JoVE Journal > Immunology and Infection
Summary
Abstract
Introduction
Protocol
Results
Discussion
Disclosures
Acknowledgements
Materials
References
Automatic Translation
Please note that all translations are automatically generated. Click here for the English version.
Immunology and Infection

В Vitro ELISA тест для оценки бешенства вакцины потенции

Published: May 11, 2020
doi:
10.3791/59641
,
1Unit Antiviral Strategies, OIE Reference Laboratories for Rift Valley Fever Virus & Crimean Congo Hemorrhagic Fever Virus,Institut Pasteur, 2Institut Pasteur de Guinée, Conakry

Summary

Здесь мы описываем непрямой иммунозахват сэндвича ELISA для определения иммуногенного содержания гликопротеинов в вакцинах против бешенства. Этот тест использует нейтрализующее моноклональные антитела (mAb-D1), распознавающее тримеры гликопротеина. Это альтернатива тесту in vivo NIH, чтобы следить за согласованностью потенции вакцин во время производства.

Abstract

Растущая глобальная забота о благополучии животных поощряет производителей и Национальные контрольные лаборатории (OMCLs) следовать стратегии 3Rs по замене, сокращению и уточнению лабораторных испытаний на животных. Разработка подходов в пробирке рекомендуется на уровне ВОЗ и Европы в качестве альтернативы тесту NIH для оценки потенции вакцины против бешенства. На поверхности частиц вируса бешенства (RABV) тримы гликопротеина являются основным иммуногеном, вызывающим вирусные нейтрализующие антитела (VNAbs). Тест ELISA, где нейтрализующие моноклональные антитела (mAb-D1) распознают тримеральную форму гликопротеина, был разработан для определения содержания родного сложенного тримерного гликопротеина наряду с производством партий вакцины. Этот тест на пробирку продемонстрировал хорошее соответствие с тестом NIH и был признан подходящим в совместных испытаниях производителями вакцин RABV и OMCLs. Предотвращение использования животных является достижимой целью в ближайшем будущем.

Представленный метод основан на косвенном иммунозахвате сэндвича ELISA с использованием mAb-D1, который распознает антигенные участки III (aa 330 до 338) тримерного гликопротеина RABV, т.е. иммуногенного rabV. mAb-D1 используется как для покрытия, так и для обнаружения тримеров гликопротеинов, присутствующих в партии вакцины. Так как эпитоп распознается из-за его конформационных свойств, потенциально денатурированный гликопротеин (менее иммуногенный) не может быть захвачен и обнаружен mAb-D1. Вакцина, которая будет протестирована инкубируется в пластине сенсибилизированы с mAb-D1. Связанные тримерные гликопротеины RABV идентифицируются путем добавления mAb-D1 снова, помечены пероксидаза, а затем выявлены в присутствии субстрата и хромогена. Сравнение абсорбции, измеренной для испытанной вакцины и эталонной вакцины, позволяет определить содержание иммуногенного гликопротеина.

Introduction

С более чем 50 лет, тест NIH1 используется в качестве золотого стандарта метод для оценки потенции вакцины против бешенства до выпуска партии. Этот тест состоит из интраперитонеальной иммунизации групп мышей с вакциной, которая должна быть протестирована с последующим внутримозговой (IC) вызов 14 дней спустя с Challenge Virus Standard (CVS) штамм вируса бешенства (RABV). Потенция оценивается по доле мышей, переживших вызов IC. Хотя ВОЗ2 и Европейская Фармакопея3 по-прежнему требуют теста NIH для оценки потенции вакцины, этот тест страдает от нескольких препятствий: результаты весьма изменчивы4; инфекционные RABV используется во время вызова, и это требует как технические навыки и строгие меры биобезопасности; большое количество животных используются, и тяжесть проблемы вызывает серьезные этические проблемы5. Менее серьезные изменения этого теста была разработана: через две недели после внутриперитонеальной иммунизации, мышей не оспаривается IC, но кровь и испытания на наличие конкретных RABV нейтрализующих антител (VNAbs) в сыворотке крови с помощью теста на нейтрализацию in vitro. Тем не менее, этот тест по-прежнему требует жертвования большое количество лабораторных мышей, хотя он уже используется для ветеринарных вакцин6,7 и был рассмотрен для человекавакцины 8.

