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Method Article
* Estes autores contribuíram igualmente
Aqui, apresentamos um protocolo para produzir um candidato de vacina oral contra a diabetes tipo 1 em uma planta comestível.
Agricultura molecular de plantas é o uso de plantas para produzir moléculas de interesse. Nesta perspectiva, plantas podem ser utilizadas tanto como biorreatores para produção e purificação subsequente do produto final e para a entrega oral direta de proteínas heterólogos quando utilizar espécies de plantas comestíveis. Neste trabalho, apresentamos o desenvolvimento de uma vacina oral do candidato contra Diabetes tipo 1 (T1D) em sistemas de planta comestível, usando a tecnologia de baseados em vírus recombinante DNA planta desconstruída, entregada com infiltração de vácuo. Nossos resultados mostram que a beterraba vermelha é um hospedeiro adequado para a expressão transiente de um autoantigen derivada humana associada à T1D, considerado um candidato promissor como vacina T1D. Folhas, produzindo o autoantigen completamente foram caracterizadas por sua resistência à digestão gástrica, a presença de carga bacteriana residual e por seu perfil metabólico secundário, dando uma visão geral sobre a produção de processo para o potencial de uso de plantas para entrega oral directa de uma proteína heteróloga. Nossa análise mostrou quase completa degradação da vacina oral liofilizado candidato seguindo uma simulado digestão gástrica, sugerindo que uma estratégia de encapsulamento na fabricação da vacina de origem vegetal GAD é necessária.
Desde a revolução de biologia molecular de plantas na década de 1980, os sistemas à base de plantas para a produção de biofármacos podem ser considerados como uma alternativa aos tradicionais sistemas baseados em células de mamíferos e microbiana1. As plantas exibem várias vantagens sobre plataformas tradicionais, com escalabilidade, custo-efetividade e segurança, sendo os mais relevantes2. O produto recombinante pode ser purificado a partir do tecido de planta transformada e administrado, também por via parentérica ou por via oral e, além disso, planta comestível transformada pode ser usada diretamente para entrega oral. Via oral simultaneamente promove a imunidade da mucosa e sistêmica, e elimina a necessidade de agulhas e pessoal médico especializado. Além disso, entrega oral elimina o complexo processamento a jusante, que normalmente responde por 80% do custo total de fabricação de uma proteína recombinante3. Todas essas vantagens podem ser traduzidas em economia de produção, suprimentos e mão de obra reduzindo os custos de cada dose, tornando a droga acessível à maioria da população mundial.
Várias estratégias, tanto para a transformação estável e expressão transiente, foram desenvolvidas para a produção de proteínas recombinantes em plantas. Entre eles, um sistema de expressão baseada em vírus de planta desconstruída de alto rendimento (por exemplo, magnICON) fornece desempenho superior levando altos rendimentos de proteínas recombinantes em prazos relativamente curtos4. Muitos exemplos de expressão transiente, usando o sistema de expressão baseada em vírus de planta em plantas de Nicotiana benthamiana são relatados, sendo o host de produção padrão-ouro. No entanto, esta planta de modelo não é considerada como uma espécie comestível devido os alcaloides e outros metabolitos tóxicos que são acumulados em suas folhas.
Neste trabalho, descrevemos a comparação entre dois sistemas de plantas comestíveis, beterraba vermelha (Beta vulgaris cv Moulin Rouge) e espinafre (Spinacea oleracea cv Industria), para a expressão de duas formas de candidato do isoform 65 kDa de ácido glutâmico descarboxilase (GAD65), realizado pela planta baseados em vírus vetores5. GAD65 é um autoantigen importante associada a Diabetes tipo 1 (T1D) e é atualmente sob investigação em ensaios clínicos humanos para impedir ou atrasar T1D através da indução de tolerância6. A produção de GAD65 em plantas tem sido estudada extensivamente em espécies de plantas de modelo como tabacum do Nicotiana benthamiana s.4,5,6,e7. Aqui, descrevemos a utilização de espécies vegetais comestíveis para a produção da molécula em tecidos que pode ser destinada a uma entrega oral direta. Do ponto de vista técnico, estudamos e selecionado o sistema de agroinfiltration da planta e a plataforma de planta comestível para produção de GAD65 avaliando parâmetros diferentes: a expressão da proteína recombinante os níveis, a carga microbiana residual em planta tecido destinado a entrega oral, a resistência de GAD65 para a digestão gástrica e a bioequivalência das plantas transformadas com o tipo selvagem.
