Используя антиген капсида-РЕГИСТРАЦИИ Стратегию развития подходов аденовируса серотипа 5-Vectored вакцин
Summary
Здесь мы приводим протокол для создания типа двухвалентный аденовирус 5 (Ad5) вектор доказательство из-принцип Ad5 / H5-HVR1-Kwas-HVR5-His 6 с использованием стратегии антиген капсида-регистрации. Этот вектор был продемонстрирован демонстрируют качественное пригодность, возможность избежать Ad5-положительные сыворотки в пробирке, и антигенность, а также иммуногенность к объединенной антигенов.
Abstract
Аденовируса серотипа 5 (Ad5) была значительно изменена с традиционными методами трансгенных по разработке вакцин. Сокращение полезного действия этих традиционно модифицированных векторов Ad5 в клинических испытаниях может быть, прежде всего, коррелирует с Ad5 уже существующей иммунитета (PEI) среди большинства населения. Способствовать развитию вакцины Ad5-векторная по решению обеспокоенность Ad5 PEI, была использована инновационная стратегия антиген капсида-Включение. По заслугам этой стратегии, Ad5-векторная мы сначала построили трансфер Hexon плазмиды HVR1-Kwas-HVR5-6 / Его pH5S субклонированием гипервариабельный область (HVR) 1 из Hexon в построенной ранее трансфер плазмиды HVR5-6 / Его pH5S, который имел Его 6 тега включены в HVR5. Этот фрагмент ДНК, содержащий HVR1 ВИЧ эпитоп ELDKWAS был синтезирован. HVR1-Kwas-HVR5-6 / Его pH5S тогда линеаризуется и котрансформируют с линеаризованной плазмиды основой pAd5 / ΔH5 (GL),для гомологичной рекомбинации. Это рекомбинации плазмиды pAd5 / H5-HVR1-Kwas-HVR5-His 6 трансфицировали в клетки, чтобы генерировать вирусный вектор Ad5 / H5-HVR1-Kwas-HVR5-6 Его. Этот вектор был проверен, чтобы иметь качественный пригодность указанную вирусной физическое титра (VP / мл), инфекционный титр (IP / мл) и соответствующее отношение / IP VP. Оба эпитоп ВИЧ и его 6 тега были экспонированы на поверхности капсида на Ad5, и сохранил эпитоп конкретного антигенность самостоятельно. Нейтрализация анализ показал способность этого вектора двухвалентного обойти нейтрализации Ad5-положительные сыворотки в пробирке. Иммунизация мышей показали поколение надежной гуморальный иммунитет, специфичные для эпитопа ВИЧ и его 6. Это доказательство правильности принципа исследование показало, что протокол, связанный со стратегией антиген капсида-Регистрации может быть реально использованы для генерации Ad5-векторной вакцины, изменяя различные белки капсида. Этот протокол может быть даже Further модифицированы для генерации редких серотипа аденовирусов векторная вакцин.
Introduction
Аденовируса человека (БА) является среднего размера, не охватило вирусов с икосаэдрического нуклеокапсиде содержащей двухцепочечной ДНК генома. Объявление принадлежит к семейству Adenoviridae, с классификацией в семи группах (A через G). Каждая группа содержит вирус различных серотипов. Из которых, аденовирус серотипа 5 (Ad5) из группы С был наиболее широко изучены и наиболее широко применяется для векторной подходов, таких как генной терапии и вакцинации.
Традиционная стратегия трансген были разработаны и применены для Ad5 модификаций, которая характеризуется смещением вирусных ранних генов с генами из интересов и целенаправленной экспрессии гена-из-интерес у хозяина. Примерами являются строительство pENV9 / Ad5hrΔE3 путем замены раннего гена 3 (E3) с геном оборотов в Simian вируса иммунодефицита 1, строительство AdCMVGag путем замены раннего гена 1 (Е1) с геном затычки иммунодефицита человекаВирус (ВИЧ) 2, и строительство ас объявление Z путем замены E1 с ас Z гена 3. Широкое применение в традиционной стратегии трансгенной на Ad5 зависит от следующих достоинств: широкий диапазон хозяев для Ad5, реализуемого генной инженерии на вирус и распространения вируса, большой размещения внешней гена вставки и безопасности Ad5 4,5. Тем не менее, снижение полезного действия Ad5-векторной клинической терапии с использованием этой стратегии была основным узким местом, которое было отображаются на в первую очередь связано с Ad5 PEI, так Ad5 настолько распространено среди большинства детей и взрослых 4,6.
