Livrarea eficientă a vaccinurilor subunitare împotriva virusului dengue pe piele prin matrice de microproiecție
David A. Muller
1 Centrul australian de cercetare a bolilor infecțioase, Școala de chimie și biștiințe moleculare, Universitatea din Queensland, Brisbane, QLD 4072, Australia
2 Institutul australian pentru bioinginerie și nanotehnologie, Universitatea din Queensland, Brisbane, QLD 4072, Australia; moc.liamg@erianesleped (A.C.I.D.);
Alexandra C. I. Depelsenaire
2 Institutul australian pentru bioinginerie și nanotehnologie, Universitatea din Queensland, Brisbane, QLD 4072, Australia; moc.liamg@erianesleped (A.C.I.D.);
Ashleigh E. Shannon
1 Centrul australian de cercetare a bolilor infecțioase, Școala de chimie și biștiințe moleculare, Universitatea din Queensland, Brisbane, QLD 4072, Australia
Daniel Watterson
1 Centrul australian de cercetare a bolilor infecțioase, Școala de chimie și biștiințe moleculare, Universitatea din Queensland, Brisbane, QLD 4072, Australia
Simon R. Corrie
3 Departamentul de inginerie chimică, Centrul de excelență ARC în știință și tehnologie convergentă BioNano, Universitatea Monash, Clayton, VIC 3800, Australia
Nick S. Owens
2 Institutul australian pentru bioinginerie și nanotehnologie, Universitatea din Queensland, Brisbane, QLD 4072, Australia; moc.liamg@erianesleped (A.C.I.D.);
Christiana Agyei-Yeboah
1 Centrul australian de cercetare a bolilor infecțioase, Școala de chimie și biștiințe moleculare, Universitatea din Queensland, Brisbane, QLD 4072, Australia
2 Institutul australian pentru bioinginerie și nanotehnologie, Universitatea din Queensland, Brisbane, QLD 4072, Australia; moc.liamg@erianesleped (A.C.I.D.);
Stacey T. M. Cheung
1 Centrul australian de cercetare a bolilor infecțioase, Școala de chimie și biștiințe moleculare, Universitatea din Queensland, Brisbane, QLD 4072, Australia
Jin Zhang
2 Institutul australian pentru bioinginerie și nanotehnologie, Universitatea din Queensland, Brisbane, QLD 4072, Australia; moc.liamg@erianesleped (A.C.I.D.);
Germain J. P. Fernando
1 Centrul australian de cercetare a bolilor infecțioase, Școala de chimie și biștiințe moleculare, Universitatea din Queensland, Brisbane, QLD 4072, Australia
2 Institutul australian pentru bioinginerie și nanotehnologie, Universitatea din Queensland, Brisbane, QLD 4072, Australia; moc.liamg@erianesleped (A.C.I.D.);
Mark A. F. Kendall
2 Institutul australian pentru bioinginerie și nanotehnologie, Universitatea din Queensland, Brisbane, QLD 4072, Australia; moc.liamg@erianesleped (A.C.I.D.);
Paul R. Young
1 Centrul australian de cercetare a bolilor infecțioase, Școala de chimie și biștiințe moleculare, Universitatea din Queensland, Brisbane, QLD 4072, Australia
2 Institutul australian pentru bioinginerie și nanotehnologie, Universitatea din Queensland, Brisbane, QLD 4072, Australia; moc.liamg@erianesleped (A.C.I.D.);
Date asociate
Abstract
1. Introducere
De la reapariția virusului dengue (DENV) în anii 1950, a existat o creștere constantă a transmisiei și a bolilor globale în deceniile care au urmat. Gama geografică în creștere a transmisiei dengue a dus la aproximativ jumătate din populația lumii care trăiește în regiuni endemice de dengue, estimându-se anual 390 de milioane de infecții cu dengue [1]. În consecință, virusurile dengue sunt acum privite ca fiind cele mai semnificative dintre toate infecțiile cu arbovirus cauzatoare de boli.
Ceea ce face dengue unic printre flavivirusuri (inclusiv virusul Zika și virusul West Nile) este că există 4 serotipuri (serotipurile 1-4) care sunt strâns legate, dar antigenic distincte. Pacienții infectați cu oricare dintre cele 4 serotipuri DENV pot experimenta un spectru de rezultate clinice, variind de la asimptomatice până la boli febrile ușoare până la febra dengue. După infecția primară, pacienții dezvoltă o imunitate pe tot parcursul vieții față de serotipul original al virusului infectant [2]. Cu toate acestea, la infecția secundară cu un serotip heterolog, într-o proporție de indivizi, inducerea anticorpilor cu reacție încrucișată poate duce la creșterea dependenței de anticorpi (ADE) a infecției și progresia către o boală mai severă și potențial fatală [3].
