تقييم استجابات المضيف الممرض ونجاعة اللقاح في الفئران
Summary
هنا نقدم بروتوكولا أنيقة في فيفو التقييم للقاح الاستجابات المناعية فعالية والمضيف. هذا البروتوكول يمكن تكييفها لنماذج اللقاح تلك الدراسة الفيروسية، البكتيرية، أو مسببات الأمراض الطفيلية.
Abstract
اللقاحات معجزة طبية قرنال 20. قد قلل جداً من معدلات الاعتلال والوفيات الناجمة عن الأمراض المعدية، وأسهم في زيادة ملفتة للنظر في متوسط العمر المتوقع العالم. ومع ذلك، تحديد فعالية اللقاح لا يزال يمثل تحديا. ظهور أدلة تشير إلى أن اللقاح اللاخلوي الحالية (aPV) السعال الديكي بورديتيلا (باء-السعال الديكي) الحث على الحصانة دون الحد الأمثل. ولذلك، تحديا كبيرا هو تصميم لقاح الجيل القادم الذي يستحث الحصانة الواقية دون الآثار الجانبية السلبية للقاح كامل الخلية (شلل). هنا يمكننا وصف بروتوكول التي استخدمت لاختبار فعالية واعدة، ورواية أخرى الأعشاب يشوه الاستجابات المناعية للنمط الظاهري Th1/Th17 واقية ويعزز تصريح أفضل من السعال الديكي باء- التحدي من الجهاز التنفسي مورين. توضح هذه المقالة بروتوكول للماوس التحصين والتلقيح البكتيري والأنسجة الحصاد وتحليل الاستجابات المناعية. باستخدام هذا الأسلوب، داخل نموذجنا، نحن قد شرحت بنجاح الآليات الحاسمة بلقاح السعال الديكي اللاخلوي واعدة، والجيل القادم. يمكن تطبيق هذا الأسلوب لأي نموذج من نماذج الأمراض المعدية من أجل تحديد فعالية لقاح.
Introduction
اللقاحات تمثل واحدة من أعظم إنجازات الصحة العامة القرن العشرين، ومع ذلك لا تزال لا نفهم تماما الآليات التي تحفز اللقاحات ناجحة الحصانة الواقية. تحديد تواقيع الجزيئية (مثلاً.، علامات خلية التنشيط، والتوسع في المخططات الخلوية، وأنماط التعبير الجيني) التي يسببها بعد التطعيم يوفر مجموعة كبيرة معلومات للتنبؤ وتوليد نجاعة الاستجابة المناعية. تعقد استجابات المضيف الممرض لا يمكن تكرارها على نحو كاف تستخدم في المختبر نظم الثقافة الخلية1. في فيفو لقاح نماذج مصممة لتقييم أنواع الخلايا المناعية متعددة داخل البلد المضيف في الوقت ذاته. وهذا يوفر ميزة عندما وصف تجهيز مستضد لقاح والعرض التقديمي وإفراز سيتوكين التفاضلية، وتوسيع نطاق من الخلايا المناعية. ينص البروتوكول على وصف هنا طريقة مفصلة لتحديد فعالية اللقاحات عن طريق تقييم الاستجابات المناعية النظمية والمحلية والتحديد الكمي لعبء الممرض في الأنسجة للفائدة. المثال المتوفرة هنا اختبارات كفاءة لقاحاً تجريبيا لمسببات المرض بورديتيلا السعال الديكي (السعال الديكي (ب)).
باء-السعال الديكي هو بكتيريا سلبية الغرام الذي هو عامل المسببة للمرض الرئوي السعال الديكي (السعال الديكي)2،3. اتصال وثيق مع الأفراد المصابين (أعراض أو أعراض) يؤدي إلى انتقال العدوى، والاستعمار، والمرض. على الرغم من التغطية العالمية للقاحات هامة4، السعال الديكي يعتبر مرض مكافحتها في العديد من الدول في أنحاء العالم، ويشكل سببا رئيسيا للطفولة التي يمكن الوقاية منها وفاة5،،من67، 8-في عام 2015، باء-السعال الديكي والسعال الديكي وأدرجت في “المعهد الوطني للحساسية” والأمراض المعدية (نييد) الناشئة قائمة مسببات المرض/الأمراض المعدية، وإذ تشدد على الحاجة إلى تطوير لقاح أفضل أن يمنح الحصانة الواقية طويلة الأمد.