Чтобы преодолеть основную узкое Ad5, основная цель заключается в разработке альтернативной стратегии в обход Ad5 PEI. Врожденный иммунитет 7, адаптивного иммунитета, такие как нейтрализующие антитела (NABS) 8-10 и CD8 + Т-клеточных ответов против 10 Ad5 как было показано, совместноntribute к Ad5 PEI, с Ad5 NABS появляться играть доминирующую роль в взносов Ad5 PEI 10,11. Кроме того, Ad5 NABS целевые эпитопы, локализованные в белков капсида, в том числе основной Hexon белка, волокна и Пентон базы. Из которых, Hexon является главной мишенью Ad5 NABS 8,11-13. Основываясь на этих выводах, инновационная стратегия антиген капсида-Включение была введена. Это новая стратегия подчеркивает замену или включение белков интересов, на Ad5 белков капсида, которые посменно маскирует Ad5 нейтрализующие эпитопы, приводит к пониженной признания в NABS и эффективных администраций векторных Ad5. Стоит отметить, что эта стратегия является конкурентоспособной, потому что она также может помочь выявить хозяева надежную гуморальный иммунитет и клеточный иммунитет мощный непосредственно представляя антигены интересов, для иммунной системы 4,14,15. Основываясь на этой стратегии, молекулярное клонирование и рекомбинантный вирусный вектор объявления спасение может быть структурно разделенна четыре основных этапа: (а) подготовка гена интересов, либо фрагментом полимеразной цепной реакции (ПЦР) или синтеза; (Б) перевязка фрагмента гена в челночный плазмиды, содержащей ген интересов, фрагмент и гомологичные руки к аденовирусной позвоночника; (С) гомологичной рекомбинации путем совместного преобразования трансфер плазмиду, содержащую ген, представляющей интерес фрагмент с линеаризованной плазмидой магистральной pAd5 / ΔH5 (GL) 16; (D) трансфекции линеаризованной рекомбинантной аденовирусной плазмидой, чтобы спасти рекомбинантный вектор объявление объединена с антигенами-на-интерес.
Наша группа и некоторые другие расширили эту альтернативную стратегию инкорпорации объявление для развития векторная вакцина против Ad различных инфекционных возбудителей. Мы сообщили поколение рекомбинантного вектора Ad Ad-HVR1-LGS-His 6 -v3 путем включения His-меченый ВИЧ-1 антиген V3 в HVR1 локали Ad5 Hexon (hexon5). Это вызвало вектор срабатывает улOng гуморальный иммунный ответ на конкретный эпитоп V3 4. Мы также сообщили о разработке Ad5 / HVR2-MPER-L15ΔE1 путем включения ВИЧ-1 мембранного проксимального эктодомена область (MPER) в HVR2 локали hexon5 2. Кроме того, группа доктора Чжоу использовал преимущества этой стратегии инкорпорации объявления развивать серотип объявление 3 (Ad3), переносимые вакцины, то есть., Поколение вирусный вектор R1SP70A3 путем включения нейтрализующий эпитоп SP70 энтеровирусной 71 в HVR1 из Ad3 Hexon (hexon3). R1SP70A3 генерируется сильные NABS и производство IFN-γ, характерные для эпитопной SP70, которые приводят к высокой скорости защиты от энтеровирусов 71 вызов 15.
Для технического руководства, наше исследование воспользовался качественной стратегии антиген капсида-Регистрации, чтобы сосредоточиться на генерации двухвалентного Ad5 вектор Ad5 / H5-HVR1-Kwas-HVR5-His 6 путем включения ВИЧ-1 антигена в HVR1да Его тег в HVR5 из hexon5. Генерируется вирусный вектор был также иммунологически оценены. Стратегия антиген капсида-Включение могут быть использованы на развитие Ad5-векторной подходов вакцинации против различных инфекционных заболеваний.
