Hatékony és elváltozásoktól mentes bőrinfluenza elleni oltás

Szerkesztette: Philippa Marrack, Howard Hughes Orvosi Intézet, Nemzeti Zsidó Egészségügy, Denver, CO, és jóváhagyta 2015. március 10-én (2015. január 8-án kapott felülvizsgálatra)

Jelentőség

A bőr erősebb az oltásnál, mint az izom, de még nem gyakori hely az immunizálásnak, részben a viszonylag magas fájdalom és bőrirritáció, valamint a beadás nehézségei miatt. Ezt a dilemmát úgy oldjuk meg, hogy oltóanyagokat juttatunk a bőr sok mikroporjába, ami korlátozza az oltások által kiváltott gyulladást, ami gyors gyógyuláshoz és sérülésektől mentes. Ezenkívül a mikrofrakcionális vakcina bejuttatása a nemablatív frakcionált lézerrel (NAFL) nemcsak jelentősen növelte a vakcina hatékonyságát, hanem kiterjesztette a keresztvédelmet a homológ és heterológ influenza vírusfertőzések ellen is. A keresztvédő immunitás kulcsfontosságú az influenza oltásoknál, mivel az oltóanyag vírustörzsei és a keringő vírusok között gyakran előfordulnak eltérések. Legjobb tudásunk szerint ez jelenti az első stratégiát a sérülésmentes, hatékony bőroltáshoz.

Absztrakt

Jelentős bizonyítékok azt mutatják, hogy a bőr erősebb vakcinázási hely, mint az izom, mert az előbbi nagyszámú antigént bemutató sejtet (APC) és bőséges nyirokerek hálózatát tartalmaz. Ezenkívül a bőr potenciálisan fájdalommentes, tű nélküli és önálló immunizálást kínál, ami különösen előnyös lenne nagy populációk éves influenza elleni oltásánál (1, 2). A bőrimmunizálást azonban a mai napig széles körben nem fogadták el, a biztonságos adjuvánsok hiánya és a vakcinák ultravékony injekcióba juttatásának technikai nehézségei miatt (⇓ –7). Az oltás helyének kezelése nonablatív frakcionált lézerrel (NAFL) mikrotermális zónák (MTZ) tömböt hoz létre a stratum corneum alatt (8). Az MTZ-k haldokló sejtjei olyan „veszély” jeleket bocsátanak ki, amelyek steril gyulladást váltanak ki, amelyet azonban az egyes MTZ-k korlátoznak. A mikroszteril gyulladásos zónák ezen tömbje gyorsan megoldódik, hatékonyan elhárítva a bőrelváltozást, feltéve, hogy a bőr érintett és nem érintett területei megfelelő egyensúlyban vannak (8). Fontos, hogy a gyors felbontás ellenére a mikro-gyulladásos zónák elegendőnek bizonyulnak a vakcina elleni adaptív immunválaszok fokozásában (5). Ezenkívül ez az önálló adjuváns nem befolyásolja a vakcina beadásának mennyiségét vagy kiszerelését, amelyek komoly akadályokat jelentenek a bőr immunizálásában, mert csak korlátozott mennyiségű és nem viszkózus vakcinák alkalmasak bőrinjekcióra (9). Ebben a tekintetben az emulzió alapú adjuvánsok, mint például az Alum és az MF59, kizárásra kerülnek bőr adjuvánsként az adjuvánsok által kiváltott erős és tartós bőrreakciók miatt (3, 4, 10).

A bőrelváltozások erőteljes csökkentése vagy teljes kiküszöbölése érdekében a jelenlegi vizsgálat során kiterjesztettük a mikrofrakciós koncepciót az adjuvánsról az oltás beadására. Előkészítettünk egy sor biológiailag lebontható mikrotűt, amelyek megfelelő távolságban voltak az egyes mikrotűk között, hogy korlátozzuk az oltás okozta gyulladást. A vakcina által kiváltott gyulladás terjedésének megakadályozása a közeli mikropórusokban a gyulladás gyors megszüntetését, valamint a minimális bőrelváltozást tette szükségessé. Ezenkívül, amikor az influenza oltóanyaggal csomagolt MN-ket felvitték a NAFL-vel kezelt helyre, a vakcina sokkal szélesebb immunitást váltott ki az influenza vírusok homo- és heterológ törzseivel szemben, mint az egerekben egyedül. A kombináció erős védőimmunitást is eredményezett, de a sertések bőrelváltozása kevés, az állatmodell bőrével hasonlít az emberek bőrére.

