एंटीजन आंतरिककरण को बढ़ावा देने के लिए कण-स्थिर इमल्शन का सेलुलर संबंध
Summary
तर्कसंगत रूप से कुशल सहायक डिजाइन करने के लिए, हमने पॉली-लैक्टिक-को-ग्लाइकोलिक एसिड नैनोपार्टिकल-स्टेबलाइज्ड पिकरिंग इमल्शन (पीएनपीई) विकसित किया। पीएनपीई के पास शक्तिशाली सेलुलर संपर्क के लिए अद्वितीय कोमलता और एक हाइड्रोफोबिक इंटरफ़ेस था और उच्च-सामग्री एंटीजन लोडिंग की पेशकश की, एंटीजन-प्रेजेंटिंग कोशिकाओं के लिए वितरण प्रणाली के सेलुलर संबंध में सुधार किया और एंटीजन के कुशल आंतरिककरण को प्रेरित किया।
Abstract
नैनोकणों का सेलुलर संबंध सेलुलर मान्यता, सेलुलर अपटेक और सक्रियण के लिए पूर्व शर्त है, जो दवा वितरण और प्रतिरक्षा प्रतिक्रिया के लिए आवश्यक हैं। वर्तमान अध्ययन इस अवलोकन से उपजा है कि सेल आत्मीयता पर ठोस कणों के चार्ज, आकार और आकार के प्रभावों पर आमतौर पर विचार किया जाता है, लेकिन हम शायद ही कभी सेलुलर आत्मीयता में कोमलता, गतिशील पुनर्गठन घटना और जटिल इंटरफ़ेस इंटरैक्शन की आवश्यक भूमिका का एहसास करते हैं। यहां, हमने पॉली-लैक्टिक-को-ग्लाइकोलिक एसिड (पीएलजीए) नैनोपार्टिकल-स्टेबलाइज्ड पिकरिंग इमल्शन (पीएनपीई) विकसित किया जो कठोर रूपों की कमियों को दूर करता है और रोगजनकों के लचीलेपन और तरलता का अनुकरण करता है। सेल सतहों के लिए पीएनपीई के संबंध का परीक्षण करने और प्रतिरक्षा कोशिकाओं द्वारा बाद के आंतरिककरण पर विस्तार से चर्चा करने के लिए एक विधि स्थापित की गई थी। बायो-मिमेटिक एक्स्ट्रासेल्युलर वेसिकल्स (बीईवी) के लिए पीएनपीई का संबंध – अस्थि मज्जा डेंड्राइटिक कोशिकाओं (बीएमडीसी) के प्रतिस्थापन – को अपव्यय निगरानी (क्यूसीएम-डी) के साथ क्वार्ट्ज क्रिस्टल माइक्रोबैलेंस का उपयोग करके निर्धारित किया गया था, जिसने सेल-इमल्शन आसंजन की वास्तविक समय की निगरानी की अनुमति दी थी। इसके बाद, पीएनपीई का उपयोग एंटीजन (ओवलबुमिन, ओवीए) देने के लिए किया गया था और बीएमडीसी द्वारा एंटीजन के उत्थान को कॉन्फोकल लेजर स्कैनिंग माइक्रोस्कोप (सीएलएसएम) का उपयोग करके देखा गया था। प्रतिनिधि परिणामों से पता चला है कि PNPE ने BEVs का सामना करने पर तुरंत आवृत्ति (ΔF) को कम कर दिया, जो BMDCs के लिए PNPE के तेजी से आसंजन और उच्च संबंध का संकेत देता है। PNPE ने PLGA माइक्रोपार्टिकल्स (PMPs) और AddaVax सहायक (सर्फेक्टेंट-स्थिर नैनो-इमल्शन [SSE] के रूप में चिह्नित) की तुलना में कोशिका झिल्ली के लिए काफी मजबूत बंधन दिखाया। इसके अलावा, गतिशील वक्रता परिवर्तन और पार्श्व प्रसार के माध्यम से इम्युनोसाइट्स के लिए बढ़ी हुई सेलुलर आत्मीयता के कारण, एंटीजन अपटेक को बाद में पीएमपी और एसएसई की तुलना में बढ़ाया गया था। यह प्रोटोकॉल उच्च सेल आत्मीयता और कुशल एंटीजन आंतरिककरण के साथ नए फॉर्मूलेशन को डिजाइन करने के लिए अंतर्दृष्टि प्रदान करता है, जो कुशल टीकों के विकास के लिए एक मंच प्रदान करता है।
Introduction
महामारी, पुरानी और संक्रामक बीमारियों का मुकाबला करने के लिए, रोगनिरोधी और चिकित्सीय टीकाकरण के लिए प्रभावी सहायक विकसित करना अनिवार्य है। आदर्श रूप से, सहायक दवाओं में उत्कृष्ट सुरक्षा और प्रतिरक्षा सक्रियण 3,4,5 होना चाहिए। एंटीजन-प्रेजेंटिंग कोशिकाओं (एपीआई) द्वारा एंटीजन के प्रभावी उत्थान और प्रक्रिया को डाउनस्ट्रीम सिग्नलिंग कैस्केड और प्रतिरक्षा प्रतिक्रिया 6,7,8 की शुरुआत में एक आवश्यक चरण माना जाता है। इसलिए, एंटीजन के साथ प्रतिरक्षा कोशिकाओं की बातचीत के तंत्र की स्पष्ट समझ प्राप्त करना और आंतरिककरण को बढ़ाने के लिए सहायक दवाओं को डिजाइन करना टीकों की दक्षता को बढ़ाने के लिए कुशल रणनीतियां हैं।