Protocol
Representative Results
Discussion
Применение традиционной стратегии трансгенной о внесении изменений Ad5 для разработки вакцин была ослаблена в первую очередь из-за узкого связанного с Ad5 PEI 4,6. Это узкое может быть частично уменьшена путем применения альтернативных антиген капсида-Включение стратегии (рис 1А)…
Divulgations
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Эта работа была частично поддержана Национальным институтом здравоохранения предоставляет 5T32AI7493-20 и 5R01AI089337-03. Доноры не было никакой роли в дизайн исследования, сбора и анализа данных, решение о публикации или подготовки рукописи.
Materials
| 1x DPBS | Thermo Scientific | SH30256.01 | for cell spliting |
| 10x DPBS | Thermo Scientific | SH30378.02 | for dialysis buffer preparation |
| glycerol | SIGMA | G5516-1L | for dialysis buffer preparation |
| SDS | BIO-RAD | 161-0301 | for virus lysis buffer preparation |
| Fetal Bovine Serum (FBS) | Thermo Scientific | SH30910.03 | component of culture medium |
| 100X Non-Essential Amino Acids | Thermo Scientific | SH30238.01 | component of culture medium |
| 200mM/L L-glutamine | Cellgro | 25-005-CI | component of culture medium |
| penicillin/streptomycin solution | Cellgro | 30-002-CI | component of culture medium |
| DMEM with high glucose | Thermo Scientific | SH30081.01 | for HEK293 cell culture |
| Minimum Essential Medium Eagle | SIGMA | M5650 | for HeLa cell culture |
| phenol:chloroform:isoamyl alcohol | SIGMA | P3803-100ML | for large size of DNA purification |
| cesium chloride | Research Products International Corp. | C68050 | for virus purificiation |
| HEPES | Cellgro | 25-060-CI | for CsCl solution preparation |
| HEK293 | ATCC | 51-0036 | for virus rescue and upscale |
| HeLa | ATCC | CCL-2 | for neutralization assay |
| T-25 flask | Thermo Scientific | 156367 | for cell culture |
| T-75 flask | CORNING | 430641 | for cell culture |
| T-175 flask | Thermo Scientific | 159910 | for cell culture |
| Ultracentrifuge | BECKMAN | NA | for virus purification |
| Ultracentrifuge tube | BECKMAN | 344059 | for virus purification |
| dialysis cassette | Thermo Scientific | 66380 | for virus dialysis |
| ELISA plate | Thermo Scientific | 442404 | for ELISA |
| human anti-gp41 (2F5) mAb | NIH AIDS Reagent Program | 1475 | for immunological assays |
| mouse anti-His tag mAb | GenScript | A00186 | for immunological assays |
| SOC medium | CORNING | 46-003-CR | for transformation |
| PCR master mix solution | QIAGEN | 201445 | for PCR |
| Animal lancet (point length at 5mm) | MEDIpoint | for mice bleeding | |
| Biophotometer | Eppendorf | for virus physical titer titration |
References
- Cheng, S. M., et al. Coexpression of the simian immunodeficiency virus Env and Rev proteins by a recombinant human adenovirus host range mutant. Journal of virology. 66, 6721-6727 (1992).
- Matthews, Q. L., et al. HIV antigen incorporation within adenovirus hexon hypervariable 2 for a novel HIV vaccine approach. PloS one. 5, e11815 (2010).
- DeMatteo, R. P., et al. Long-lasting adenovirus transgene expression in mice through neonatal intrathymic tolerance induction without the use of immunosuppression. Journal of virology. 71, 5330-5335 (1997).
- Gu, L., et al. A recombinant adenovirus-based vector elicits a specific humoral immune response against the V3 loop of HIV-1 gp120 in mice through the ‘Antigen Capsid-Incorporation’ strategy. Virology journal. 11, 112 (2014).
- Matthews, Q. L., Krendelchtchikov, A. L. G., Li, Z. C. Viral Vectors for Vaccine Development. INTECH. , (2013).
- Tang, D. C., Zhang, J., Toro, H., Shi, Z., Van Kampen, K. R. Adenovirus as a carrier for the development of influenza virus-free avian influenza vaccines. Expert review of vaccines. 8, 469-481 (2009).
- Flatt, J. W., Kim, R., Smith, J. G., Nemerow, G. R., Stewart, P. L. An intrinsically disordered region of the adenovirus capsid is implicated in neutralization by human alpha defensin 5. PloS one. 8, e61571 (2013).
