Rapida In Vivo valutazione della funzionalità di generazione i linfociti T citotossici di adiuvante per lo sviluppo di vaccini
Summary
Qui presentiamo un’applicazione per una tecnica immunologica standard (CFSE macchiato OT-ho proliferazione) destinato a monitorare rapidamente adiuvante-mediata di linfociti T citotossici (CTL) generazione in vivo. Questa veloce stima delle capacità CTL è utile per lo sviluppo di vaccini profilattici contro patogeni intracellulari, come pure i vaccini terapeutici del cancro.
Abstract
La valutazione dei vaccini moderni sottounità rivela che la generazione di anticorpi neutralizzanti è importante ma non sufficiente per la selezione di adiuvante. Di conseguenza, adiuvanti con capacità immuno-stimolante sia umorali e cellulari che sono in grado di promuovere le risposte citotossiche (CTL) di linfociti di T sono urgentemente necessari. Quindi, monitoraggio fedele dei candidati adiuvante che inducono cross-priming e successivamente migliorano CTL generazione rappresenta un passo cruciale nello sviluppo del vaccino. Qui vi presentiamo un’applicazione per un metodo che utilizza SIINFEKL specifici (OT-ho) cellule di T per monitorare la cross-presentazione del modello antigene ovoalbumina (uova) in vivo in presenza di candidati diversi adiuvante. Questo metodo rappresenta un test rapido per selezionare adiuvanti con le migliori funzionalità di cross-priming. La proliferazione di CD8+ T cellule è l’indicazione più preziosa di cross-priming ed è anche considerato come un correlato di indotta da adiuvante cross-presentazione. Questa funzionalità può essere valutata in differenti organi immuni come i linfonodi e la milza. Nella misura della generazione CTL possa anche essere monitorata, dando intuizioni sulla natura di un locale (svuotamento linfonodale principalmente) o una risposta sistemica (linfonodi a distanza e/o milza). Ulteriormente questa tecnica permette modifiche multiple per testare i farmaci che possono inibire specifiche vie di cross-presentazione e offre anche la possibilità di essere utilizzato in diversi ceppi di topi convenzionali e geneticamente modificati. In sintesi, l’applicazione che vi presentiamo qui sarà utile per i laboratori di vaccino nell’industria o academia che sviluppano o modificare coadiuvanti chimici per vaccino ricerca e sviluppo.
Introduction
Linfociti T citotossici (CTL) che inducono i vaccini sono fondamentali interventi terapeutici che sono stati sviluppati per combattere alcuni tipi di cancro1. CTL sono anche importanti per vaccini profilattici contro patogeni intracellulari2. Inoltre, CTL sono uno dei meccanismi di difesa immunitario pochi funzionalmente attivi in popolazioni a rischio come neonati3,4 quali dipendono anche CTL per combattere infezioni di vita iniziali5. A questo proposito, i vaccini contro il Virus respiratorio sinciziale (RSV) che sono stati sviluppati con un adiuvante che non suscitare le risposte CTL (allume) ha provocato un completo fallimento del vaccino che porta a gravi complicazioni su infezioni in infanti6. Questi effetti negativi della vaccinazione possono essere invertiti da un CD8+ di risposta delle cellule T7. Precedentemente abbiamo dimostrato che le principali citochine (interferoni di tipo I) suscitate da alcuni stimolatore di agonisti di geni (STING) di interferone sono essenziali per le risposte CTL generate da questi adiuvanti8, in parte misurando la proliferazione delle OT-I T cellule dopo vaccinazione e utilizzando questi risultati come una misura di CTL inducendo capacità osservata in esteso vaccinazione orari9. La misurazione della proliferazione di OT-ho CD8+ T cells in un mouse di destinatario C57BL/6 wild type (WT) di tintura di carboxyfluorescein succinimidyl ester (CFSE) diluizione è una stima robusta della capacità dell’adiuvante di un vaccino per generare cross-priming di SIINFEKL, (il peptide di immuno-dominante di ovoalbumina, uova). Variazioni di questa tecnica sono ampiamente utilizzati per la valutazione della proliferazione di OT-ho CD8+ e OT-II CD4+ T cellule. Ad esempio, esso è stato utilizzato in assenza delle citochine selezionate (topi KO) o per misurare l’efficacia del vaccino dopo il richiamo dell’antigene negli animali WT. Abbiamo messo a punto un protocollo breve (4 giorni esperimento) in cui dopo il trasferimento passivo di CFSE-macchiato OT-ho CD8+ T cells, una sottocutanea immunizzazione (s.c.) che consiste di una dose di 50 µ g di ovuli privo di endotossina completati con adiuvanti di prova viene somministrata (Figura 1). Il follow-up dei risultati 48 h dopo la vaccinazione fornisce una prova affidabile della capacità dell’adiuvante per generare risposte CTL. Da questa strategia, è possibile valutare la potenza della risposta immunitaria locale nel linfonodo drenante dopo immunizzazione, nonché l’entità della risposta misurando l’attività CTL nella milza (o linfonodi a distanza).