حاليا، منطقة نشطة للتحقيق للتحكم في ظهور السعال الديكي تطوير لقاح السعال الديكي اللاخلوي الجيل التالي (aPV) مع مزيج أمثل من رواية مأمونية ومولدات المضادات لتقليد الاستجابة المناعية بأسرها-الخلية السعال الديكي لقاح (شلل)9. أننا باستخدام بروتوكول وصف، ذكرت مؤخرا أن تعديل الحالي وافقت إدارة الأغذية والعقاقير aPV بإضافة adjuvant الرواية، عامل الاستعمار بورديتيلا A (بكفا)، أسفر عن تخفيض أكثر كفاءة من السعال الديكي (ب) الحمولة البكتيرية من ماوس الرئتين10،11. ورافق هذه الحماية زيادة انحراف المستحثة الشب Th1/Th2 استجابة مناعية إلى مزيد من الحماية الشخصية محصنة Th1/Th1710. هذا البروتوكول مفصل وشامل، تمكين المحقق للحصول على معلومات القصوى من خلال التقييم المتزامنة للمضيف والاستجابات المناعية لمجموعة متنوعة من العوامل الممرضة.
البروتوكول هو موضح هنا فيما يلي الجدول الزمني لقاح الممثل، هو مبين في الشكل 1، لكفالة الاستجابات المناعية المضيف الأمثل.
Protocol
Representative Results
Discussion
كما سيسمح البروتوكول شاملة الموضحة هنا لدراسة الحصانة التي يسببها اللقاح للإصابة السعال الديكي (ب) تقييم الاستجابات المضيف لمجموعة متنوعة من العوامل الممرضة الأخرى. البروتوكول يناقش أساليب تقديم التحصينات، وتحديد التالي فعالية لقاح الممرض التحدي، وتشريح موازية لوظيفة المناعة. في ?…
Divulgations
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
وأيد 1R01AI125560-01 وبدء الأموال من “جامعة ولاية أوهايو” هذا العمل.
Materials
| 2L induction chamber | Vet Equip | 941444 | |
| Fluriso | Vet One | V1 501017 | any brand is appropriate |
| Bordet Gengou Agar Base | BD bioscience | 248200 | |
| Casein | Sigma | C-7078 | |
| Casamino acids | VWR | J851-500G | Strainer Scholte (SS) media components |
| L-Glutamic acid | Research Products Int | G36020-500 | |
| L-Proline | Research Products Int | P50200-500 | |
| Sodium Chloride | Fisher | BP358-10 | |
| Potassium Phosphate monobasic | Fisher | BP362-1 | |
| Potassium Chloride | Fisher | P217-500 | |
| Magnesium Chloride hexahydrate | Fisher | M2670-500G | |
| Calcium Chloride | Fisher | C75-500 | |
| Tris base | Fisher | BP153-1 | |
| L-cysteine HCl | Fisher | BP376-100 | SS media suplements |
| Ferrous Sulfate heptahydrate | Sigma | F-7002 | |
| Niacin | Research Products Int | N20080-100 | |
| Glutathione | Research Products Int | G22010-25 | |
| Ascorbic acid | Research Products Int | A50040-500 | |
| RPMI 1640 | ThermoFisher Scientific | 11875093 | |
| FBS | Sigma | F2442-500mL | any US source, non-heat inactivated |
| gentamicin | ThermoFisher Scientific | 15710064 | |
| B-mercaptoethanol | Fisher | BP176-100 | |
| 15mL dounce tissue grinder | Wheaton | 357544 | any similar brand is appropriate |
| Cordless Hand Homogenizer | Kontes/Sigma | Z359971-1EA | any similar brand is appropriate |
| Instruments – scissors, curve scissors, forceps, fine forceps, triangle spreaders | any brand is appropriate | ||
| 3mL syringes | BD bioscience | 309657 | |
| 15mL conical tubes | Fisher | 339651 | |
| 1.5mL microfuge tubes | Denville | C2170 | |
| 70um cell strainers | Fisher | 22363548 | |
| 60mm plates | ThermoFisher Scientific | 130181 | |
| 48-well tissue culture plates | ThermoFisher Scientific | 08-772-1C | |
| 1mL insulin syringe 28G1/2 | Fisher Scientific/Excel Int. | 14-841-31 | |
| Mouse IFN-gamma ELISA Ready-SET-Go! Kit | Invitrogen / eBioscience | 50-173-21 | |
| Mouse IL-17 ELISA Ready-SET-Go! Kit | Invitrogen / eBioscience | 50-173-77 | |
| Mouse IL-5 ELISA Ready-SET-Go! Kit | Invitrogen / eBioscience | 50-172-09 |
References
- Tacken, P. J., Figdor, C. G. Targeted antigen delivery and activation of dendritic cells in vivo: steps towards cost effective vaccines. Seminars in Immunology. 23 (1), 12-20 (2011).
