DMT佐剂增强DNA疫苗免疫原性和抗结核分枝杆菌感染保护效果研究

发布时间：2020-06-21 12:54

【摘要】：【背景目的】尽管卡介苗(BCG)广泛应用于结核病(tuberculosis,TB)的预防已有近100年的历史,但TB仍然是造成人类死亡的重大感染性疾病之一。卡介苗可有效预防儿童的原发感染,但是其效应随着时间的推移逐渐减弱。因此,迫切需要一种更有效的疫苗来预防TB。DNA疫苗对TB有预防和治疗效应,具有热稳定性、易生产及易储存等优点。但是其自身较弱的免疫原性阻碍了DNA疫苗的发展。DMT是由二甲基双十八烷基铵(dimethyldioctadecylammonium,DDA)和两种模式识别受体激动剂单磷酰脂质A(Monophosphoryl lipid-A,MPLA)及人工合成的海藻糖6,6’—二分枝菌酸(Trehalose-6,6-dibehenate,TDB)组成的,一种可强力诱导免疫小鼠产生Th1型偏向免疫反应的脂质体佐剂。为阐明DMT的作用机制,提高DNA疫苗的免疫效应,本研究拟构建一种新的可分泌表达融合蛋白CMFO(包括四种结核分枝杆菌抗原Rv2875,Rv3044,Rv2073c和Rv0577)的真核表达质粒pCMFO。在细胞水平证实其分泌表达。然后,分别制备pCMFO/DDA和pCMFO/DMT两种DNA-脂质体复合物,并对其理化性质进行分析。在C57BL/6小鼠模型中观察和比较两种疫苗的免疫原性和抗感染保护效应。【方法】1.pCMFO质粒的构建:将CMFO核酸序列插入p VAX1载体,构建p VAX1-CMFO(pCMFO)重组质粒。在293T细胞中验证pCMFO质粒的分泌表达。2.pCMFO/DDA和pCMFO/DMT的制备:薄膜法制备DDA和DMT佐剂,然后分别将DDA和DMT与pCMFO混合制备pCMFO/DDA和pCMFO/DMTDNA-脂质体复合物。3.脂质体及DNA-脂质体复合物的表征:分别检测DDA、DMT、pCMFO/DDA和pCMFO/DMT的粒径、多分散性(PDI)和Zeta电位;透射电子显微镜(TEM)观察其表面形态。4.脂质体对DNA的吸附和释放:以初始加入脂质体中DNA的总量减去未吸附的DNA含量来计算脂质体对DNA吸附的量;将pCMFO/DDA和pCMFO/DMT置于37°C的环境,不同时间点取样检测上清中DNA的含量,以反应pCMFO/DDA和pCMFO/DMT脂质体复合物对DNA的释放。5.小鼠免疫:6-8周龄SPF级雌性C57BL/6小鼠随机分为七组,其中DDA组、DMT组、pCMFO组、pCMFO/DDA组和pCMFO/DMT组小鼠均经肌肉注射免疫,200μL/次,间隔三周,共免疫两次;BCG皮下单次免疫1.0×106 CFU作为阳性对照;PBS作为阴性对照。6.疫苗抗M.tuberculosis H37Rv感染的保护效应评价:初免9周和18周后,小鼠经气溶胶途径感染M.tuberculosis H37Rv,每只小鼠吸入约60 CFU的细菌。感染4周后,处死小鼠,取脾脏,肺脏进行脏器荷菌量分析,评价疫苗接种对细菌的清除作用;并对肺脏进行病理评分,HE染色和抗酸染色,评价疫苗接种对小鼠病理损伤的改善。7.疫苗接种后小鼠的免疫应答:初免后9周和18周,ELISA法检测小鼠血清中CMFO、Rv0577、Rv2875、Rv3044和Rv2073c抗原特异性的Ig G抗体及其亚类Ig G1和Ig G2a的水平;ELISA法或CBA法检测小鼠脾上清中Th1(IFN-γ,TNF-α)、Th2(IL-4)和Th17(IL-17A)细胞因子;流式细胞术检测小鼠脾脏CMFO特异性中枢记忆和效应记忆T细胞水平。【结果】1.pCMFO质粒被成功构建;且该质粒转入293T细胞后,在细胞中分泌表达CMFO蛋白。2.将两种激动剂(MPLA和TDB)融入DDA,使脂质体颗粒大小更加均一,颗粒之间的聚集减少;相对于DDA脂质体,DMT的zeta电位有所降低(P0.05),储存稳定性增强,并且DNA-DMT比DNA-DDA更加缓慢和持久的释放DNA。3.pCMFO/DMT抗M.tuberculosis H37Rv感染的保护效应:在所有组中,PBS对照组脾脏、肺脏荷菌量最多,肺脏病理损伤最严重(P0.05);与PBS组相比,pCMFO、pCMFO/DDA、pCMFO/DMT疫苗接种均导致小鼠脾脏、肺脏荷菌量降低,肺脏病理损伤减轻(P0.05);尤为显著的是,pCMFO/DMT抗感染效果最好,其短期和长期保护效应均与BCG一致。4.pCMFO/DMT免疫保护机制:1)初免后9周,pCMFO/DMT免疫小鼠的血清中产生Rv0577、Rv2875、Rv3044和Rv2073c特异性的Ig G、Ig G1和Ig G2a抗体,且各亚组分Ig G2a/Ig G1比值均大于1,表明免疫反应类型趋向于Th1型免疫应答。2)初免9周后,与BCG组相比,pCMFO/DMT免疫小鼠的脾细胞在体外分别受四种亚组分蛋白刺激后,分泌更高水平的Rv0577、Rv2875、Rv3044和Rv2073c特异性的TNF-α(P0.05)和更多的Rv0577、Rv2875和Rv2073c特异性的IFN-γ(P0.05)。3)初免后9周和18周,与pCMFO/DDA组相比,pCMFO/DMT免疫小鼠的血清中产生显著高水平的CMFO特异性的Ig G、Ig G1和Ig G2a抗体(P0.05);并且pCMFO/DMT免疫小鼠的脾细胞可分泌更多的CMFO特异性的IFN-γ(P0.05)。4)初免后9周和18周,与pCMFO/DDA相比,pCMFO/DMT均诱导小鼠脾脏产生更高水的CFMO特异性的IL2+TCM细胞(P0.05)。【结论】1.pCMFO/DMT疫苗的抗M.tuberculosis感染保护效果与BCG一致,是一种非常有前景的TB候选疫苗;其作用机制可能与DMT佐剂运载并且缓慢释放DNA和两种受体激动剂(MPLA,TDB)密切相关。2.本研究为进一步开展以DMT为佐剂疫苗的临床前和临床研究奠定了基础。
【学位授予单位】：华中科技大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：R392

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本文编号：2724092