Eredmények

A mikrotűsűrűség optimalizálása.

Az influenza oltások fokozása MN-ek használatával a NAFL által kezelt helyen.

A NAFL növeli az influenza elleni oltóanyag-MN által kiváltott védelmi immunitást. A svájci Webster egereket influenza vakcinával (PR8 törzs, 0,4 µg HA) immunizáltuk ID vagy MN segítségével NAFL jelenlétében vagy hiányában. IM-immunizálást hajtottunk végre összehasonlítás céljából. Négy héttel az immunizálás után ELISA-val mértük a szérum HAI (A), IgG2a (B) vagy IgG1 (C) titereket. Az IgG2a/IgG1 arányokat D. n = 10-ben mutatjuk be. A sejtes immunválaszokat egy héttel az immunizálás után mértük. A perifériás vér mononukleáris sejtjeit inaktivált influenza vírus stimulálta, és az IFNy szekretáló CD4 + (E) vagy CD8 + (F) százalékos arányát áramlási citometriával mértük. n = 10. Az egereket 5 héttel az immunizálás után influenza vírussal fertőztük (PR8 törzs, 5000 × LD50). A testtömeg változásokat és a túlélési arányokat G-ben, illetve H-ban mutattuk ki. n = 10. * Az IFN-y-t szekretáló P + T-sejtek szignifikánsan magasabbak voltak az MNs + NAFL csoportban (az IFN-y-t szekretáló P + T-sejtek mind az ID, mind az MNs csoportokban erőteljesen emelkedtek a NAFL után.

A NAFL jelentősen kiterjeszti az influenza vakcinával csomagolt MN által kiváltott immunitást.

A szezonális influenza vakcinák előállításához használt influenza vírustörzsek a vírus állandó génmutációi miatt gyakran kissé eltérnek a keringő vírusoktól, csökkentve az oltások hatékonyságát. Annak tesztelésére, hogy a NAFL plusz MN-ek képesek-e kibővített immunitást kiváltani a homológ, valamint a heterológ vírustörzsek ellen, először 5x10 3 LD50 PR8 H1N1 influenza vírussal hoztuk létre az egereket 5 hét múlva a PR8 vírusoltással végzett immunizálás után. Ez a nagy dózisú vírusfertőzés 6 napon belül megölt minden nem immunizált egeret, testsúlycsökkenéssel> 25% (3. ábra G és H). Az IM-immunizálás egyik állatot sem védte meg. Az ID vagy MNs immunizálás csak korlátozott védelmet nyújtott hasonló túlélési arány mellett (80%) H1N1 vírusok (4. ábra A és C ábra), vagy szerény védelmet nyújtott egy genetikailag távoli H3N2 vírus ellen (50%) (4E. Ábra) NAFL jelenlétében, bár az egerek mérsékelt vagy súlyos testsúlycsökkenést tapasztaltak (4. ábra B, D és F). Jelentős ellentétben kevés vagy egyáltalán nem volt védelem az egerekben, akik ugyanazt az influenza oltást kapták NAFL hiányában, mind a túlélési arány, mind a testtömeg-csökkenés alapján mérve (4. ábra). Elképzelhető, hogy a NAFL beépítése az influenza elleni oltásba nagymértékben növelheti a vakcinák hatékonyságát még az influenzaszezonban keringő, nem megfelelő vírustörzsek esetén is.

