הערכה של פתוגן-פונדקאי תגובות והיעילות החיסון בעכברים
Summary
כאן אנו מציגים פרוטוקול אלגנטי ויוו הערכה של חיסון היעילות ומנחה תגובות מערכת החיסון. פרוטוקול זה ניתן להתאים מודלים חיסון ללמוד ויראלי, חיידקי, או טפילים פתוגנים.
Abstract
חיסונים הם המאהה 20 רפואי פלא. הם צמצמו באופן משמעותי את התחלואה ואת התמותה הנגרמת על ידי מחלות זיהומיות, תרמה עלייה מרשימה בתוחלת החיים ברחבי העולם. למרות זאת, קביעת ליעילותו נשאר אתגר. מתעוררים הראיות עולה כי החיסון acellular הנוכחי (aPV) נגד שעלת בורדטלה (נולד ב- שעלת) מעניקה חסינות שיוצרת. לכן, האתגר העיקרי הוא עיצוב חיסון הדור הבא שגורם חיסון הגנתי ללא תופעות לוואי לוואי של חיסון כל-תא (wPV). כאן נתאר פרוטוקול השתמשנו כדי לבדוק את היעילות של אדג’וונט מבטיח, הרומן הטיה החיסון התגובות הפנוטיפ Th1/Th17 מגן ומקדם סיווג יותר אתגר שעלת דרב מ במערכת הנשימה מאתר. מאמר זה מתאר את פרוטוקול העכבר חיסון, חיסון חיידקי, קצירת רקמות של ניתוח של תגובות חיסוניות. באמצעות שיטה זו, בתוך המודל שלנו, אנו יש בהצלחה מבואר מנגנונים מכריע שהפיק חיסון שעלת acellular מבטיח, הדור הבא. בשיטה זו ניתן ליישם כל דגם למחלות זיהומיות על מנת לקבוע את יעילות החיסון.
Introduction
חיסונים מייצג את אחד ההישגים בריאות הציבור הגדולים של המאה ה-20, אך אנחנו עדיין אינם מבינים את המנגנון שלפיו חיסונים מצליח לעורר חיסון הגנתי. הזיהוי של חתימות מולקולרית (למשל., סמני הפעלת התא, הרחבה של סוגי הסלולר, ביטוי גנים) המושרה לאחר החיסון מספק שפע של מידע על חיזוי ותפיק יעיל התגובה החיסונית. המורכבות של פתוגן-פונדקאי תגובות לא ניתן שלמאחה לשכפל באמצעות במבחנה מערכות התרבות התא1. In vivo חיסון מודלים נועדו להעריך/ת מספר סוגי תאים חיסוניים בתוך המארח. זה מספק יתרון בעת אפיון חיסון נגד אנטיגן עיבוד, מצגת, הפרשת ציטוקינים דיפרנציאלית והרחבה של תאים חיסוניים. הפרוטוקול המתואר כאן מספק שיטה מפורטת כדי לקבוע יעילות החיסון דרך הערכת התגובות החיסונית מערכתית ומקומיים, כימות של פתוגן נטל ברקמות של ריבית. דוגמה שסופק כאן בדיקות היעילות של חיסון ניסיוני עבור המחלה בורדטלה שעלת (נולד ב- שעלת).
שעלת דרב הוא חיידק גראם שליליים זה הסוכן etiological של מחלות נשימה שעלת (שעלת)2,3. מגע קרוב עם אנשים נגועים (סימפטומטי או אסימפטומטיים) מוביל הילוכים, קולוניזציה של המחלה. למרות החיסון העולמית משמעותי כיסוי4, שעלת נחשבת מחלה resurging במדינות רבות ברחבי העולם, היא הגורם העיקרי בילדות למניעה מקרי מוות5,6,7, 8. בשנת 2015, שעלת דרב שעלת ו נכללו בין המכון הלאומי לאלרגיה ומחלות זיהומיות (NIAID) מתעוררים רשימת פתוגן/מחלה זיהומית, מדגישים את הצורך פיתוח של חיסון יותר מקנה חיסון הגנתי חיים ארוכים.
כיום, אזור פעיל בחקירה כדי לשלוט תחיית שעלת היא פיתוח של חיסון שעלת acellular הדור הבא (aPV) עם שילוב אופטימלי של הרומן adjuvants ו אנטיגנים לחקות את התגובה החיסונית שהפיק את כל התא שעלת חיסון (wPV)9. באמצעות פרוטוקול המתואר, דיווחנו לאחרונה השינוי של הנוכחי שאושרו על-ידי ה-FDA aPV על ידי התוספת של אדג’וונט הרומן, בורדטלה קולוניזציה גורם א’ (BcfA), הביא להפחתת יעיל יותר של שעלת דרב חיידקי טעינה הריאות העכבר10,11. הגנה מוגברת זו לוותה את הטיית של אלום-induced Th1/Th2 תגובה חיסונית הפרופיל החיסונית יותר מגן Th1/Th1710. פרוטוקול זה הוא מפורט ומקיף, הפעלת החוקר לקבל מידע מקסימלי באמצעות הערכה משולבת של המחשב המארח ו תגובות חיסוניות למגוון של פתוגנים.
הפרוטוקול המתואר כאן עוקב אחר לוח הזמנים חיסון נציג, המוצגת באיור 1, כדי להבטיח תגובות חיסוניות מארח אופטימלית.
Protocol
Representative Results
Discussion
פרוטוקול מקיף המתוארים כאן ללמוד חסינות הנוצרות על-ידי חיסון שעלת דרב זיהום יאפשר גם הערכה של תגובות מארח מגוון רחב של פתוגנים אחרים. הפרוטוקול דן שיטות כדי לספק החיסונים, לקבוע את יעילות החיסון הבא הפתוגן. אתגר ולאחר ניתוח מקביל של תפקוד מערכת החיסון. בהתאמת הפרוטוקול ללימוד פתוגנים…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
עבודה זו נתמכה על ידי קרנות 1R01AI125560-01, סטארט-אפ של אוניברסיטת אוהיו.
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).