- Kilgore, P. E., Salim, A. M., Zervos, M. J., Schmitt, H. J. Pertussis: Microbiology, Disease, Treatment, and Prevention. Clinical Microbiology Reviews. 29 (3), 449-486 (2016).
- Dorji, D., et al. Bordetella Pertussis virulence factors in the continuing evolution of whooping cough vaccines for improved performance. Medical Microbiology and Immunology. 207 (1), 3-26 (2018).
- Feldstein, L. R., et al. Global Routine Vaccination Coverage, 2016. Morbidity and Mortality Weekly Report. 66 (45), 1252-1255 (2017).
- Cherry, J. D. Epidemic pertussis in 2012–the resurgence of a vaccine-preventable disease. New England Journal of Medicine. 367 (9), 785-787 (2012).
- Celentano, L. P., et al. Resurgence of pertussis in Europe. The Pediatric Infectious Disease Journal. 24 (9), 761-765 (2005).
- McNabb, S. J., et al. Summary of notifiable diseases. Morbidity and Mortality Weekly Report p. 54 (53), 1-92 (2007).
- Sealey, K. L., Belcher, T., Preston, A. Bordetella pertussis epidemiology and evolution in the light of pertussis resurgence. Infection, Genetics, and Evolution. 40, 136-143 (2016).
- Warfel, J. M., Merkel, T. J. The baboon model of pertussis: effective use and lessons for pertussis vaccines. Expert Reviews of Vaccines. 13 (10), 1241-1252 (2014).
- Jennings-Gee, J., et al. The adjuvant Bordetella Colonization Factor A attenuates alum-induced Th2 responses and enhances Bordetella pertussis clearance from mouse lungs. Infection and Immunity. , (2018).
- Sukumar, N., Mishra, M., Sloan, G. P., Ogi, T., Deora, R. Differential Bvg phase-dependent regulation and combinatorial role in pathogenesis of two Bordetella paralogs, BipA and BcfA. Journal of Bacteriology. 189 (10), 3695-3704 (2007).
- Stainer, D. W., Scholte, M. J. A simple chemically defined medium for the production of phase I Bordetella pertussis. Journal of General Microbiology. 63 (2), 211-220 (1970).
- Bordet, J. Le microbe de le coqueluche. Annales de l’Institut Pasteur. 20, 731-741 (1906).
- Cook, M. J. . The Anatomy of the Laboratory Mouse. , (1965).
- Sutton, S. Accuracy of Plate Counts. Journal of Validation Techniques. 17 (3), 42-46 (2011).
- Conover, M. S., Sloan, G. P., Love, C. F., Sukumar, N., Deora, R. The Bps polysaccharide of Bordetella pertussis promotes colonization and biofilm formation in the nose by functioning as an adhesin. Molecular Microbiology. 77 (6), 1439-1455 (2010).
- Cattelan, N., Jennings-Gee, J., Dubey, P., Yantorno, O. M., Deora, R. Hyperbiofilm Formation by Bordetella pertussis Strains Correlates with Enhanced Virulence Traits. Infection and Immunity. 85 (12), (2017).
- Andreasen, C., Carbonetti, N. H. Pertussis toxin inhibits early chemokine production to delay neutrophil recruitment in response to Bordetella pertussis respiratory tract infection in mice. Infection and Immunity. 76 (11), 5139-5148 (2008).
- Mills, K. H., Gerdts, V. Mouse and pig models for studies of natural and vaccine-induced immunity to Bordetella pertussis. Journal of Infectious Diseases. 209, 16-19 (2014).
- Dunne, A., et al. A novel TLR2 agonist from Bordetella pertussis is a potent adjuvant that promotes protective immunity with an acellular pertussis vaccine. Mucosal Immunology. 8 (3), 607-617 (2015).
- Denoel, P., Godfroid, F., Guiso, N., Hallander, H., Poolman, J. Comparison of acellular pertussis vaccines-induced immunity against infection due to Bordetella pertussis variant isolates in a mouse model. Vaccine. 23 (46-47), 5333-5341 (2005).
- Marr, N., et al. Protective activity of the Bordetella pertussis BrkA autotransporter in the murine lung colonization model. Vaccine. 26 (34), 4306-4311 (2008).
- Feunou, P. F., Bertout, J., Locht, C. T- and B-cell-mediated protection induced by novel, live attenuated pertussis vaccine in mice. Cross protection against parapertussis. PLoS One. 5 (4), 10178 (2010).
