Summary

Efficacité de protection et de la réponse immunitaire pulmonaire après l'administration sous-cutanée et intranasale BCG chez la souris

Published: September 19, 2016
doi:

Summary

We herein detail the methodology followed to compare protective efficacy and lung immune response induced by intranasal and subcutaneous immunization with BCG in mouse model. Our results show the benefits of pulmonary vaccination and suggest a role for IL17-mediated response in vaccine-induced protection.

Abstract

Despite global coverage of intradermal BCG vaccination, tuberculosis remains one of the most prevalent infectious diseases in the world. Preclinical data have encouraged pulmonary tuberculosis vaccines as a promising strategy to prevent pulmonary disease, which is responsible for transmission. In this work, we describe the methodology used to demonstrate in the mouse model the benefits of intranasal BCG vaccination when compared to subcutaneous. Our data revealed greater protective efficacy following intranasal BCG administration. In addition, our results indicate that pulmonary vaccination triggers a higher immune response in lungs, including Th1 and Th17 responses, as well as an increase of immunoglobulin A (IgA) concentration in respiratory airways. Our data show correlation between protective efficacy and the presence of IL17-producing cells in lungs post-Mycobacterium tuberculosis challenge, suggesting a role for this cytokine in the protective response conferred by pulmonary vaccination. Finally, we detail the global workflow we have developed to study respiratory vaccination in the mouse model, which could be extrapolated to other tuberculosis vaccines, apart from BCG, targeting the mucosal response or other pulmonary routes of administration such as the intratracheal or aerosol.

Introduction

La tuberculose (TB) est l' une des principales maladies infectieuses causant plus de décès associés que le VIH dans le monde et combiné avec la hausse augmentation des souches multirésistantes rend TB un problème de santé mondiale alarmante 1. De nouveaux outils diagnostiques, des médicaments plus efficaces et moins toxiques, et de nouveaux vaccins sûrs et efficaces TB sont un besoin urgent, en particulier dans le monde en développement.

Vivant atténué Bacille Calmette-Guérin (BCG) est actuellement le seul vaccin homologué contre la tuberculose, qui a été administré par voie intradermique à la naissance depuis les années 1970 dans le monde entier. BCG est considéré comme efficace pour prévenir les formes graves de la maladie ( la méningite et la tuberculose miliaire) chez les enfants, mais a montré une efficacité incompatible contre la tuberculose pulmonaire responsable de la transmission de la maladie 2.

vaccination pulmonaire, qui imite voie naturelle de l'infection tuberculeuse, représente une approche intéressante pour amorcer la réponse immunitaire de l'hôte locals. À cet égard, divers travaux précliniques dans différents modèles TB animaux pertinents ont démontré une plus grande efficacité du vaccin après l' immunisation pulmonaire par rapport à la voie sous – cutanée ou intradermique 3-6. Néanmoins, les mécanismes de protection déclenchée par la vaccination pulmonaire ne sont pas bien comprises. Au cours des dernières années, plusieurs travaux ont pointé vers une réponse de IL17 médiée comme un facteur important de la muqueuse réponse immunitaire spécifique de la tuberculose, comme dans les modèles de souris déficientes pour IL17 muqueuse efficacité protectrice induite par le vaccin est altérée 7,8.

Récemment , nous avons démontré pour la première fois que l' administration intranasale BCG protégé DBA / 2 souris, une souche de souris caractérisé par l'absence de protection après la vaccination par le BCG sous – cutanée 9. Ces résultats suggèrent que la vaccination contre la tuberculose respiratoire pourrait être plus efficace dans la réduction des taux de tuberculose dans les pays d'endémie, où le BCG intradermique est considéré comme inefficace contre pulmonTB ary.

