研究文章|开放获取
苗族,杨之夏,保朗, ”一个牛结核分枝杆菌诱导CD4 BCG-Naked DNA启动—提高疫苗接种策略+和CD8+t细胞的反应与结核分枝杆菌免疫原”,免疫学研究期刊》的研究, 卷。2014年, 文章的ID395626年, 8 页面, 2014年。 https://doi.org/10.1155/2014/395626
一个牛结核分枝杆菌诱导CD4 BCG-Naked DNA启动—提高疫苗接种策略+和CD8+t细胞的反应与结核分枝杆菌免疫原
文摘
结核分枝杆菌感染仍然是一个主要的全球公共卫生问题。目前唯一的结核病疫苗是卡介苗(BCG),虽然未能充分预防成人肺结核。为了解决这个问题,迫切需要新的有效疫苗的发展。BCG-prime DNA-booster疫苗接种战略已被证明会诱发更大的比卡介苗预防结核病(TB)。一些研究已经证明,这两个基因(Rv1769和Rv1772)是优秀的t细胞抗原,诱导t细胞免疫反应。在这项研究中,我们构建了BCG-C或BCG-P prime-recombination质粒PcDNA3.1-Rv1769或PcDNA3.1-Rv1772增加疫苗接种BALB / c小鼠进行免疫接种策略和评价其免疫原性。数据表明BCG-C + 3.1 -72战略可能引起最持久和最Th1-type细胞免疫反应和BCG-C + 3.1 -69战略可以诱导高水平CD8 + t细胞反应在特定的时间点。这些发现支持启动—提高策略的思想,结合疫苗可能比单一疫苗预防结核病。
1。介绍
今天结核病仍然是一个主要的传染病导致的发病率和死亡率在世界范围内,世界三分之一的人口是潜伏性感染结核分枝杆菌。卡介苗(BCG)是唯一可用的结核病疫苗目前,保护效果的变量从0到80%在许多田间试验,尚不清楚在成人肺结核1),但它阻止粟粒状的肺结核在新生儿和婴幼儿2,3]。这些大的原因诱发的保护的差异了解甚少,和它的一些局限性可能涉及短期BCG-induced免疫反应性。这就引发了一个问题,一种新型结核病疫苗可以防止成人肺结核是急需的3,4],而卡介苗接种疫苗的新生儿应继续有效。以前的结核病疫苗主要分为4组:(1)DNA疫苗,(2)重组BCG疫苗,(3)亚单位疫苗,和(4)减毒疫苗,和目前大多数努力提高BCG的保护性免疫与波士顿咨询公司专注于策略,将启动,重组卡介苗或其他减毒分枝杆菌,后跟一个不等的助推器免疫,旨在改善反应的持续时间和效果(5- - - - - -7]。考虑各种各样的原因,我们决定选择不同的启动—提高疫苗接种策略组成的启动与BCG和增加新的候选疫苗(8,9]。
细胞免疫反应的控制至关重要结核分枝杆菌感染,这取决于多重的CD4+和CD8+t细胞反应(10,11]。1型(Th1) CD4 T辅助+主要T细胞可以分泌干扰素-γ(IFN -γ),这是很重要的结核分枝杆菌感染和疾病预防12]。CD8+细胞溶解的T淋巴细胞(ctl)细胞内的间隙至关重要结核分枝杆菌感染(13)通过分泌穿孔素、granulysin和细胞外酶的免疫突触(14]。不等的启动—提高策略被用于许多致病性感染模型(15],一些研究表明,启动—提高策略使用BCG '和不同的结构如DNA重组,重组腺病毒重组痘病毒,提高免疫原可以提高CD4细胞+和CD8+对结核病的t细胞反应(6,7,16- - - - - -18]。
寻找一种新型有效的候选疫苗提高BCG的保护,很多策略已经尝试和抗原的研究。在我们的研究中,我们选择两个BCG substrains (BCG-Pasteur1173和BCG-China)是不同的两个删除叫做RD14 N-RD18 [19,20.出现在BCG-China],但在BCG-Pasteur1173缺席。我们注意到两个基因在RD14删除(Rv1769和Rv1772),研究了表面上,一些研究表明Rv1769和Rv1772应考虑潜在的亚基疫苗(21,22]。
在以往的研究中,研究人员重视ESAT-6, CFP-10, Ag85 [7,16,23- - - - - -25,很少有人注意到RD14删除。也许基因位于这个删除负责BCG-Pasteur和BCG-China之间的不同的免疫原性。基于以上的原因,我们构造了疫苗接种战略BCG-C或BCG-P以及推动重组质粒pcDNA3.1-Rv1769或pcDNA3.1-Rv1772免疫BALB / c小鼠和评价其免疫原性。这项研究表明,这种策略可以引起的体液和细胞免疫反应CD4细胞组成+和CD8+对抗结核病小鼠T淋巴细胞,但其保护效果没有在本研究证明。
2。材料和方法