1. vermelho cultivo de beterraba e espinafre
2. transiente expressão através da tecnologia baseados em vírus de planta desconstruída
3. análise da expressão da proteína recombinante
4. a unidade de transformação de material
5. análise de integridade de simulação e célula gástrica da digestão
6. Bioburden ensaio
7. extração de metabólito
8. análise de espectrometria de massa de cromatografia líquida e processamento de dados
Neste trabalho, é apresentado o fluxo de trabalho para o desenvolvimento de uma vacina oral em tecidos vegetais comestíveis. O foco deste trabalho é a expressão de uma proteína do alvo em uma espécie de planta comestível do anfitrião e a caracterização da vacina oral potencial.
A primeira etapa envolveu a avaliação da adequação da tecnologia de expressão baseada em vírus planta para a produção de proteínas rec...
Neste estudo mostramos análise preliminar para a concepção de uma vacina oral contra o candidato para diabetes auto-imune. A proteína do alvo para este experimento foi uma forma mutante do humano 65 kDa glutamato descarboxilase, que produção e funcionalidade são facilmente detectáveis e mensuráveis12. Sua expressão em tecidos diferentes vegetais comestíveis foi mediado por vetores5, que mediar um elevado nível de produção de proteínas recombinantes em um per?...
Os autores não têm nada para divulgar.
Este trabalho foi financiado pelo projeto comum "O uso de plantas para a produção de uma vacina comestível de diabetes auto-imune (eDIVA)" (projeto ID: 891854) financiado pela Universidade de Verona, no âmbito da chamada de 2014.
Name | Company | Catalog Number | Comments |
0.2-μm Minisart RC4 membrane filters | Sartorius-Stedim | 17764 | |
2–mercaptoethanol | Sigma | M3148 | Toxic; 4 % to make loading buffer with glycerol, SDS and Tris-HCl |
4-Morpholineethanesulfonic acid (MES) | Sigma | M8250 | pH 5.5 |
96-well plate | Sarstedt | 833924 | |
Acetic acid | Sigma | 27221 | Corrosive |
Acetonitrile LC-MS grade | Sigma | 34967 | |
Acetosyringone | Sigma | D134406 | Toxic – 0.1 M stock in DMSO |
Agar Bacteriological Grade | Applichem | A0949 | 15 g/L to make LB medium (pH 7.5 with NaOH) with Yeast extract, NaCl and Tryptone |
Ammonium formate | Sigma | 70221 | |
Anti-eGFP antibody | ABCam | ab290 | |
Anti-GAD 65/67 antibody | Sigma | G5163 | |
Anti-LHCB2 antibody | Agrisera | AS01 003 | |
Brilliant Blue R-250 | Sigma | B7920 | |
C18 Column | Grace | - | Alltima HP C18 (150 mm x 2.1 mm; 3 μm) Column |
C18 Guard Column | Grace | - | Alltima HP C18 (7.5 mm x 2.1 mm; 5 μm) Guard Column |
CalMag Grower | Peter Excel | 15-5-15 | Fertilizer |
Carbenicillin disodium | Duchefa Biochemie | C0109 | Toxic |
Chemiluminescence imaging system | BioRad | 1708370 | ChemiDoc Touch Imaging System |
Chloroform | Sigma | C2432 | |
Detergent | Sigma | P5927 | Polysorbate 20 |
Fluorescence reader | Perkin-Elmer | 1420-011 | VICTOR Multilabel Counter |
Formic acid LC-MS grade | Sigma | 94318 | |
Glycerol | Sigma | G5516 | 15 % to make loading buffer with Tris-HCl, SDS and 2–mercaptoethanol |
GoTaq G2 polymerase | Promega | M7841 | |