अद्वितीय गुणों वाले माइक्रो-/नैनोकणों की पहले एंटीजन डिलीवरी सिस्टम के रूप में जांच की गई है ताकि एंटीजन के सेलुलर अपटेक और रोगज़नक़ से जुड़े आणविक पैटर्न 9,10 के साथ सेलुलर इंटरैक्शन को मध्यस्थ किया जा सके। कोशिकाओं के साथ संपर्क करने पर, वितरण प्रणाली बाह्य मैट्रिक्स और कोशिका झिल्ली के साथ बातचीत करना शुरू कर देती है, जिसके कारण आंतरिककरण और बाद में सेलुलर प्रतिक्रियाएं11,12 होती हैं। पिछले अध्ययनों ने प्रकाश में लाया है कि कणों का आंतरिककरण कोशिका झिल्ली-कण आसंजन13 के माध्यम से होता है, इसके बाद कोशिका झिल्ली का लचीला विरूपण और सतह झिल्ली14,15 में रिसेप्टर का प्रसार होता है। इन परिस्थितियों में, वितरण प्रणाली के गुण एपीआई के संबंध पर निर्भर करते हैं, जो बाद में अपटेक मात्रा16,17 को प्रभावित करते हैं।
बेहतर प्रतिरक्षा प्रतिक्रिया के लिए वितरण प्रणाली के डिजाइन में अंतर्दृष्टि प्राप्त करने के लिए, कणों के गुणों और सेलुलर अपटेक के बीच संबंधों की जांच पर व्यापक प्रयास केंद्रित किए गए हैं। वर्तमान अध्ययन इस अवलोकन से उपजा है कि विभिन्न आवेशों, आकारों और आकृतियों के साथ ठोस सूक्ष्म / नैनोकणों का अध्ययन अक्सर इस प्रकाश में किया जाता है, जबकि एंटीजन आंतरिककरण में तरलता की भूमिका की शायद ही कभी जांच कीजाती है। वास्तव में, आसंजन के दौरान, नरम कणों ने बहुसंयोजक इंटरैक्शन के लिए संपर्क क्षेत्र को बढ़ाने के लिए गतिशील वक्रता परिवर्तन और पार्श्व प्रसार का प्रदर्शन किया, जिसे ठोसकणों 20,21 द्वारा शायद ही दोहराया जा सकता है। इसके अलावा, कोशिका झिल्ली अपटेक की साइट पर फॉस्फोलिपिड बाइलेयर (स्फिंगोलिपिड्स या कोलेस्ट्रॉल) हैं, और हाइड्रोफोबिक पदार्थ लिपिड के विरूपण एन्ट्रॉपी को बदल सकते हैं, जिससे सेलुलर अपटेक22,23 के लिए आवश्यक ऊर्जा की मात्रा कम हो जाती है। इस प्रकार, गतिशीलता को बढ़ाना और वितरण प्रणाली की हाइड्रोफोबिसिटी को बढ़ावा देना प्रतिरक्षा प्रतिक्रिया को बढ़ाने के लिए एंटीजन आंतरिककरण को मजबूत करने के लिए एक प्रभावी रणनीति हो सकती है।
पिकरिंग इमल्शन, दो अपरिवर्तनीय तरल पदार्थों के बीच इंटरफ़ेस पर इकट्ठे ठोस कणों द्वारा स्थिर, जैविक क्षेत्र24,25 में व्यापक रूप से उपयोग किया गया है। वास्तव में, तेल / पानी इंटरफ़ेस पर एकत्रित कण बहु-स्तरीय संरचनाओं के निर्माण को निर्धारित करते हैं, जो बहु-स्तरीय वितरण प्रणाली-सेलुलर इंटरैक्शन को बढ़ावा देते हैं, और आगे दवा वितरण में बहु-कार्यात्मक फिजियोकेमिकल गुणों को प्रेरित करते हैं। उनकी विकृति और पार्श्व गतिशीलता के कारण, पिकरिंग इमल्शन को इम्यूनोसाइट्स के साथ बहु-वैलेंट सेलुलर इंटरैक्शन में प्रवेश करने और झिल्ली प्रोटीन26 द्वारा मान्यता प्राप्त होने की उम्मीद थी। इसके अलावा, चूंकि पिकरिंग इमल्शन में तैलीय मिसेल कोर पूरी तरह से ठोस कणों से ढके नहीं होते हैं, पिकरिंग इमल्शन में तेल / पानी के इंटरफ़ेस पर कणों के बीच विभिन्न आकारों के अंतराल होते हैं, जो उच्च हाइड्रोफोबिसिटी का कारण बनते हैं। इस प्रकार, एपीसी के लिए पिकरिंग इमल्शन के संबंध का पता लगाना और कुशल सहायक विकसित करने के लिए बाद के आंतरिककरण पर विस्तार से बताना महत्वपूर्ण है।