В настоящее время как международные9, так и европейские10 рекомендаций поощряют производителей и национальные лаборатории контроля (Official Medicine Control Laboratories – OMCLs) к внедрению замены, сокращения и уточнения лабораторных испытаний на животных, именуемых стратегией 3Rs. Европейская директива 2010/63/EU (действует с 2013/01/01), касающаяся защиты и благополучия животных, также усилила ограничения для производителей вакцин и лабораторий, участвующих в контроле качества вакцин против бешенства, а также в исследованиях бешенства11. В результате этого разработка, проверка и использование альтернативных подходов in vitro стали в настоящее время приоритетными. Это не только этически обоснованные, но и могут также сократить расходы на пакетное тестирование и сократить время для результатов до часов, а не недель3.

На поверхности частицы RABV гликопротеин принимает тримерическую форму12,,13,,14,,15,,16. В вакцине против бешенства, эта родная форма тримерической представляет собой основной иммуноген индуцирования VNAbs17 в то время как мономерные, растворимые или денатурированные гликопротеины плохо иммуногенных18,19. Таким образом, сохранение тримеров гликопротеина в процессе производства вакцины является хорошим показателем сохранения оптимального иммуногенного потенциала. Несколько иммунохимических методов, таких как антитела-связывающий-тест20,21, один радиальный иммунодиффузии (SRD) тест22 и тест ELISA23,24,25,26,27 рекомендованы ВОЗ Технический доклад серии2 и европейской монографии3 для количественной оценки содержания антигена в вакцинах против бешенства.26 Они используются производителями для мониторинга согласованности производства вакцин и OMCL для оценки последовательной формулировки партий вакцин для человека28, даже если тест NIH по-прежнему рассматривается для потенции.

Однако все эти иммунохимические методы не являются эквивалентными. Тест SRD требует предварительной обработки, которая может изменить мембранно-якорные тримеры и привести к растворимым или денатурированной форме гликопротеина22,29. Таким образом, SRD не очень эффективно в дискриминации между иммуногенными и неиммуногенных гликопротеинов в результате несовершенной оценки иммуногенности вакцины много. В отличие от этого, тест ELISA является более чувствительным22, сохраняет родную структуру гликопротеина, и более подходит для определения содержания родной сложенные тримеры гликопротеина. Тест ELISA может использовать либо поликлональные поликлональные или мыши моноклональные антигликопротеиновые антитела очищены или концентрированы с сульфатом аммония. Исследования показали хорошее соответствие между тестом NIH и содержанием антигена, оцененным ELISA в вакцинах, и пришли к выводу, что методы ELISA подходят для теста на пробирку. Это выступает за то, что тесты ELISA могут по крайней мере дополнить или даже заменить тест NIH4,26,,27,30,31,32,33. Сегодня Европейская Фармакопея рекомендует использовать проверенные серологические или иммунохимические анализы в качестве альтернативы тесту NIH3. Полное избегание использования животных для вакцины потенции стала реалистичной точки зрения.

Метод, представленный ниже, основан на косвенном иммунозахвате сэндвича ELISA с помощью клона моноклонального антитела мыши (mAb-D1), который распознает антигенные участки III (aa 330 до 338) тримерного гликопротеина RABV15,34. Этот метод был разработан первоначально в ИнститутеПастера 26,30 затем оптимизированы и проверены ВАГении Посев де Медурат дю Медудемент и де produits де Санте (ANSM) лаборатории, т.е. французский OMCL4,33. mAb-D1 используется как для сенсибилизации пластины, так и для обнаружения захваченного антигена. Это позволяет проводить конкретную количественную оценку тримеров гликопротеинов, т.е. иммуногенного антигена RABV. mAb-D1, используемый для обнаружения, маркируется пероксидазой, которая раскрывается в присутствии субстрата и хромогена. Сравнение абсорбции, измеренной для испытанной вакцины и эталонной вакцины, позволяет определить содержание иммуногенного гликопротеина. Следует отметить, что один и тот же тип анализ может быть применен для различных mAbs признавая различные антигенные участки ГЛИкопротеина RABV35. Метод получения и очистки или концентрации с аммонием сульфат анти-гликопротеин поликлональных кролика иммуноглобулины G (IgG) или моноклональные мышки глобулины были широко описаны ранее36 вместе с методом сопряжения антител с пероксидазы37.