2.1。菌株,媒体和质粒
牛分枝杆菌BCG-Pasteur和BCG-China请成都生物制品研究所提供的。bcg Sauton的介质(MgSO维护40.5 g、K2HPO40.5 g,柠檬酸2 g,谷氨酸钠8 g,甘油60毫升,ZnSO40.01 g, ferrum-ammonium柠檬酸0.05 g在1000毫升,ph1.4 - 7.5)。我们实验室的质粒最初是守恒的。
2.2。质粒构建
Rv1769和Rv1772 BCG-China基因组的基因扩增并克隆到pcDNA3.1(+)生成重组质粒pcDNA3.1-Rv1769 pcDNA3.1-Rv1772。经测序序列的表达载体(上海,中国)。Endotoxin-free质粒是准备使用一个EndoFree质粒纯化工具包(ω,美国)。质粒被调整到最后1毫克/毫升的浓度在PBS和存储−20°C。
2.3。动物和免疫协议
雄性小鼠购买4-5-week-old无菌BALB / c从四川大学动物研究所的实验室(中国成都)。小鼠的免疫接种计划如表所示1。BALB / c组()的被试PBST、BCG-China或BCG-Pasteur1173周0和推动与质粒DNA或控制质粒,星期3,星期6。小鼠皮下注射免疫BCG的CFU一卷0.1毫升/鼠标和肌内50μg DNA量0.1毫升每一次鼠标。小鼠处死在10,14日,18日和22周(每组四只老鼠在每个时间点)。血液收集retroorbital窦和血清分离后被储存在−20°C到使用。
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2.4。ELISA抗体反应
特定的结核抗体间接ELISA测定方法。该方法被描述为前(22,26]。三个复制每个血清样品进行了测试,结果表示为平均值±标准错误。
2.5。脾细胞的增殖
动物的牺牲(如前所述),脾脏被无菌。淋巴细胞的增殖是由MTT测试试验[3 - (4 5-dimethylthiazol-2-yl) 2, 5-diphenyl tetrazoliumbromide]。该方法被描述为前(22,27]。结果表示为刺激指数(SI)的价值。如果= OD的刺激/ OD的如果。
2.6。流式细胞术
脾细胞的准备和培养如前所述27,28),在6-well的平底盘子镀和脾细胞(细胞2毫升cRPMI / 100)μL TB-PPD (1μg / mL;XiangRui生物科技有限公司、北京、中国)在每一个和孵化72 h (37°C, 5%的股份有限公司2)。收集细胞,洗了三次0.1 PBS (),然后兔子anti-Mouse CD4+体育和anti-Mouse CD8+-FITC(美国eBioscience)加入EP管在冰浴保持30分钟孵化出太阳。最后,这些细胞被洗两次,CD4细胞的比例+和CD8+T细胞流式细胞术测定(FACSCalibur BD)。
2.7。细胞因子释放试验
脾细胞都以同样的方式处理,流式细胞术测定先前描述,以及浓度的IFN -γ和il - 4在中测定的酶联免疫试剂盒(美国eBioscience)根据生产的协议。
2.8。统计分析
测量这些数据表示为平均值±标准错误(S.E.)。我们用单向方差分析分析组和事后测试之间的差异来分析两组之间的差异。当,被认为是具有统计学意义的差异。
3所示。结果
3.1。抗体的血清
ELISA测定抗体滴度进行检测,以反映对结核的体液免疫反应。的水平在免疫小鼠的血清抗体反应在不同时间点在图所示1。结果表明,第一组中的免疫球蛋白和IgG2a抗体的滴度免疫与BCG-C + 3.1 -69和BCG-C + 3.1 -72人高于其他7组8周();第二,免疫球蛋白浓度BCG-C + 3.1 -69人组高于BCG-P + 3.1 -72年,PBST,质粒控制和积极控制在4日和12周(),在其他8组高于16周();第三组中的IgG2a抗体的滴度免疫与BCG-C + 3.1 -69和BCG-C + 3.1 -72人高于BCG-P + 3.1 -72年,PBST,质粒控制和积极控制在12周()。IgG1抗体的滴度集团除了免疫与BCG-C + 3.1 -69人在其他8组高于4日8日和16周()。图1 (d)显示组BCG-C + 3.1 -69年,BCG-C + 3.1 -72年,BCG-P + 3.1 -69年,BCG-P + 3.1 -72都表明一个转向Th1免疫反应在12周。
(一)
(b)
(c)
(d)
3.2。Lymphoproliferation化验