Protocol
Representative Results
Discussion
Moderni vaccini sono idealmente ospita l’antigene purificato e adiuvanti, con l’eventuale aggiunta di un sistema di consegna come liposomi, particelle virus-like, nanoparticelle o vettori dal vivo. Un aspetto fondamentale durante la progettazione di un vaccino è quello di scegliere il giusto adiuvante secondo le necessità cliniche. Parte dell’ambito potrebbe coinvolgere favorendo un umorale vs risposta immunitaria cellulare (o entrambi), l’elezione di un locale vs una risposta immunitaria sistemica (o entrambi) e il ti…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Siamo grati ai nostri assistenti tecnici: U. Bröder e H. Shkarlet, che ci hanno aiutato durante le procedure sperimentali. Questo lavoro è stato parzialmente finanziato dalla UE sussidi (UniVax, contratto n. 601738 e TRANSVAC2, contratto n. 730964) e una sovvenzione di Associazione Helmholtz (know-IDR). Le fonti di finanziamento non hanno influenzato la ricerca di design, generazione del manoscritto o decisione di inviarla per la pubblicazione.
Materials
| BD LSR Fortessa Cell Analyzer | BD | Special Order | Flow Cytometer |
| CFSE | Molecular Probes | C34554 | Proliferation Dye |
| MojoSort Mouse CD8 T Cell Isolation Kit | Biolegend | 480007 | Magnetic Isolation Beads and antibodies for negative selection of untouched CD8 T cells. |
| LIVE/DEAD Fixable Blue Dead Cell Stain Kit, for UV excitation | Molecular Probes | L23105 | Dead Cell Marker |
| CD90.1 (Thy-1.1) Monoclonal Antibody (HIS51), PE-Cyanine7 | eBioscience | 25-0900-82 | antibody |
| APC anti-mouse CD8a Antibody | BioLegend | 100712 | antibody |
| BV421 Rat Anti-Mouse CD4 | BD | 740007 | antibody |
| Z2 coulter Particle count and Size Analyzer | Beckman Coulter | 9914591DA | Cell counter. Z2 Automated particle/cell counter |
| EndoGrade Ovalbumin (10 mg) | Hyglos(Germany) | 321000 | Ovalbumin endotoxin free tested. |
| Cell Strainer 100µm nylon | Corning | 352360 | Cell strainer (100 µm pore mesh cups). |
| Sample Vials | Beckman Coulter | 899366014 | Sample vials for Z2 automated counter |
| C57BL/6 mice (CD90.2) | Harlan (Rossdorf, Germany) | Company is now Envigo | |
| OT-I (C57BL/6 background, CD90.1) | Harlan (Rossdorf, Germany) | Inbreed at our animal facility. Company from where adquired is now Envigo | |
| FACS tubes | Fischer (Corning) | 14-959-5 | Corning Falcon Round-Bottom Polystyrene Tubes |
| Falcon 15 mL tubes | Fischer (Corning) | 05-527-90 | Falcon 15mL Conical Centrifuge Tubes |
| PBS (500 mL) | Fischer (Gibco) | 20-012-027 | Gibco PBS (Phosphate Buffered Saline), pH 7.2 |
| Red lamp (heating lamp) | Dirk Rossmann GmbH (Germany) | 405096 | Heating infrred lamp (100 wats) |
| IsoFlo (Isoflurane) | Abbott Laboratories (USA) | 5260.04-05. | Isoflurane anesthesic (250 mL flask). |