Protocol

1. Меры предосторожности ПРИМЕЧАНИЕ: Этот метод применим как к живой RABV, так и к инактивированной вакцине. Используйте хорошие лабораторные процедуры и процедуры безопасности. Носите адекватное оборудование для личной защиты (PPE), включая одноразовое пальто, пе…

Representative Results

В следующем примере используется эталонная вакцина Lot 09, состоящая из очищенных инактивированных частиц вируса бешенства (pV-вакцина. Содержание гликопротеинов (10 мкг/мл) в этом виде было установлено после определения общего количества вирусных белков (тест BCA) и оценки…

Discussion

Эпитоп, признанный mAb-D1, находится в антигенном участке III гликопротеина RABV, который является не только иммунодоминирующим для индукции VNAbs, но и участвует в нейровирулении, патогенности40,41 и распознавании рецепторов42. Существует еще один важ…

Disclosures

The authors have nothing to disclose.

Acknowledgements

Д-р Сильви Моржо и д-р Jean-Michel Chapsal должны быть признаны за их ключевое участие в создании анализа ELISA по вакцинам партий и организовать международные семинары и совместные исследования. Мы благодарим Сабрину Кали за критическое прочтение рукописи. Д-р Пьер Перрен отвечал за изоляцию и характеристику mAb-D1. Эта работа в основном поддерживается за счет средств Института Пастера.

Materials

Class II Biological Safety Cabinet ThermoFisher Scientific 10445753 if titrating live virus
Clear Flat-Bottom Immuno Nonsterile 96-Well Plates, 400 µL, MAXISORP ThermoFisher Scientific 439454 good for binding to the loaded antibody
Equip Labo Polypropylene Laboratory Fume Hood ThermoFisher Scientific 12576606 for the preparation of sulfuric acid
Immunology Plate Strong
Adsorption MAXISORP Flat Bottom
Well F96		 Dutscher 55303 good for binding to the loaded antibody
Microplate Sealing Tape(100 sheets) ThermoFisher Scientific 15036
Microplate  single mode reader Sunrise TECAN
Microplate shaker-incubator Dutscher 441504
Microplate washer Wellwash ThermoFisher Scientific 5165000
Multichannel pipette (30-300 µL) 12 channels ThermoFisher Scientific 4661180N
Single Channel pipettes (Kit 2 : Finnpipettes F2 0.2-2 μL micro, 2-20 μL, 20-200 μL & 100-1000 μL) ThermoFisher Scientific 4700880
DOWNLOAD MATERIALS LIST

