por favor clique aqui para ver uma versão maior desta figura.

Figura 3. Protecção eficácia conferida pelo BCG Imunização. Grupos de 6 ratinhos DBA / 2 foram vacinados pela via subcutânea (BCG sc), intranasal (BCG in) rota, ou não-vacinados (Unvacc) com a vacina BCG dinamarquesa 10 6 UFC. Ao fim de dois meses após a vacinação, os ratinhos foram inoculados intranasalmente com uma dose baixa (100foi determinada CFU) desafio H37Rv, e um mês mais tarde carga bacteriana nos pulmões. A experiência representativa de dois independentes é mostrada. (A) de dados nos gráficos são representados como média + SD. Foi realizada One-way ANOVA com análise post Bonferroni para calcular a significância estatística. (B) Um número representativo de colónias individuais do grupo intranasal BCG foram analisados por PCR específica para a região RD9 (diferente em BCG e H37Rv genomas) para discernir BCG e colónias H37Rv. (Anteriormente publicado 9). Por favor clique aqui para ver uma versão maior desta figura.

Figura 4. Vacina-específica Pulmonar resposta imune analisados antes de desafio com H37Rv. Grupos de seis ratinhos DBA / 2 foramvacinadas pela via subcutânea (BCG sc) ou intranasal (BCG in) rota, ou não-vacinados (Unvacc) com a vacina BCG dinamarquesa 10 6 UFC. (A) Em dois meses após a vacinação, foi obtida uma suspensão celular a partir de pulmões colhidas. As células foram estimuladas com PPD, como descrito na secção de métodos e IL17A (painel da esquerda) e IFN-y (painel da direita) de produção foram analisados por ELISA. (B) de IgA total, e M. tuberculosis (MTB) IgA espec�ico foram analisados a partir de amostras de LBA por ELISA. Os dados recolhidos de dois experimentos independentes são mostrados. Os dados nos gráficos são representados como média + SD. (Anteriormente publicado 9). Por favor clique aqui para ver uma versão maior desta figura.

Figura 5. Vacina-específicaResposta Imunológica pulmonar analisados antes do desafio com H37Rv. Grupos de 6 ratinhos DBA / 2 foram vacinados pela via subcutânea (BCG sc) ou intranasal (BCG in) rota, ou não-vacinados (NV) com a vacina BCG dinamarquesa 10 6 UFC. Um grupo de ratinhos não vacinados, de controlo não infectado foi também incluído (NV / NI). Ao fim de dois meses após a vacinação, os ratinhos foram desafiados intranasalmente com uma dose baixa de H37Rv (100 CFU), e um mês mais tarde os animais foram sacrificados. À esquerda e pulmões direito do mesmo animal foram usadas para determinar a carga bacteriana e IL17A- (A) ou IFNγ- (B) produzir células CD4 +, respectivamente. Dados em painéis da esquerda correspondem a percentagem de células produtoras de citocinas medida por citometria de fluxo, e são representados como média + SD. painéis da direita representam os dados de carga bacteriana e citoquinas produzir células CD4 + obtidos para cada ratinho. A regressão linear foi calculada e o valor p obtido em cada caso é mostrada, no caso de IL17A. agrupadadados de duas experiências independentes são apresentados na figura. (Anteriormente publicado 9). Por favor clique aqui para ver uma versão maior desta figura.
Os autores não têm nada a divulgar.
Detalhamos aqui a metodologia seguida para comparar a eficácia protetora e a resposta imune pulmonar induzida pela imunização intranasal e subcutânea com BCG em modelo de camundongo. Nossos resultados mostram os benefícios da vacinação pulmonar e sugerem um papel da resposta mediada por IL17 na proteção induzida pela vacina.
Este trabalho foi apoiado pelo "Ministério da Economia e Competitividade da Espanha" [número de concessão BIO2014-5258P], "Comissão Europeia" pelos programas H2020 [números de concessão TBVAC2020 643381].
| Caldo Middlebrook 7H9 | BD | 271310 | |
| Middlebrook ADC Enriquecimento | BD | 211887 | |
| Tween 80 | Scharlau | TW00800250 | |
| Contas de vidro de 3 mm de diâmetro | Scharlau | 038-138003 | |
| Middlebrook 7H10 Agar | BD | 262710 | |
| Seringa de 1 ml 26GA 0,45 x 10 mm | BD | 301358 | |
| Dissociador GentleMACS | Miltenyi Biotec | 130-093-235 | |
| C tubos | Miltenyi Biotec | 130-093-237 | |
| M tubos | Miltenyi Biotec | 130-093-236 | |
| Collagenase D | Roche | 11088882001 | |
| DNaseI | Applichem | A3778,0100 | |
| Falcon 70 µ m Cell Strainer | Corning | 352350 | |
| RPMI 1640 | Sigma | R0883 | |
| Tampão de lise de glóbulos vermelhos | Sigma | R7757 | |
| GlutaMAX Suplemento | Gibco | 35050-061 | 100x concentrado |
| de penicilina-estreptomicina Solução | Sigma | P4333 | 100x concentrado |
| Fetal Calf Serum | Biológico Industries | 04-001-1A | |
| 2-Mercaptoethanol | Sigma | M3148-25ML | |
| Scepter 2.0 Contador de Células Automatizado Portátil | Millipore | PHCC20040 | |
| Scepter Cell Counter Sensors, 40 µ m | Millipore | PHCC40050 | |
| Mycobacterium Tuberculosis - Tuberculina PPD | Statens Serum Institut (SSI) | 2390 | |
| Camundongo IFN-&gama; Kit de desenvolvimento ELISA | Kit de desenvolvimentoMabtech | 3321-1H | |
| Mouse IL17A ELISA | Mabtech | 3521-1H | |
| Brefeldin A | Sigma | B7651 | |
| FITC Rato Anti-Rato CD4 | BD | 553047 | |
| BD Kit Cytofix/Cytoperm BD | 555028 | ||
| APC-Cy7 Rato Anti-rato IL-17A | BD | 560821 | |
| APC Rato Anti-rato IFNg | BD | 554413 | |
| LACHRYMAL OLIVE LUER LOCK 0,60 x 30 mm. 23G x 1 1/4" | UNIMED | 27.134 | Usado como cânula de traqueia para |
| placas de poliestireno de 96 poços de fundo plano de poliestireno de alta ligação a proteínas BAL MAXISORP | NUNC | 430341 | |
| Albumina, de soro bovino | Sigma | A4503 | |
| IgA anti-rato de cabra (α-chain specific)− Anticorpo peroxidase | Sigma | A4789 | |
| 3,3′,5,5′-Tetrametilbenzidina (TMB) | Sigma | T0440 | |
| MyTaq DNA Polimerase | Bioline | BIO-21107 | O kit inclui tampão 5x |