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Method Article
Aqui, apresentamos métodos detalhados para a preparação e avaliação da vacina tumoral em nanoemulsão auto-montada nasal in vitro e in vivo.
Peptídeos de epítopos têm atraído ampla atenção no campo das vacinas tumorais por causa de sua segurança, alta especificidade e produção conveniente; em particular, alguns epítopos restritos ao MHC I podem induzir atividade citotóxica efetiva de linfócitos T para limpar células tumorais. Além disso, a administração nasal é uma técnica de administração eficaz e segura para vacinas tumorais devido à sua conveniência e melhor adesão do paciente. No entanto, peptídeos de epítopos são inadequados para entrega nasal devido à sua baixa imunogenicidade e falta de eficiência de entrega. Nanoemulsões (NEs) são sistemas termodinamicamente estáveis que podem ser carregados com antígenos e entregues diretamente à superfície da mucosa nasal. Ile-Lys-Val-Ala-Val (IKVAV) é o pentapeptídeo central da laminina, um peptídeo ligador de integrina expresso por células epiteliais respiratórias humanas. Neste estudo, uma vacina intranasal auto-montada do peptídeo epítopo NE tumoral contendo o peptídeo sintético IKVAV-OVA257-264 (I-OVA ) foi preparada por um método de emulsificação de baixa energia. A combinação de IKVAV e OVA257-264 pode aumentar a captação de antígenos pelas células epiteliais da mucosa nasal. Aqui, estabelecemos um protocolo para estudar as características físico-químicas por microscopia eletrônica de transmissão (MET), microscopia de força atômica (AFM) e espalhamento dinâmico de luz (DLS); estabilidade na presença de proteína mucina; toxicidade pelo exame da viabilidade celular das células BEAS-2B e dos tecidos nasal e pulmonar de camundongos C57BL/6; captação celular por microscopia confocal de varredura a laser (MMC); perfis de liberação por imagem de pequenos animais in vivo; e o efeito protetor e terapêutico da vacina usando um modelo portador de tumor E.G7. Antecipamos que o protocolo fornecerá pistas técnicas e teóricas para o desenvolvimento futuro de novas vacinas de mucosa de peptídeos epítopos de células T.
Como uma das inovações de saúde pública mais críticas, as vacinas desempenham um papel fundamental no combate à carga global de doenças humanas1. Por exemplo, atualmente, mais de 120 vacinas candidatas para doenças COVID-19 estão sendo testadas, algumas das quais foram aprovadas em muitos países2. Relatos recentes afirmam que as vacinas contra o câncer têm efetivamente melhorado o progresso dos tratamentos clínicos do câncer, pois direcionam o sistema imunológico de pacientes com câncer a reconhecer antígenos como estranhos ao corpo3. Além disso, múltiplos epítopos de células T localizados dentro ou fora de células tumorais podem ser usados para projetar vacinas peptídicas, que têm mostrado vantagens no tratamento de cânceres metastáticos devido à falta de toxicidade significativa associada à radioterapia e quimioterapia 4,5. Desde meados da década de 1990, ensaios pré-clínicos e clínicos para tratamento tumoral têm sido conduzidos principalmente utilizando vacinas antipeptídicas, mas poucas vacinas exibem efeito terapêutico adequado em pacientes comcâncer6. Além disso, as vacinas contra o câncer com epítopos peptídicos apresentam baixa imunogenicidade e insuficiente eficiência de liberação, o que pode ser devido à rápida degradação de peptídeos extracelulares que se difundem rapidamente do local de administração, o que leva à captação insuficiente de antígenos pelas células imunes7. Portanto, é necessário superar esses obstáculos com a tecnologia de entrega de vacinas.
OVA 257-264, o epítopo257-264 de ligação MHC classe I expresso como uma proteína de fusão, é um epítopo modelo frequentemente usado8. Além disso, o OVA257-264 é crucial para a resposta imune adaptativa contra tumores, que depende da resposta citotóxica de linfócitos T (CTL). É mediada por células T CD8+ antígeno-específicas no tumor, que são induzidas pelo peptídeo OVA257-264 . Caracteriza-se pela insuficiência de granzima B, que é liberada por células T citotóxicas, levando à apoptose das células-alvo8. No entanto, a administração livre do peptídeo OVA257-264 pode induzir pouca atividade da CTL porque a captação desses antígenos ocorre em células inespecíficas em vez de células apresentadoras de antígenos (APCs). A deficiência de estimulação imunológica adequada resulta em atividade da CTL5. Portanto, a indução de atividade eficaz da CTL exige avanços consideráveis.