| Tabletop Anesthesia Machine/Mobile Anesthesia Machine with CO2 Absorber | Parkland Scientific | V3000PK | Isoflurane anesthesia machine. |
| RPMI 1640 medium | Gibco (distributed by ThermoFischer) | 11-875-093 | Base medium with Glutamine (500 mL) |
| Pen-Strept antibiotic solution (Gibco) | Gibco (distributed by ThermoFischer) | 15-140-148 | Gibco Penicillin-Streptomycin (10,000 U/mL) |
| Fetal Bobine Serum (Gibco) | Gibco (distributed by ThermoFischer) | 10082147 | Fetal Bovine Serum, certified, heat inactivated, US origin |
| ACK Lysing Buffer (100 ml) | Gibco (distributed by ThermoFischer) | A1049201 | Amonium Chloride Potasium (ACK) Whole Blood Lysis Buffer, suitable for erytrocyte lysis in spleen suspensions also |
| Plastic Petri Dishes | Nunc (distributed by ThermoFischer) | 150340 | 60 x 15mm Plastic Petri Dish, Non-treated |
| Cell Clump Filter | CellTrics (Sysmex) | 04-004-2317 | CellTrics® 50 μm, sterile |
References
- Krishna, S., Anderson, K. S. T-Cell Epitope Discovery for Therapeutic Cancer Vaccines. Methods Mol Biol. 1403, 779-796 (2016).
- Pinchuk, I., et al. A CD8+ T cell heptaepitope minigene vaccine induces protective immunity against Chlamydia pneumoniae. Journal of immunology. 174, 5729-5739 (2005).
- Zhang, J., Silvestri, N., Whitton, J. L., Hassett, D. E. Neonates mount robust and protective adult-like CD8(+)-T-cell responses to DNA vaccines. Journal of virology. 76, 11911-11919 (2002).
- Marchant, A., et al. Mature CD8(+) T lymphocyte response to viral infection during fetal life. J Clin Invest. 111, 1747-1755 (2003).
- Simmons, C. P., et al. Mucosal delivery of a respiratory syncytial virus CTL peptide with enterotoxin-based adjuvants elicits protective, immunopathogenic, and immunoregulatory antiviral CD8+ T cell responses. Journal of immunology. 166, 1106-1113 (2001).
- Fulginiti, V. A., et al. Respiratory Virus Immunizationa Field Trial Of Two Inactivated Respiratory Virus Vaccines; An Aqueous Trivalent Paratnfluenza Virus Vaccine And An Alum-Precipitated Respiratory Syncytial Virus Vaccine1. American journal of epidemiology. 89, 435-448 (1969).
- Olson, M. R., Varga, S. M. CD8 T cells inhibit respiratory syncytial virus (RSV) vaccine-enhanced disease. Journal of immunology. 179, 5415-5424 (2007).
- Lirussi, D., et al. Type I IFN and not TNF, is Essential for Cyclic Di-nucleotide-elicited CTL by a Cytosolic Cross-presentation Pathway. EBioMedicine. 22, 100-111 (2017).
- Ebensen, T., et al. Bis-(3′,5′)-cyclic dimeric adenosine monophosphate: strong Th1/Th2/Th17 promoting mucosal adjuvant. Vaccine. 29, 5210-5220 (2011).
- Hogquist, K. A., et al. T cell receptor antagonist peptides induce positive selection. Cell. 76, 17-27 (1994).
- Clarke, S. R., et al. Characterization of the ovalbumin-specific TCR transgenic line OT-I: MHC elements for positive and negative selection. Immunology and cell biology. 78, 110-117 (2000).
