Ефективна доставка вакцин проти субодиниць вірусу денге до шкіри за допомогою мікропроекційних масивів

Девід А. Мюллер

1 Австралійський центр досліджень інфекційних хвороб, Школа хімії та молекулярних біологій, Університет Квінсленда, Брісбен, QLD 4072, Австралія

2 Австралійський інститут біоінженерії та нанотехнологій Квінслендського університету, Брісбен, QLD 4072, Австралія; moc.liamg@erianesleped (A.C.I.D.);

Олександра С. І. Депельсенер

Ешлі Е. Шеннон

Деніел Уоттерсон

Саймон Р. Коррі

3 Департамент хімічної інженерії, Центр передового досвіду ARC у галузі конвергентних наук та технологій BioNano, Університет Монаш, Клейтон, VIC 3800, Австралія

Нік С. Оуенс

Крістіана Агей-Єбоа

Стейсі Т. М. Чонг

1 Австралійський дослідницький центр інфекційних хвороб, Школа хімії та молекулярних біологічних наук, Квінслендський університет, Брісбен, QLD 4072, Австралія

Цзінь Чжан

Жермен Ж. П. Фернандо

Марк А. Ф. Кендалл

Пол Р. Янг

Пов’язані дані

Анотація

1. Вступ

З часу повторного появи вірусу денге (DENV) у 1950-х рр. Протягом останніх десятиліть спостерігалося постійне зростання передачі та глобальних захворювань. Збільшення географічного діапазону передачі денге призвело до того, що приблизно половина світового населення проживає в ендемічних регіонах денге, за оцінками 390 мільйонів інфекцій денге щорічно [1]. Отже, зараз віруси денге розглядаються як найбільш значуща з усіх хвороб, що викликають арбовірусні інфекції.

Що робить денгу унікальною серед флавівірусів (включаючи вірус Зіка та Західний Ніл), так це те, що існує 4 серотипи (серотипи 1–4), які є тісно пов’язаними, але антигенно різними. Пацієнти, інфіковані будь-яким із 4 серотипів DENV, можуть відчувати цілий спектр клінічних наслідків, починаючи від безсимптомної і закінчуючи легкою гарячковою хворобою до лихоманки денге. Після первинної інфекції у пацієнтів формується довічний імунітет до вихідного заражаючого вірусу серотипу [2]. Однак при вторинному зараженні гетерологічним серотипом у частини людей індукція перехресно реактивних антитіл може призвести до посилення антитілозалежного посилення (АДЕ) інфекції та прогресування до більш важкого та потенційно летального захворювання [3].

Враховуючи можливість повторного зараження гетеротиповим серотипом вірусу, що призводить до посилення результату захворювання, успішна вакцина проти денге повинна бути чотиривалентною, викликаючи нейтралізуючі антитіла для всіх чотирьох серотипів, таким чином, щоб наївні особи не готувались до важкого захворювання з першої зустрічі з дикими тип вірусу [4]. Перша і поки що лише ліцензована вакцина DENV, Dengvaxia (Sanofi Pasteur) [5], являє собою суміш чотирьох химерних, ослаблених вірусів на основі генетичної основи 17D вірусу жовтої лихоманки (YFV), з YFV prM та E гени, замінені еквівалентними структурними генами кожного з 4 серотипів DENV. Хоча ранні дослідження виявились багатообіцяючими, було показано, що вакцина має значні обмеження, і зараз ВООЗ рекомендує використовувати вакцину лише для реципієнтів, які раніше були інфіковані DENV [6].

Активно проводяться альтернативні стратегії. Поверхневий глікопротеїн Е DENV є ідеальним кандидатом для вакцини субодиниць, враховуючи, що він є основною мішенню нейтралізуючої реакції антитіл [7,8,9]. Однак забезпечення потужної імунної відповіді залишається проблемою для рекомбінантних субодиничних вакцин, що вимагає ефективної ад'ювантної стратегії [10]. Імунні відповіді можуть бути посилені шляхом націлювання на антиген-презентуючі клітини в шкірі шляхом внутрішньошкірної ін’єкції або за допомогою пластирів мікрочипів (MAP), таких як нанопластир.

Нанопластир - це пластир для мікрочипів з надвисокою щільністю 4 × 4 мм (MAP), який містить 21 000 виступів/см 2 довжиною 110 мкм. Вакцина наноситься сухим покриттям на поверхню цих виступів і наноситься на шкіру за допомогою підпружиненого аплікатора точно на епідермальний та шкірний шари шкіри, що містить високу щільність антиген-презентуючих клітин [11]. В результаті такого цілеспрямованого підходу наша група досягла посилених імунних реакцій за допомогою дробових доз порівняно зі стандартними методами ін'єкцій голкою та шприцом, такими як внутрішньом'язові та підшкірні ін'єкції. Це посилення було додатково посилено додаванням ад'юванта [12]. Ці посилені імунні відповіді спостерігались у вакцинах із ослабленим живим захворюванням [13], ДНК [14], інактивованими [15,16], вірусоподібними частинками [17], кон’югованими [18] та вакцинами з розщепленим віріоном [19,20].

Тут ми досліджуємо корисність декількох різних шляхів імунізації за допомогою нанопластиру, а саме внутрішньом’язових, підшкірних, внутрішньошкірних ін’єкцій, а також внутрішньошкірних розроджень для їх здатності викликати захисні імунні реакції проти білка E (sE), що секретується денге.

2. Матеріали та методи

2.1. Миші

Самки мишей SV129 та AG129 (6–8 тижнів) були виведені у вільних від патогенів умовах в будинку для тварин Австралійського інституту біоінженерії та нанотехнологій (AIBN). Всі методи в цьому дослідженні проводились відповідно до рекомендацій Національної ради з питань охорони здоров’я та медичних досліджень та затверджені Комітетом з етики тварин Університету Квінсленда (схвалення AIBN/556/12 15/10/2014).

2.2. Клітинні лінії

Клітини Vero підтримували в середовищі Optimem, що містить 3% фетальної телячої сироватки та пеніцилін/стрептоміцин (PenStrep).

2.3. DENV1-4 Вірусні запаси

Серотипи DENV розмножувались у клітинах Aedes albopictus C6/36 перед титруванням у клітинах Vero. Для титрування вірусу для тестів нейтралізації зменшення нальоту (PRNT) запаси вірусу DENV послідовно розводили до 1:10 в оптимальних безсироваткових середовищах та інкубували протягом 1 години при 37 ° С в атмосфері, що містить 5% СО2. Вірус додавали до злитих моношарів клітин Vero в 96-лункових планшетах, висіяних попереднього дня при щільності 4 × 10 4 клітин на лунку. Вірусу давали змогу поглинати протягом 1 год при 37 ° С у 5% СО2. Вірус видаляли перед додаванням 1,5% карбоксиметилцелюлозної (CMC) накладки з середовищем M199 (Gibco, Гранд-Айленд, Нью-Йорк, США), доповненої 2% -ною інактивованою фетальною бичачою сироваткою (FBS). Пластини інкубували при 37 ° С, 5% СО2 протягом 2 днів. Клітини імуно забарвлювали, як описано в протоколі PRNT.