Având în vedere potențialul de reinfecție cu un serotip al virusului heterotipic care duce la rezultatul îmbunătățit al bolii, un vaccin dengue de succes trebuie să fie tetravalent, provocând anticorpi neutralizanți pentru toate cele patru serotipuri, astfel încât indivizii naivi nu sunt pregătiți pentru boala severă de la prima lor întâlnire cu animale sălbatice. -tip virus [4]. Primul vaccin DENV și până acum autorizat, Dengvaxia (Sanofi Pasteur) [5], este un amestec de patru virusuri himerice, atenuate în viață, bazate pe coloana vertebrală genetică 17D a virusului febrei galbene (YFV), cu YFV prM și E gene înlocuite cu gene structurale echivalente ale fiecăruia dintre cele 4 serotipuri DENV. În timp ce studiile timpurii au fost promițătoare, vaccinul s-a dovedit a avea limitări semnificative, iar OMS recomandă acum utilizarea vaccinului să fie limitată numai la destinatarii care au fost anterior infectați cu DENV [6].
Strategiile alternative sunt urmărite în mod activ. Glicoproteina E de suprafață DENV este un candidat ideal pentru un vaccin subunitar, dat fiind că este ținta principală a unui răspuns de anticorpi neutralizanți [7,8,9]. Cu toate acestea, asigurarea unui răspuns imun puternic rămâne o provocare pentru vaccinurile subunitare recombinante, necesitând o strategie adjuvantă eficientă [10]. Răspunsurile imune pot fi îmbunătățite prin țintirea celulelor care prezintă antigen în piele prin injecție intradermică sau prin utilizarea de patch-uri microarray (MAP), cum ar fi nanopatch-ul.
Nanopatch-ul este un patch microarray de 4 × 4 mm cu densitate ultra-mare (MAP) care conține 21.000 de proiecții/cm 2 de 110 μm în lungime. Vaccinul este acoperit cu uscare pe suprafața acestor proiecții și aplicat pe piele folosind un aplicator cu arc, exact pe straturile epidermice și dermice ale pielii, conținând o densitate mare de celule care prezintă antigen [11]. Ca urmare a acestei abordări vizate, grupul nostru a obținut răspunsuri imune îmbunătățite cu doze fracționate în comparație cu metodele standard de injecție cu ac și seringă, cum ar fi injecția intramusculară și subcutanată. Această îmbunătățire a fost stimulată în continuare prin adăugarea unui adjuvant [12]. Aceste răspunsuri imune îmbunătățite au fost observate în vaccinurile atenuate [13], ADN [14], inactivate [15,16], particule asemănătoare virusului [17], conjugate [18] și vaccinuri cu virion divizat [19,20].
Aici, investigăm utilitatea mai multor căi de imunizare diferite cu nanopatch, și anume injecție intramusculară, subcutanată, intradermică și, de asemenea, livrare intra-cutanată, pentru capacitatea lor de a induce răspunsuri imune de protecție împotriva proteinei E (sE) secretată de dengue.
2. Materiale și metode
2.1. Șoareci
Șoarecii femele SV129 și AG129 (6-8 săptămâni) au fost crescuți în condiții fără patogeni în casa de animale a Institutului Australian pentru Bioinginerie și Nanotehnologie (AIBN). Toate metodele din acest studiu au fost realizate în conformitate cu liniile directoare ale Consiliului Național de Sănătate și Cercetare Medicală și aprobate de comitetul de etică animală al Universității din Queensland (Aprobare AIBN/556/12 15/10/2014).
2.2. Linii telefonice
Celulele Vero au fost menținute în medii Optimem conținând 3% ser fetal de vițel și penicilină/streptomicină (PenStrep).
2.3. DENV1-4 Stocuri virale
Serotipurile DENV au fost propagate în celulele Aedes albopictus C6/36 înainte de titrare în celulele Vero. Pentru a titra virusul pentru testele de neutralizare a reducerii plăcii (PRNT), stocurile virale DENV au fost diluate în serie la 1:10 în mediu optim fără ser și incubate timp de 1 oră la 37 ° C într-o atmosferă conținând 5% CO2. Virusul a fost adăugat la monostratele confluente de celule Vero în plăci cu 96 de godeuri, însămânțate în ziua precedentă la o densitate de 4 × 104 celule per godeu. Virusul a fost lăsat să se absoarbă 1 oră la 37 ° C în 5% CO2. Virusul a fost îndepărtat înainte de adăugarea de 1,5% carboximetilceluloză (CMC) suprapusă cu mediu M199 (Gibco, Grand Island, NY, SUA), suplimentată cu 2% ser fetal bovin inactivat termic (FBS). Plăcile au fost incubate la 37 ° C, 5% CO2 timp de 2 zile. Celulele au fost imunomarcate așa cum este descris în protocolul PRNT.