- Topham, D. J., Castrucci, M. R., Wingo, F. S., Belz, G. T., Doherty, P. C. The role of antigen in the localization of naive, acutely activated, and memory CD8(+) T cells to the lung during influenza pneumonia. Journal of immunology. 167, 6983-6990 (2001).
- Le Bon, A., et al. Cross-priming of CD8+ T cells stimulated by virus-induced type I interferon. Nature immunology. 4, 1009-1015 (2003).
- Otto, K., Bullock, G. . The Laboratory Mouse. , 555-569 (2004).
- Lim, J. F., Berger, H., Su, I. H. Isolation and Activation of Murine Lymphocytes. Journal of visualized experiments: JoVE. , (2016).
- Shimizu, S., Bullock, G. . The Laboratory Mouse. , 527-542 (2004).
- Breton, G., Lee, J., Liu, K., Nussenzweig, M. C. Defining human dendritic cell progenitors by multiparametric flow cytometry. Nature protocols. 10, 1407-1422 (2015).
- Kaminski, D. A., Wei, C., Rosenberg, A. F., Lee, F. E. -. H., Sanz, I. Multiparameter Flow Cytometry and Bioanalytics for B Cell Profiling in Systemic Lupus Erythematosus. Methods in molecular biology. 900, 109-134 (2012).
- Bayer, J., Grunwald, D., Lambert, C., Mayol, J. F., Maynadie, M. Thematic workshop on fluorescence compensation settings in multicolor flow cytometry. Cytometry. Part B, Clinical cytometry. 72, 8-13 (2007).
- Newrzela, S., et al. T-cell receptor diversity prevents T-cell lymphoma development. Leukemia. 26, 2499-2507 (2012).
- Iwasaki, N., et al. Allergen endotoxins induce T-cell-dependent and non-IgE-mediated nasal hypersensitivity in mice. J Allergy Clin Immunol. 139, 258-268 (2017).
- Tsuchiya, K., Siddiqui, S., Risse, P. A., Hirota, N., Martin, J. G. The presence of LPS in OVA inhalations affects airway inflammation and AHR but not remodeling in a rodent model of asthma. American journal of physiology. Lung cellular and molecular physiology. , L54-L63 (2012).
- Burgdorf, S., Scholz, C., Kautz, A., Tampe, R., Kurts, C. Spatial and mechanistic separation of cross-presentation and endogenous antigen presentation. Nature. 9, 558-566 (2008).
- Last’ovicka, J., Budinsky, V., Spisek, R., Bartunkova, J. Assessment of lymphocyte proliferation: CFSE kills dividing cells and modulates expression of activation markers. Cellular immunology. , 79-85 (2009).
- Oelke, M., et al. Functional characterization of CD8(+) antigen-specific cytotoxic T lymphocytes after enrichment based on cytokine secretion: comparison with the MHC-tetramer technology. Scand J Immunol. 52, 544-549 (2000).
- Wang, W., Golding, B. The cytotoxic T lymphocyte response against a protein antigen does not decrease the antibody response to that antigen although antigen-pulsed B cells can be targets. Immunology letters. 100, 195-201 (2005).
- O’Sullivan, D., et al. Memory CD8(+) T cells use cell-intrinsic lipolysis to support the metabolic programming necessary for development. Immunity. 41, 75-88 (2014).
- Xu, H. C., et al. Type I interferon protects antiviral CD8+ T cells from NK cell cytotoxicity. Immunity. 40, 949-960 (2014).
- Volk, A., et al. Comparison of three humanized mouse models for adoptive T cell transfer. The journal of gene medicine. 14, 540-548 (2012).
- Safinia, N., et al. Humanized Mice as Preclinical Models in Transplantation. Methods Mol Biol. 1371, 177-196 (2016).
- Grover, A., et al. Humanized NOG mice as a model for tuberculosis vaccine-induced immunity: a comparative analysis with the mouse and guinea pig models of tuberculosis. Immunology. 152, 150-162 (2017).