Protocol

Toutes les souris ont été maintenues dans des conditions contrôlées et respectées pour tout signe de maladie. Le travail expérimental a été menée en accord avec les directives européennes et nationales en matière de protection des animaux de laboratoire et avec l'approbation des commissions compétentes d'éthique locaux. 1. Préparation des stocks quantifiées glycériques de BCG danoise et Mycobacterium tuberculosis H37Rv NOTE…

Representative Results

Ce travail décrit la comparaison de deux voies d'administration du BCG: sous-cutanée et intranasale. voie sous-cutanée est comparable à celui intradermique, qui est la voie d'administration clinique actuel du BCG dans le monde entier. Intranasale voie de vaccination vise à imiter la voie naturelle de l' infection de M. la tuberculose, dont l'objectif est d'induire une réponse immunitaire directement dans les poumons, le principal organe cible d…

Discussion

Although current vaccine against tuberculosis, BCG, is the most widely administered vaccine in history, tuberculosis remains one of the leading causes of death and morbidity from infectious diseases worldwide. This paradox is explained by the lack of protection of this vaccine against pulmonary tuberculosis, the responsible form of transmission. New vaccination approaches effective against pulmonary forms of the disease are urgently needed, as they would have the greatest impact on disease transmission globally.

<p c…

Divulgazioni

The authors have nothing to disclose.

Acknowledgements

This work was supported by “Spanish Ministry of Economy and Competitiveness” [grant number BIO2014-5258P], “European Commission” by the H2020 programs [grant numbers TBVAC2020 643381].

Materials

Middlebrook 7H9 broth BD 271310
Middlebrook ADC Enrichment BD 211887
Tween 80 Scharlau TW00800250
3-mm diameter Glass Beads Scharlau 038-138003
Middlebrook 7H10 Agar BD 262710
1-ml syringe 26GA 0.45×10 mm BD 301358
GentleMACS dissociator Miltenyi Biotec 130-093-235
C tubes Miltenyi Biotec 130-093-237
M tubes Miltenyi Biotec 130-093-236
Collagenase D Roche 11088882001
DNaseI Applichem A3778,0100
Falcon 70µm Cell Strainer Corning 352350
RPMI 1640 Sigma R0883
Red Blood Cell Lysing Buffer Sigma R7757
GlutaMAX Supplement Gibco 35050-061 100X concentrated
Penicillin-Streptomycin Solution Sigma P4333 100X concentrated
Fetal Calf Serum Biological Industries 04-001-1A
2-Mercaptoethanol Sigma M3148-25ML
Scepter 2.0 Handheld Automated Cell Counter Millipore PHCC20040
Scepter Cell Counter Sensors, 40 µm Millipore PHCC40050
Mycobacterium Tuberculosis – Tuberculin PPD Statens Serum Institut (SSI) 2390
Mouse IFN-γ ELISA development kit  Mabtech 3321-1H
Mouse IL17A ELISA development kit  Mabtech 3521-1H
Brefeldin A Sigma B7651
FITC Rat Anti-Mouse CD4 BD 553047
BD Cytofix/Cytoperm Kit BD 555028
APC-Cy7 Rat Anti-mouse IL-17A BD 560821
APC Mouse Anti-mouse IFNg BD 554413
LACHRYMAL OLIVE LUER LOCK 0.60 x 30 mm. 23G x 1 1/4” UNIMED 27.134 Used as trachea cannula for BAL
high-protein binding polystyrene flat-bottom 96-well plates MAXISORP NUNC 430341
Albumin, from bovine serum Sigma A4503
Goat Anti-Mouse IgA (α-chain specific)−Peroxidase antibody Sigma A4789
3,3′,5,5′-Tetramethylbenzidine (TMB)  Sigma T0440
MyTaq DNA Polymerase Bioline BIO-21107 The kit Includes Buffer 5x

Riferimenti

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Citazione di questo articolo
Uranga, S., Marinova, D., Martin, C., Aguilo, N. Protective Efficacy and Pulmonary Immune Response Following Subcutaneous and Intranasal BCG Administration in Mice. J. Vis. Exp. (115), e54440, doi:10.3791/54440 (2016).

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