Devido à barreira proporcionada pelas células epiteliais e à secreção contínua de muco, antígenos vacinais são rapidamente removidos da mucosanasal9,10. O desenvolvimento de um vetor vacinal eficiente que possa atravessar o tecido mucoso é crucial, pois as células apresentadoras de antígenos estão situadas sob o epitéliomucoso9. A injeção intranasal de vacinas teoricamente induz imunidade da mucosa para combater a infecção da mucosa11. Além disso, a administração nasal é um método eficaz e seguro de administração de vacinas, devido à sua conveniência, à evitação da administração intestinal e à melhor adesão do paciente7. Portanto, a liberação nasal é um bom meio de administração para a nova nanovacina de epítopos peptídicos.
Vários biomateriais sintéticos foram desenvolvidos para combinar epítopos de interações célula-tecido e célula-célula. Certas proteínas bioativas, como Ile-Lys-Val-Ala-Val (IKVAV), foram introduzidas como parte da estrutura do hidrogel para conferir bioatividade12. Este peptídeo provavelmente contribui para a ligação celular, migração, e crescimento13 e liga integrinas α 3β1 e α6β1 para interagir com diferentes tipos de células cancerosas. O IKVAV é um peptídeo de adesão celular derivado da cadeia 1 da proteína da membrana basal da laminina αque foi originalmente utilizado para modelar o microambiente neural e causar a diferenciação neuronal14. Portanto, encontrar um veículo de entrega eficiente para esta nova vacina é importante para o controle da doença.
Sistemas de emulsão recentemente relatados, como W805EC e MF59, também têm sido compostos para a liberação na cavidade nasal de vacina inativada contra influenza ou antígeno de superfície recombinante da hepatite B e ilustrados para desencadear imunidade tanto da mucosa quanto dasistêmica15. As nanoemulsões (NEs) têm as vantagens de fácil administração e conveniente co-formação com adjuvantes efetivos em comparação com sistemas de liberação de mucosa particulada16. Tem sido relatado que as vacinas em nanoemulsão alteram o fenótipo alérgico de forma sustentada, diferente da dessensibilização tradicional, o que resulta em efeitos supressivos de longo prazo17. Outros relataram que nanoemulsões combinadas com antígenos imunodominantes específicos para o M. tuberculosis poderiam induzir respostas celulares potentes da mucosa e conferir proteção significativa18. Portanto, uma nova nanovacina auto-montada intranasal com o peptídeo sintético IKVAV-OVA 257-264 (I-OVA, o peptídeo que consiste em IKVAV ligado ao OVA257-264) foi projetada. É importante avaliar esta nova nanovacina sistematicamente.
O objetivo deste protocolo é avaliar sistematicamente as características físico-químicas, toxicidade e estabilidade da nanovacina, detectar se a captação do antígeno e os efeitos protetores e terapêuticos são potencializados por meios técnicos e elaborar os principais conteúdos experimentais. Neste estudo, estabelecemos uma série de protocolos para estudar as características físico-químicas e a estabilidade, determinar a magnitude da toxicidade do I-OVA NE para células BEAS-2B por CCK-8, e observar a capacidade de apresentação de antígenos de células BEAS-2B para a vacina usando microscopia confocal, avaliar os perfis de liberação desta nova nanovacina in vivo e in vitro, e detectar o efeito protetor e terapêutico desta vacina usando um modelo de camundongo portador de tumor E.G7-OVA.
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Os experimentos com animais foram conduzidos de acordo com o Laboratory Animal – Guideline for ethical review of animal welfare (GB/T 35892-2018) e foram aprovados pelo Comitê de Ética e Bem-Estar Animal de Laboratório da Terceira Universidade Médica Militar. Os camundongos foram eutanasiados por injeção intraperitoneal de 100 mg/kg de pentobarbital sódico a 1%.