References

  1. Seligmann, E. B. The NIH test for potency. Laboratory Techniques in Rabies. , 279-286 (1973).
  2. Annex 2. Recommendations for inactivated rabies vaccine for human use produced in cell substrates and embryonated eggs. WHO Technical Report Series. 941, 83-132 (2007).
  3. . Rabies vaccine for human use prepared in cell cultures. European Pharmacopoeia. , (2008).
  4. Gibert, R., Alberti, M., Poirier, B., Jallet, C., Tordo, N., Morgeaux, S. A relevant in vitro ELISA test in alternative to the in vivo NIH test for human rabies vaccine batch release. Vaccine. 31, 6022-6029 (2013).
  5. Stokes, W., et al. Report on the international workshop on alternative methods for human and veterinary rabies vaccine testing: state of the science and planning the way forward. Biologicals. 40 (5), 369-381 (2012).
  6. Krämer, B., Bruckner, L., Daas, A., Milne, C. Collaborative study for validation of a serological potency assay for rabies vaccine (inactivated) for veterinary use. Pharmeuropa Bio & Scientific Notes. 2, 37-55 (2010).
  7. Krämer, B., Kamphuis, E., Hanschmann, K. M., Milne, C., Daas, A., Duchow, K. A multi-dose serological assay suitable to quantify the potency of inactivated rabies vaccines for veterinary use. Biologicals. 41, 400-406 (2013).
  8. Fitzgerald, E. A., Gallagher, M., Hunter, W. S., Seligmann, E. B. Use of the antibody assay in immunized mice for the determination of rabies vaccine potency. Developments in Biological Standardization. 40, 183-186 (1978).
  9. Milstien, J., Grachev, V., Padilla, A., Griffiths, E., Brown, F., Cussler, K., Hendriksen, C. WHO activities towards the three Rs in the development and control of biological products. Replacement, reduction and refinement of animal experiments in the development and control of biological products. , 31-39 (1996).
  10. Behr-Gross, M. E., Spieser, J. M. Contributions of the European OMCL Network and Biological Standardisation Programme to animal Welfare. ALTEX-Alternatives to Animal Experimentation. 23, 21-28 (2006).
  11. . Directive 2010/63/EU of the European Parliament and the Council of 22 September 2010 on the protection of animals used for scientific purposes. Official Journal of European Union. L276, 33-79 (2010).
  12. Whitt, M. A., Buonocore, L., Prehaud, C., Rose, J. K. Membrane fusion activity, oligomerization and assembly of the rabies virus glycoprotein. Virology. 185 (2), 681-688 (1991).
  13. Gaudin, Y., Ruigrok, R. W., Tuffereau, C., Knossow, M., Flamand, A. Rabies virus glycoprotein is a trimer. Virology. 187, 627-632 (1992).
  14. Roche, S., Gaudin, Y. Characterization of the equilibrium between the native and fusion-inactive conformation of rabies virus glycoprotein indicates that the fusion complex is made of several trimers. Virology. 297 (1), 128-135 (2002).
  15. Desmézières, E., Maillard, A. P., Gaudin, Y., Tordo, N., Perrin, P. Differential stability and fusion activity of Lyssavirus glycoprotein trimers. Virus Research. 91 (2), 181-187 (2003).
  16. Koraka, P., et al. A recombinant rabies vaccine expressing the trimeric form of the glycoprotein confers enhanced immunogenicity and protection in outbred mice. Vaccine. 32 (36), 4644-4650 (2014).
  17. Wiktor, T., Gyorgy, E., Schlumberger, D., Sokol, F., Koprowski, H. Antigenic properties of rabies virus components. Journal of Immunology. 110, 269-276 (1973).
  18. Gamoh, K., Senda, M., Itoh, O., Muramatsu, M., Hirayama, N., Koike, R., et al. Use of ELISA for in vitro potency test of rabies vaccines for animal use. Biologicals. 24, 95-101 (1996).
  19. Dietzschold, B., Wiktor, T., Wunner, W., Varrichio, A. Chemical and immunological analysis of the rabies soluble glycoprotein. Virology. 124, 330-337 (1983).
  20. Fitzgerald, E., Green, O., Seligmann, E. Rabies vaccine potency testing: a comparison between the antibody-binding test and the NIH test. Symposia Series in Immunobiological Standard. 21, 300-307 (1974).
  21. Barth, R., Groβ-Albenhausen, E., Jaeger, O., Milcke, L. The antibody-binding test, a useful method for quantitative determination of inactivated rabies virus antigen. Journal of Biological Standardization. 9, 81-89 (1981).
  22. Ferguson, M., Schild, G. A single-radial-immunodiffusion technique for the assay of rabies glycoprotein antigen: application for the potency tests of vaccines against rabies. Journal of General Virology. 59, 197-201 (1982).
  23. Atanasiu, P., Perrin, P., Delagneau, J. F. Use of an enzyme immunoassay with protein A for rabies antigen and antibody determination. Developments in Biological Standardization. 46, 207-215 (1980).
  24. van der Marel, P., van Wezel, A. Quantitative determination of rabies antigen by ELISA. Developments in Biological Standardization. 50, 267-275 (1981).