检测细胞介导的免疫反应,脾淋巴细胞增殖是通过MTT试验评估。结果表明,脾细胞的增殖BCG-C + 3.1 -69, BCG-C + 3.1 -72年,BCG-P + 3.1 -69年,BCG-P + 3.1 -72组高于PBST,质粒控制,和积极的控制在12周(),但是没有有意义的统计差异上述四组(BCG-C + 3.1 -69年,BCG-C + 3.1 -72年,BCG-P + 3.1 -69,和BCG-P + 3.1 -72),同时该集团BCG-C + 3.1 -69显示比另一个更大的脾细胞增殖8组在第4周(比BCG-C + 3.1)和-72年,PBST,质粒控制和积极控制团体在第八周()。SI值-69和BCG-C BCG-C + 3.1 + 3.1 -72组在12周达到高峰,之后而增殖水平降低了。重要的是,组织的增殖反应BCG-C + 3.1 -72年仍然保持在一个较高的水平(图16周2)。
3.3。脾细胞的百分比子集
脾细胞的比例子集通过流式细胞仪测定。如图3所示,BCG-C + 3.1 -72组诱导CD4的比例大大提高+T细胞在第八周与BCG-P + 3.1 -69相比,BCG-P + 3.1 -72年,PBST,质粒控制和积极控制组织()。此外,BCG-C + 3.1 -69年,BCG-C + 3.1 -72年,BCG-P + 3.1 -69年,BCG-P + 3.1 -72组诱导显著CD4的比例更大+T细胞在第12周与PBST相比,质粒控制,和积极控制组织(),BCG-C + 3.1 -69的地位,BCG-C + 3.1 -72年,BCG-P + 3.1 -69组持续16周除了BCG-P + 3.1 -72。最后,CD8的比例+-69年BCG-C + 3.1 T细胞组高于其他8组在12周()(图3)。
3.4。细胞因子的生产
确定Th1、th2型免疫反应,干扰素-γ和il - 4从重新刺激脾细胞ELISA检测。根据图4结果清楚地表明,干扰素-的浓度γ组中的BCG-C + 3.1 -69年和-72年BCG-C + 3.1高于其他7组在12周()和干扰素-γBCG-C + 3.1 -72的浓度高于-69组BCG-C + 3.1, BCG-P + 3.1 -69年,PBST,质粒控制和积极控制在第八周()(图4)。il - 4保持在低水平,并没有显著的变化在任何团体包括PBST集团()(数据未显示)。
4所示。讨论
不等的' /提高疫苗接种战略采用重组细菌、病毒、蛋白质,和裸DNA疫苗已被证明和更加多样化的细胞免疫反应引起强于单独卡介苗(5- - - - - -7,22]。在人类中,DNA疫苗本身没有提供令人满意的结果,而DNA疫苗接种时产生更好的结果作为一个启动—提高策略29日,30.]。根据这些观测前,我们建立了这个工作评估两个基因的免疫原性(Rv1769和Rv1772)不等的' /提升策略。本文的数据支持的理论不同的启动—提高疫苗接种比卡介苗诱发更健壮的细胞免疫反应。
以前,许多启动—提高免疫接种方案展示了不同的成功进行各种传染病模型。在结核病实验中,启动—提高疫苗的协议包括BCG /蛋白质启动—提高(8,22),DNA /蛋白质启动—提高(31日),DNA /腺病毒5启动—提高[32),DNA / BCG prime - boost [33],BCG / MVA prime - boost [5疫苗接种时间表,这些启动—提高协议使用Ag85A [5,8],MT_1721 [31日],ESAT-6 [33],Rv1769, Rv1772 [22)作为抗原。考虑BCG免疫在儿童早期,我们的研究已经开始BCG '。
抗原Rv1769和Rv1772有趣因为BCG-China的基因组编码基因存在,只有从BCG-Pasteur中删除。我们假设超表达的基因提高现有BCG的免疫反应。更重要的是,我们成功地提高疫苗的免疫原性通过使用启动—提高疫苗接种卡介苗。