- Mills, K. H., Ryan, M., Ryan, E., Mahon, B. P. A murine model in which protection correlates with pertussis vaccine efficacy in children reveals complementary roles for humoral and cell-mediated immunity in protection against Bordetella pertussis. Infection and Immunity. 66 (2), 594-602 (1998).
- Higgs, R., Higgins, S. C., Ross, P. J., Mills, K. H. Immunity to the respiratory pathogen Bordetella pertussis. Mucosal Immunology. 5 (5), 485-500 (2012).
- Alving, C. R. Design and selection of vaccine adjuvants: animal models and human trials. Vaccine. 20, 56-64 (2002).
- Ipp, M. M., et al. Adverse reactions to diphtheria, tetanus, pertussis-polio vaccination at 18 months of age: effect of injection site and needle length. Pediatrics. 83 (5), 679-682 (1989).
- Fessard, C., Riche, O., Cohen, J. H. Intramuscular versus subcutaneous injection for hepatitis B vaccine. Vaccine. 6 (6), 469 (1988).
- Bergeson, P. S., Singer, S. A., Kaplan, A. M. Intramuscular injections in children. Pediatrics. 70 (6), 944-948 (1982).
- Zhang, L., Wang, W., Wang, S. Effect of vaccine administration modality on immunogenicity and efficacy. Expert Review of Vaccines. 14 (11), 1509-1523 (2015).
- Ross, P. J., et al. Relative Contribution of Th1 and Th17 Cells in Adaptive Immunity to Bordetella pertussis: Towards the Rational Design of an Improved Acellular Pertussis Vaccine. PLoS Pathogens. 9 (4), 1003264 (2013).
- Warfel, J. M., Zimmerman, L. I., Merkel, T. J. Acellular pertussis vaccines protect against disease but fail to prevent infection and transmission in a nonhuman primate model. Proceedings of the National Academy of Sciences USA. 111 (2), 787-792 (2014).
- Allen, A. C., et al. Sustained protective immunity against Bordetella pertussis nasal colonization by intranasal immunization with a vaccine-adjuvant combination that induces IL-17-secreting TRM cells. Mucosal Immunology. , (2018).
- Solans, L., et al. IL-17-dependent SIgA-mediated protection against nasal Bordetella pertussis infection by live attenuated BPZE1 vaccine. Mucosal Immunology. , (2018).
- Miller, M. A., et al. Visualization of murine intranasal dosing efficiency using luminescent Francisella tularensis: effect of instillation volume and form of anesthesia. PLoS One. 7 (2), 31359 (2012).
- Sato, Y., Izumiya, K., Sato, H., Cowell, J. L., Manclark, C. R. Aerosol infection of mice with Bordetella pertussis. Infection and Immunity. 29 (1), 261-266 (1980).
- Warfel, J. M., Beren, J., Merkel, T. J. Airborne transmission of Bordetella pertussis. Journal of Infectious Diseases. 206 (6), 902-906 (2012).
- Scanlon, K. M., Snyder, Y. G., Skerry, C., Carbonetti, N. H. Fatal Pertussis in the Neonatal Mouse Model Is Associated with Pertussis Toxin-Mediated Pathology beyond the Airways. Infection and Immunity. 85 (11), (2017).
- Martinez de Tejada, G., et al. Neither the Bvg- phase nor the vrg6 locus of Bordetella pertussis is required for respiratory infection in mice. Infection and Immunity. 66 (6), 2762-2768 (1998).
- Higgins, S. C., Jarnicki, A. G., Lavelle, E. C., Mills, K. H. TLR4 mediates vaccine-induced protective cellular immunity to Bordetella pertussis: role of IL-17-producing T-cells. Journal of Immunology. 177 (11), 7980-7989 (2006).
- Mahon, B. P., Brady, M. T., Mills, K. H. Protection against Bordetella pertussis in mice in the absence of detectable circulating antibody: implications for long-term immunity in children. Journal of Infectious Diseases. 181 (6), 2087-2091 (2000).
- Karlsson, A. C., et al. Comparison of the ELISPOT and cytokine flow cytometry assays for the enumeration of antigen-specific T-cells. Journal of Immunological Methods. 283 (1-2), 141-153 (2003).
- Hagen, J., et al. Comparative Multi-Donor Study of IFNgamma Secretion and Expression by Human PBMCs Using ELISPOT Side-by-Side with ELISA and Flow Cytometry Assays. Cells. 4 (1), 84-95 (2015).
- Raeven, R. H. M., et al. Molecular and cellular signatures underlying superior immunity against Bordetella pertussis upon pulmonary vaccination. Mucosal Immunology. 11 (3), 1009 (2018).