इन विचारों के आधार पर, हमने एक तरलता वैक्सीन वितरण प्रणाली के रूप में एक पीएलजीए नैनोपार्टिकल-स्टेबलाइज्ड पिकरिंग इमल्शन (पीएनपीई) को इंजीनियर किया, जिसने बीएमडीसी और सेलुलर आंतरिककरण के लिए पीएनपीई के संबंध में मूल्यवान अंतर्दृष्टि प्राप्त करने में भी मदद की। बायो-मिमेटिक एक्स्ट्रासेल्युलर वेसिकल्स (बीईवी; बीएमडीसी का प्रतिस्थापन) के पीएनपीई में वास्तविक समय के आसंजन की निगरानी अपव्यय निगरानी (क्यूसीएम-डी) के साथ क्वार्ट्ज क्रिस्टल माइक्रोबैलेंस का उपयोग करके लेबल-मुक्त विधि के माध्यम से की गई थी। बीएमडीसी के लिए पीएनपीई के संबंध के लक्षण वर्णन के बाद, एंटीजन अपटेक को निर्धारित करने के लिए कॉन्फोकल लेजर स्कैनिंग माइक्रोस्कोपी (सीएलएसएम) का उपयोग किया गया था। परिणाम ने बीएमडीसी के लिए पीएनपीई के उच्च संबंध और एंटीजन के कुशल आंतरिककरण का संकेत दिया। हमने अनुमान लगाया कि पीएनपीई एपीआई के लिए उच्च आत्मीयता प्रदर्शित करेगा, जो प्रतिरक्षा प्रतिक्रियाओं को बढ़ाने के लिए एंटीजन के आंतरिककरण को बेहतर ढंग से उत्तेजित कर सकता है।
Protocol
Representative Results
Discussion
हमने पीएलजीए नैनोपार्टिकल-स्थिर तेल / जल इमल्शन को उन्नत एंटीजन आंतरिककरण के लिए एक वितरण प्रणाली के रूप में विकसित किया। तैयार पीएनपीई में लैंडिंग स्पॉट का समर्थन करने के लिए एक घनी पैक की गई सतह और प्…
Divulgations
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
इस काम को चीन के राष्ट्रीय कुंजी अनुसंधान और विकास कार्यक्रम (2021YFE020527, 2021YFC2302605, 2021YFC2300142), चीनी विज्ञान अकादमी (ZDBS-LY-SLH040) के बुनियादी सीमांत वैज्ञानिक अनुसंधान कार्यक्रम की 0 से 1 मूल नवाचार परियोजना द्वारा समर्थित परियोजना द्वारा समर्थित किया गया था, चीन के राष्ट्रीय प्राकृतिक विज्ञान फाउंडेशन के अभिनव अनुसंधान समूहों के लिए फाउंडेशन (अनुदान संख्या 21821005)।
Materials
| AddVax | InvivoGen | Vac-adx-10 | |
| Cell Strainer | Biosharp | BS-70-CS | 70 μm |
| Confocal Laser Scanning Microscope (CLSM) | Nikon | A1 | |
| Cy3 NHS Ester | YEASEN | 40777ES03 | |
| DAPI Staining Solution | Beyotime | C1005 | |
| Fetal Bovine Serum (FBS) | Gibco | 16000-044 | |
| FITC Phalloidin | Solarbio | CA1620 | |
| Mastersizer 2000 Particle Size Analyzer | Malvern | ||
| Micro BCA protein Assay Kit | Thermo Science | 23235 | |
| Membrane emulsification equipment | Zhongke Senhui Microsphere Technology | FM0201/500M | |
| Mini-Extruder | Avanti Polar Lipids, Inc | ||
| NANO ZS | Malvern | JSM-6700F | |
| Polycarbonate membranes | Avanti Polar Lipids, Inc | ||
| Poly (lactic-co-glycolic acid) (PLGA) | Sigma-Aldrich | 26780-50-7 | Mw 7,000-17,000 |
| Poly-L-lysine Solution | Solarbio | P2100 | |
| Poly (vinyl alcohol) (PVA) | Sigma-Aldrich | 9002-89-5 | |
| QSense Silicon dioxide sensor | Biolin Scientific | QSX 303 | Surface roughness < 1 nm RMS |
| Quartz Crystal Microbalance | Biosharp | Q-SENSE E4 | |
| RPMI Medium 1640 basic | Gibco | C22400500BT | L-Glutamine, 25 mM HEPES |
| Scanning Electron Microscopy (SEM) | JEOL | JSM-6700F | |
| Squalene | Sigma-Aldrich | 111-02-4 |
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