  25. Adamovicz, P., Aguillon, F., David, A., Le Fur, R., Mazert, M. C., Perrin, P., et al. The use of various immunochemical, biochemical and biological methods for the analysis of rabies virus production in tissue cultures. Developments in Biological Standardization. 55, 191-197 (1984).
  26. Lafon, M., Perrin, P., Versmisse, P., Sureau, P. Use of monoclonal antibody for quantification of rabies vaccine glycoprotein by enzyme immunoassay. Journal of Biological Standardization. 13, 295-301 (1985).
  27. Thraenhart, O., Ramakrishnan, K. Standardization of an enzyme immunoassay for the in vitro potency assay of inactivated tissue culture rabies vaccines: determination of the rabies virus glycoprotein with polyclonal antisera. Journal of Biological Standardization. 17, 291-309 (1989).
  28. Council of Europe. . Official Authority Batch release of Rabies vaccines Guideline. , (2019).
  29. Ferguson, M., Seagroatt, V., Schild, G. A collaborative study on the use of single radial immunodiffusion for the assay of rabies virus glycoprotein. Developments in Biological Standards. 12, 283-294 (1984).
  30. Perrin, P., Morgeaux, S., Sureau, P. In vitro rabies vaccine potency appraisal by ELISA: advantages of the immunocapture method with a neutralizing anti-glycoprotein monoclonal antibody. Biologicals. 18, 321-330 (1990).
  31. Rooijakkers, E. J., Uittenbogaard, J. P., Groen, J., Osterhaus, A. D. Rabies vaccine potency control: comparison of ELISA systems for antigenicity testing. Journal of Virological Methods. 58, 111-119 (1996).
  32. Rooijakkers, E. J., Uittenbogaard, J. P., Groen, J., van Herwijnen, J., Osterhaus, A. D., Brown, F., Cussler, K., Hendriksen, C. . Development and evaluation of alternative testing methods for the in vivo NIH potency test used for the quality control of inactivated rabies vaccines. , 137-145 (1996).
  33. Fournier-Caruana, J., et al. Inactivated rabies vaccine control and release: use of an ELISA method. Biologicals. 31, 9-16 (2003).
  34. Sissoëff, L., Mousli, M., England, P., Tuffereau, C. Stable trimerization of recombinant rabies virus glycoprotein ectodomain is required for interaction with the p75NTR receptor. Journal of General Virology. 86, 2543-2552 (2005).
  35. Morgeaux, S., et al. Replacement of in vivo human rabies vaccine potency testing by in vitro glycoprotein quantification using ELISA – Results of an international collaborative study. Vaccine. 35 (6), 966-971 (2017).
  36. Lafon, M., Meslin, F. X., Kaplan, M. N., Kopowski, H. Techniques for the production, screening and characterisation of monoclonal antibodies. Laboratory techniques in rabies, 4th Edition. , 133-144 (1996).
  37. Perrin, P., Meslin, F. X., Kaplan, M. N., Kopowski, H. Techniques for the preparation of rabies confugates. Laboratory techniques in rabies, 4th Edition. , 433-444 (1996).
  38. Barth, R., Diderrich, G., Weinmann, E. NIH test, a problematic method for testing potency of inactivated rabies vaccine. Vaccine. 6, 369-377 (1988).
  39. Jallet, C., et al. Chimeric lyssavirus glycoproteins with increased immunological potential. Journal of Virology. 73, 225-233 (1999).
  40. Dietzschold, B., et al. Characterization of an antigenic determinant of the glycoprotein that correlates with pathogenicity of rabies virus. Proceedings of the National Academy of Science U.S.A. 80, 70-74 (1983).
  41. Seif, L., Coulon, P., Rollin, P., Flamand, A. Rabies virulence: effect on pathogenicity and sequence characterization of rabies virus mutations affecting antigenic site III of the glycoprotein. Journal of Virology. 53, 926-934 (1985).
  42. Lafon, M. Rabies virus receptors. Journal of Neurovirology. 11, 82-87 (2005).
  43. Benmansour, A., Leblois, H., Coulon, P., Tuffereau, C., Gaudin, Y., Flamand, Y., Lafay, A. Antigenicity of the rabies virus glycoprotein. Journal of Virology. 65, 4198-4203 (1991).
  44. . . Rabies Vaccine Workshop Summary. , (2011).
  45. De Mattia, F., et al. The Vaccines Consistency Approach Project: an EPAA initiative. Pharmeuropa Bio & Scientific Notes. 2015, 30-56 (2015).

Tags

ELISARabies VaccinePotencyIn VitroAnimal TestingNH TestImmunogenic GlycoproteinSensitivityIn VivoManufacturersNational Control LaboratoriesPersonal Protective EquipmentDecontaminationMonoclonal AntibodyPassivation BufferWashing BufferReference VaccineDilution
check_url/59641?article_type=t&slug=in-vitro-elisa-test-to-evaluate-rabies-vaccine-potency

Play Video
PDF
DOI
DOWNLOAD MATERIALS LIST
Cite This Article
Jallet, C., Tordo, N. In Vitro ELISA Test to Evaluate Rabies Vaccine Potency. J. Vis. Exp. (159), e59641, doi:10.3791/59641 (2020).
Download Citation
Reprints and Permissions

View Video

✖

To prove you're not a robot, please enter the text in the image below

CAPTCHA Image
Play CAPTCHA Audio
Refresh Image