结核病的致病细菌结核分枝杆菌,这是细胞内的细菌和细胞免疫在间隙是非常重要的。在感染早期,CD4细胞+T细胞可以释放干扰素-γ2,TNF -α,它可以激活巨噬细胞对抗结核分枝杆菌(34]。在本文中,干扰素-γ作为代表,通过ELISA检测,结果表明,群体BCG-C -69和BCG-C + 3.1 + 3.1 -72人干扰素-最高水平的γ浓度。此外,流式细胞术结果显示组BCG-C + 3.1 -69年和-72年BCG-C + 3.1可以引起CD4的最大比例+T细胞。根据流式细胞仪的数据,我们发现,CD4细胞+T细胞和干扰素-γBCG-C + 3.1 -72水平上升从第8周和第12周后;然而,CD4细胞的比例+-69年BCG-C + 3.1 T细胞持续16周。所以,我们假设集团BCG-C + 3.1 -69可能提高更强和更持久的t细胞免疫反应结核分枝杆菌早期感染。最近,许多研究表明,CD8+诱导T细胞至关重要的保护人类结核病免疫(35),额定马力(36),啮齿动物(37),和牛38]。CD8+T细胞可以分泌穿孔素、granulysin和胞外酶促进细菌schizolysis [13,34]。在我们的研究中,流式细胞术结果显示,CD8的比例+-69年BCG-C + 3.1 T细胞组在12周最高。考虑到这些,我们想到了集团BCG-C不仅诱导多重的CD4 + 3.1 -69+T细胞,也是一个健壮的CD8+小鼠t细胞反应。
测量TH1-type免疫反应更好,我们也决定这些候选疫苗诱导的抗体反应。研究结果表明,组织BCG-C + 3.1 -69年和-72年BCG-C + 3.1可以引起高水平的免疫球蛋白和IgG2a抗体并持续很长时间。此外,IgG2a / IgG1的比率显示了转向Th1-type免疫反应。
最后,脾细胞的增殖率增加与其他实验结果一致;集团BCG-C + 3.1 -69的脾细胞增殖率上升在第4周和第12周达到峰值。由于上面的论证,我们认为集团BCG-C + 3.1 -69可以诱发更强更持久的TH1-type比本地BCG免疫反应或其他启动—提高组小鼠CD4细胞+和CD8+T细胞。
一些研究表明BCG和重组BCG能引起中央CD8记忆+t细胞分化在活的有机体内(6,39]。因为CD4+对驾驶CD8记忆T辅助细胞重要+t细胞分化[40,41),BCG生成CD8记忆的能力+T细胞能刺激CD4倾向+辅助T细胞的增长。有人建议,t细胞的功能异质性反应可能与成功有关微生物感染的控制。t细胞多官能度的程度已经与小鼠的保护利什曼病,人类hiv - 1 (42,43],SIV在非人灵长类动物44]。在这项研究中,一个主要策略可以诱导CD8 BCG-boost DNA+t细胞分化以及CD4细胞+T细胞;我们假设这个人类结核病疫苗接种策略获得成功和基因Rv1769可能是一个优秀的候选疫苗。
总理BCG-boost质粒Rv1769策略提高了BCG疫苗免疫原性,和亚单位疫苗接种可以用来改善现有由BCG免疫原性唤起,甚至被用于未来的临床试验。最近的协议表明,猕猴和人类裸DNA性能更好的启动—提高政权(30.]。因此,应该使用BCG '和裸DNA提高疫苗接种有几个原因:首先BCG需要包含在未来的疫苗试验对抗结核病;其次裸DNA疫苗已被证明是有效的在启动—提高提交疫苗接种疫苗的协议;最后这个疫苗接种制度可以提高BCG-induced免疫原性。
总之,我们的研究结果提供的证据表明,BCG-naked DNA启动—提高疫苗接种协议代表了一种有价值的候选人(基因Rv1769)未来的疫苗试验针对全球的主要健康问题之一。
在未来,我们会考虑建立一个在活的有机体内挑战模式来扩展我们的发现感染/疾病保护系统。
缩写
| PBST: | PBS-Tween 80 |
| 波士顿咨询公司: | 卡介苗 |
| BCC-C: | 群体免疫与疫苗BCG-China substrain |
| BCG-P: | 群体免疫与疫苗BCG-Pasteur1173 substrain |
| BCG-C + pcDNA3.1: | 该组织免疫BCG-China '质粒pcDNA3.1提振 |
| BCG-P + pcDNA3.1: | 该组织免疫BCG-Pasteur1173 '质粒pcDNA3.1提振 |
| BCG-C + 3.1 -69: | 该组织免疫BCG-China '质粒pcDNA3.1-Rv1769提振 |
| BCG-P + 3.1 -69: | 该组织免疫BCG-Pasteur1173 '质粒pcDNA3.1-Rv1769提振 |
| BCG-C + 3.1 -72: | 该组织免疫BCG-China '质粒pcDNA3.1-Rv1772提振 |
| BCG-P + 3.1 -72: | 该组织免疫BCG-Pasteur1173 '质粒pcDNA3.1-Rv1772提振。 |
利益冲突
作者宣称没有利益冲突有关的出版。
确认
这项工作是由中国国家重点支持项目的传染病(2012 zx10003008 - 004)和博士科研基金MOE (20110181110046)。
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