A NAFL szélesíti a keresztvédő immunitást az influenza vírussal szemben. A svájci Webster egereket influenza elleni vakcinával (PR8 törzs, 0,4 ug HA) immunizáltuk MN-ekkel önmagában vagy NAFL jelenlétében. Két héttel az immunizálás után az egereket fertőzött influenza vírusok jelzett heterológ törzseivel egérenként 10x LD50 dózisban. A túlélési arányokat (A, C és E) és a testtömeg változásokat (B, D és F) 14 napig figyeltük. n = 6. Valamennyi kísérletet kétszer megismételtük hasonló eredményekkel.

A sertések hatékony és sérülésmentes oltásának validálása.

A sertések hatékony, elváltozásmentes oltásának validálása. (A) A yorkshire-i sertéseket influenza vakcinával (PR8) immunizálták egyedüli, MN-ekkel vagy MN-ekkel a NAFL-kezelést követően. A szezonális influenza vakcinát (2013–2014 készítmény) ID-t adtuk bőrreakció kontrollként. Az immunizálás után fényképeket készítettünk a megadott időpontokban. Minden fotó négy hasonló eredményt képvisel. A szaggatott téglalap jelzi az MNs alkalmazás helyét. (Méretarány, 5 mm.) (B) A HAI-titereket 2 hét múlva mértük az immunizálás után. * P 5 × bázis MN-ek biztosítják a legjobb behatolási képességet az emberi bőrben (29, 30). Ez, valamint az a megállapításunk, hogy egy 5x alapú MN elváltozásoktól mentes szállítást kínál, határozottan azt állítja, hogy az 5x alapú MN ideális lenne a vakcina beadására, de az ilyen kevésbé sűrű MN tovább korlátozná a biológiailag lebontható MN terhelhetőségét. Ezt a dilemmát hatékonyan kezelhetjük a NAFL alkalmazásával, amint azt tanulmányunk bemutatja. Az oltási hely NAFL-elõkezelése legalább négyszeresére növelte az MN-k által szállított influenza vakcina hatékonyságát (3A. Ábra), és így a tapasz mérete ~ 75% -kal csökkent.

A jelenlegi tanulmány hatékony és elváltozásoktól mentes bőroltást mutat be az MN-ek és a NAFL kombinálásával, hogy a vakcinákat/adjuvánsokat frakcionáltan a bőr több tucat mikroporjába juttassák. A mikrofrakcionális bejuttatás erőteljesen csökkenti a bőrelváltozásokat és a gyulladásokat, de növeli a vakcina által kiváltott immunválaszokat Th1-domináns, szélesebb immunválasz esetén. A hatékony és biztonságos stratégia azonnal indokolja a klinikai vizsgálatokat. A jövőben a NAFL és az MN-k egyetlen, kis kézi eszközzé alakíthatók, és költséghatékony módon ismételten felhasználhatók influenza elleni védőoltásokhoz.

Anyagok és metódusok

Az FDA által jóváhagyott, nonablatív frakcionált lézert, a PaloVia-t egerekben (PaloVia, Palomar Medical Technologies) alkalmazták. A sertéseket Fraxel SR-1500 lézerrel (Solta Medical) kezeltük. A mikrotű tömböket a (14, 16) leírás szerint állítottuk elő. Az adatokat átlag ± SEM formában mutatjuk be; A P értéket a PRISM szoftverrel (GraphPad) számoltuk ki, és a különbséget akkor tekintettük szignifikánsnak, ha a P értéke 0,05 alatt volt. A módszerek részletes ismertetését az SI anyagok és módszerek tartalmazzák.

Köszönetnyilvánítás

Köszönjük a Photopathology Core-nak a projekt során nyújtott szövettani és áramlási citometriás elemzésben nyújtott segítségét, valamint Jeffrey H. Wu-nak a szerkesztést. Ezt a munkát részben a Nemzeti Egészségügyi Intézmények AI089779, AI070785, AI097696 és DA028378 támogatják (M.X.W.-nek).

Lábjegyzetek

J. 1 J.W. és B.L. egyformán járult hozzá ehhez a munkához.

Szerző közreműködései: M.X.W. tervezett kutatás; J.W. és B.L. végzett kutatás; J.W., B.L. és M.X.W. elemzett adatok; és J.W. és M.X.W. írta a lap.

A szerzők nem jelentenek összeférhetetlenséget.