Évaluation des réponses de l’hôte-pathogène et l’efficacité du vaccin chez la souris

Summary

Nous présentons ici un protocole élégant pour in vivo l’évaluation du vaccin hôte et l’efficacité des réponses immunitaires. Ce protocole peut être adapté pour des modèles de vaccin qui étudient les virus, bactéries ou parasites pathogènes.

Abstract

Les vaccins sont une merveille médical de 20^ème siècle. Ils ont fortement réduit la morbidité et la mortalité causées par les maladies infectieuses et a contribué à une augmentation frappante de l’espérance de vie dans le monde entier. Déterminer l’efficacité du vaccin reste néanmoins un défi. Des preuves nouvelles suggèrent que le vaccin acellulaire (aPV) pour Bordetella pertussis (b. pertussis) induit l’immunité sous-optimale. Par conséquent, un défi majeur est de concevoir un vaccin de nouvelle génération qui induit une immunité protectrice sans les effets secondaires d’un vaccin à germes entiers (PVS). Nous décrivons ici un protocole que nous avons utilisé pour tester l’efficacité d’un adjuvant prometteur, roman qui biaise la réponse immunitaire à un phénotype Th1/Th17 protectrice et favorise un meilleur dégagement d’un défi de b. pertussis dans le tractus respiratoire murin. Cet article décrit le protocole de vaccination de souris, l’inoculation bactérienne, tissu récolte et analyse des réponses immunitaires. En utilisant cette méthode, au sein de notre modèle, nous avons avec succès élucidé les mécanismes cruciaux induites par un vaccin acellulaire contre la coqueluche prometteuse génération. Cette méthode peut être appliquée à n’importe quel modèle de maladies infectieuses afin de déterminer l’efficacité du vaccin.

Introduction

Les vaccins représentent l’une des plus grandes réalisations du XXe siècle la santé publique, mais nous ne comprenons toujours pas entièrement les mécanismes par lesquels vaccins efficaces stimulent l’immunité protectrice. L’identification des signatures moléculaires (e.g., marqueurs d’activation cellulaire, expansion des sous-types cellulaires et des caractéristiques de l’expression génique) induite après vaccination fournit une multitude d’informations pour prévoir et générant un efficace réponse immunitaire. La complexité des réponses de l’hôte-pathogène ne peut être reproduite adéquatement à l’aide du systèmes in vitro cell culture¹. Les modèles in vivo vaccin visent à évaluer simultanément plusieurs types de cellules immunitaires chez l’hôte. Cela procure un avantage lorsque caractérisant le vaccin antigène traitement et présentation, la sécrétion de cytokines différentielle et expansion des cellules immunitaires. Le protocole décrit ici fournit une méthode détaillée pour déterminer l’efficacité du vaccin par l’évaluation de la réponse immunitaire systémique et locale et quantification de la charge pathogène dans les tissus d’intérêt. L’exemple fourni ici teste l’efficacité d’un vaccin expérimental pour l’agent pathogène Bordetella pertussis (b. pertussis).

B. pertussis est une bactérie Gram-négative qui est l’agent étiologique de la maladie respiratoire coqueluche (pertussis)^2,3. Contact étroit avec des personnes infectées (symptomatiques ou asymptomatiques) conduit à la transmission, la colonisation et la maladie. Malgré le vaccin global significatif couverture⁴, la coqueluche est considéré comme une résurgence de la maladie dans de nombreux pays dans le monde entier et est des principales causes évitables chez les enfants morts^{5,6,7, 8}. en 2015, b. pertussis et la coqueluche ont été inclus dans l’Institut National des allergies et maladies infectieuses (NIAID) émergents liste pathogène/maladies infectieuses, en insistant sur la nécessité pour le développement d’un meilleur vaccin qui confère immunité protectrice longue durée de vie.

Une région active d’enquête pour contrôler la recrudescence de la coqueluche est actuellement, développement d’un vaccin acellulaire contre la coqueluche de prochaine génération (aPV) avec une combinaison optimale de nouveaux adjuvants et antigènes pour imiter la réponse immunitaire provoquée par la cellule entière coqueluche vaccin (PVS)⁹. En utilisant le protocole décrit, nous avons récemment rapporté que la modification des aPV cours approuvé par la FDA par l’ajout d’un nouvel adjuvant, facteur de colonisation Bordetella A (BcfA), donné lieu à une réduction plus efficace de la charge bactérienne de b. pertussis de poumons de souris^10,11. Cette protection accrue a été accompagnée par l’inclinaison d’une réponse immunitaire Th1/Th2 induite par l’alun au plus protecteur du profil immunitaire Th1/Th17¹⁰. Ce protocole est détaillé et complet, permettant à l’enquêteur se renseigner maximale durant l’évaluation simultanée de l’hôte et de la réponse immunitaire à une variété de pathogènes.

Le protocole décrit ici suit le calendrier de vaccination représentatif, illustré à la Figure 1, pour assurer des réponses immunitaires hôte optimale.

Protocol

Toutes les expériences avec des animaux vivants ont été effectuées selon un protocole approuvé par The Ohio State University IACUC conformément aux lignes directrices IACUC. Les souris C57BL/6 ont été utilisés dans toutes les vaccinations et les infections. Les souris mâles et femelles sont utilisées dans chaque groupe selon les lignes directrices des NIH. Le nombre d’animaux par groupe a été déterminé par des calculs de puissance basés sur les différences prédites de résultat parmi les groupes expé…

Representative Results

Le modèle décrit présente une méthode pour évaluer l’efficacité du vaccin et les réponses immunitaires au cours des interactions hôte-pathogène. La figure 1 illustre le calendrier de vaccination représentatif utilisé pour vacciner et infecter des souris et récolter des tissus pour analyse. Figure 2 illustre la configuration du système anesthésie employée pour induire la souris, permettant aux enquêteurs de livre…

Discussion

Le protocole complet décrit ici afin d’étudier l’immunité induite par le vaccin à l’infection par b. pertussis permettra également l’évaluation des réponses de l’hôte à une variété d’autres pathogènes. Le protocole traite de méthodes pour livrer des immunisations, déterminer qui suit l’efficacité vaccin pathogène défi et dissection parallèle de la fonction immunitaire. Dans l’adaptation du protocole afin d’étudier d’autres agents pathogènes, plusieurs paramètres devront ?…

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