- Bradley, R. R., Lynch, D. M., Iampietro, M. J., Borducchi, E. N., Barouch, D. H. Adenovirus serotype 5 neutralizing antibodies target both hexon and fiber following vaccination and natural infection. Journal of virology. 86, 625-629 (2012).
- Zaiss, A. K., Machado, H. B., Herschman, H. R. The influence of innate and pre-existing immunity on adenovirus therapy. Journal of cellular biochemistry. 108, 778-790 (2009).
- Sumida, S. M., et al. Neutralizing antibodies and CD8+ T lymphocytes both contribute to immunity to adenovirus serotype 5 vaccine vectors. Journal of virology. 78, 2666-2673 (2004).
- Sumida, S. M., et al. Neutralizing antibodies to adenovirus serotype 5 vaccine vectors are directed primarily against the adenovirus hexon protein. Journal of immunology. 174, 7179-7185 (2005).
- Bradley, R. R., et al. Adenovirus serotype 5-specific neutralizing antibodies target multiple hexon hypervariable regions. Journal of virology. 86, 1267-1272 (2012).
- Gahery-Segard, H., et al. Immune response to recombinant capsid proteins of adenovirus in humans: antifiber and anti-penton base antibodies have a synergistic effect on neutralizing activity. Journal of virology. 72, 2388-2397 (1998).
- Gu, L., et al. Using multivalent adenoviral vectors for HIV vaccination. PloS one. 8, e60347 (2013).
- Tian, X., et al. Protection against enterovirus 71 with neutralizing epitope incorporation within adenovirus type 3 hexon. PloS one. 7, e41381 (2012).
- Wu, H., et al. Construction and characterization of adenovirus serotype 5 packaged by serotype 3 hexon. Journal of virology. 76, 12775-12782 (2002).
- Wu, H., et al. Identification of sites in adenovirus hexon for foreign peptide incorporation. Journal of virology. 79, 3382-3390 (2005).
- Qiu, H., et al. Serotype-specific neutralizing antibody epitopes of human adenovirus type 3 (HAdV-3) and HAdV-7 reside in multiple hexon hypervariable regions. Journal of. 86, 7964-7975 (2012).
- Parker, C. E., et al. Fine definition of the epitope on the gp41 glycoprotein of human immunodeficiency virus type 1 for the neutralizing monoclonal antibody 2F5. Journal of virology. 75, 10906-10911 (2001).
- Farrow, A. L., et al. Immunization with Hexon Modified Adenoviral Vectors Integrated with gp83 Epitope Provides Protection against Trypanosoma cruzi Infection. PLoS neglected tropical diseases. 8, e3089 (2014).
- Krause, A., et al. Epitopes expressed in different adenovirus capsid proteins induce different levels of epitope-specific immunity. Journal of virology. 80, 5523-5530 (2006).
- Omori, N., et al. Modification of a fiber protein in an adenovirus vector improves in vitro gene transfer efficiency to the mouse microglial cell line. Neuroscience letters. 324, 145-148 (2002).
- Dmitriev, I. P., Kashentseva, E. A., Curiel, D. T. Engineering of adenovirus vectors containing heterologous peptide sequences in the C terminus of capsid protein IX. Journal of virology. 76, 6893-6899 (2002).
- Xue, C., et al. Construction and characterization of a recombinant human adenovirus type 3 vector containing two foreign neutralizing epitopes in hexon. Virus research. 183, 67-74 (2014).
- Tian, X., et al. Construction and characterization of human adenovirus serotype 3 packaged by serotype 7 hexon. Virus research. 160, 214-220 (2011).
- Kim, J. W., et al. An adenovirus vector incorporating carbohydrate binding domains utilizes glycans for gene transfer. PloS one. 8, e55533 (2013).
- Vasconcelos, J. R., et al. Pathogen-induced proapoptotic phenotype and high CD95 (Fas) expression accompany a suboptimal CD8+ T-cell response: reversal by adenoviral vaccine. PLoS pathogens. 8, e1002699 (2012).
- Matthews, Q. L., et al. Genetic incorporation of a herpes simplex virus type 1 thymidine kinase and firefly luciferase fusion into the adenovirus protein IX for functional display on the virion. Molecular imaging. 5, 510-519 (2006).