HCl | Sigma | H1758 | Corrosive |
HILIC Column | Grace | - | Ascentis Express HILIC (150 mm x 2.1 mm; particles size 2.7 μm) Column |
HILIC Guard Column | Grace | - | Vision HT HILIC (7.5 mm x 2.1 mm; 3 μm) Guard Column |
Horseradish peroxidase (HRP)-conjugate anti-rabbit antibody | Sigma | A6154 | Do not freeze/thaw too many times |
HPLC Autosampler | Beckman Coulter | - | System Gold 508 Autosampler |
HPLC System | Beckman Coulter | - | System Gold 128 Solvent Module HPLC |
Isopropanol | Sigma | 24137 | Flamable |
Kanamycin sulfate | Sigma | K4000 | Toxic |
KCl | Sigma | P9541 | 2 g/L with NaCl , Na2HPO4 and KH2PO4 to make PBS |
KH2PO4 | Sigma | P9791 | 2.4 g/L with NaCl , Na2HPO4 and KCl to make PBS |
Loading Buffer | |||
Luminol solution | Ge Healthcare | RPN2232 | Prepare the solution using the ECL Prime Western Blotting System commercial kit |
Lyophilizator | 5Pascal | LIO5P0000DGT | |
Mass Spectometer | Bruker Daltonics | - | Bruker Esquire 6000; the mass spectrometer was equipped with an ESI source and the analyzer was an ion trap |
Methanol | Sigma | 32213 | |
MgSO4 | Sigma | M7506 | |
Milk-blocking solution | Ristora | - | 3 % in PBS |
Na2HPO4 | Sigma | S7907 | Use with NaH2PO4 to make Sodium Phospate buffer |
NaCl | Sigma | S3014 | 80 g/L with KCl, Na2HPO4 and KH2PO4 to make PBS; 10 g/L to make LB medium (pH 7.5 with NaOH) with Yeast extract, Tryptone and Agar Bacteriological Grade |
NaH2PO4 | Sigma | S8282 | Use with Na2HPO4 to make Sodium Phospate buffer; 14.4 g/L to make PBS |
NaOH | Sigma | S8045 | |
Nitrocellulase membrane | Ge Healthcare | 10600002 | |
Pepsin from porcine gastric mucosa | Sigma | P7000 | |
Peroxidase substrate ECL | GE Healthcare | RPN2235 | Light sensitive material |
Pump Vacuum Press | VWR | 111400000098 | |
Reagent A | Sigma | B9643 | Use 50 parts of this reagent with 1 part of reagent B to prepare BCA working solution |
Reagent B | Sigma | B9643 | Use 1 part of this reagent with 50 parts of reagent A to prepare BCA working solution |
Rifampicin | Duchefa Biochemie | R0146 | Toxic – 25 mg/mL stock in DMSO |
SDS (Sodium dodecyl sulphate) | Sigma | L3771 | Flamable, toxic, corrosive-10 % stock; 3 % to make loading buffer with Tris-HCl, Glycerol and 2–mercaptoethanol |
Sodium metabisulphite | Sigma | 7681-57-4 | |
Sonicator system | Soltec | 090.003.0003 | Sonica® 2200 MH; frequency 40 khz |
Syringe | Terumo | - | |
Transparent fixed 300-µL insert glass tubes | Thermo Scientific | 11573680 | |
Trizma Base | Sigma | T1503 | Adjust pH with 1N HCl to make Tris-HCl buffer, use 1,5M Tris-HCl (pH 6.8) to make loading buffer with SDS, Glycerol and 2–mercaptoethanol |
Tryptone | Formedium | TRP03 | 10 g/L to make LB medium (pH 7.5 with NaOH) with Yeast extract, NaCl and Agar Bacteriological Grade |
Vacuum concentrator | Heto | 3878 F1-3 | Speed-vac System |
Water LC-MS grade | Sigma | 39253 | |
Yeast extract | Sigma | Y1333 | 5 g/L to make LB medium (pH 7.5 with NaOH) with Tryptone, NaCl and Agar Bacteriological Grade |
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