1. Preparação do I-OVA NE
2. Caracterização físico-química e estabilidade
NOTA: Avaliar a distribuição do tamanho das gotículas, o potencial zeta e outros dados físico-químicos da vacina I-OVA NE seguindo os passos 2.1-2.3; realizar a caracterização morfológica da vacina I-OVA NE seguindo os passos 2.4-2.7; e examinar a estrutura 3D da vacina I-OVA NE seguindo os passos 2.8-2.9.
3. Ensaios de toxicidade in vitro e in vivo
NOTA: A toxicidade in vitro da vacina I-OVA NE foi avaliada seguindo as etapas 3.1-3.9, e a toxicidade in vivo da vacina I-OVA NE foi avaliada seguindo as etapas 3.10-3.13.
4. Captação celular in vitro
5. Liberação in vivo
6. Eficácia antitumoral in vivo
7. Análise estatística
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De acordo com o protocolo, concluímos o preparo e a avaliação experimental in vitro e in vivo da liberação da nanovacina tumoral nasal. MET, AFM e DLS são meios eficazes para a avaliação das características básicas do potencial zeta superficial e do tamanho de partícula da nanovacina (Figura 1). As células epiteliais BEAS-2B são um modelo de triagem útil para o teste de toxicidade in vitro de vacinas nasais (Figura 2A). A...
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Nanovacinas funcionalizadas com membranas de imunoócitos têm grandes vantagens na terapia doença-alvo, e os efeitos colaterais são minimizados por propriedades como tropismo tumoral único, identificação de alvos específicos, circulação prolongada, interações intercelulares aumentadas e baixa toxicidade sistêmica. Também podem ser facilmente integrados com outros módulos de tratamento para tratar os cânceres de forma cooperativa16,20. Atributos des...
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Os autores declaram não ter interesses financeiros concorrentes conhecidos ou relações pessoais que possam ter influenciado o trabalho relatado neste artigo.
Este estudo foi apoiado pelo No. 31670938, 32070924, 32000651 do Programa da Fundação Nacional de Ciências Naturais da China, No. 2014jcyjA0107 e No. 2019jcyjA-msxmx0159 do Programa de Projeto da Fundação de Ciências Naturais de Chongqing, No. 2020XBK24 e No. 2020XBK26 dos projetos especiais da Universidade de Medicina do Exército, e No. 202090031021 e No. 202090031035 do Programa Nacional de Inovação e Empreendedorismo para estudantes universitários.
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Name | Company | Catalog Number | Comments |
96-well plates | Corning Incorporated, USA | CLS3922 | |
Bio-Rad 6.0 microplate reader | Bio-Rad Laboratories Incorporated Limited Co., CA, USA | Bio-Rad 6.0 | |
CCK-8 kits | Dojindo, Japan | CK04 | |
Centrifuge 5810 R | Eppendorf, Germany | 5811000398 | |
DAPI | Sigma-Aldrich, St. Louis, USA | D9542 | |
fetal bovine serum (FBS) | Hyclone (Life Technology, USA) | SH30088.03 | |
FITC-labeled I-OVA | Shanghai Botai Biotechnology Co., Ltd. | NA | |
HF 90/240 Incubator | Heal Force, Switzerland | NA | |
HPLC | Shanghai Botai Biotechology Co., Ltd. | E2695 | |
Inverted Microscope | Nikon,Japan | DSZ5000X | |
IPC-208 | Chong Qing University, China | NA | |
IVIS system | Caliper Life Science Limited Company | NA | |
JEM-1230 TEM | JEOL Limited Company of Japan | 1230 TEM | |
Malvern NANO ZS | Malvern Instruments Ltd., UK | NA | |
MPLA | Invivogen Lit. Co. | tlrl-mpla | |
Neomycin Sulfate Ointment | Shanghai CP General Pharmaceutical Co. , Ltd. | H31022262 | |
OVA257–264 | Shanghai Botai Biotechnology Co., Ltd. | NA | |
RPMI 1640 medium | Hyclone (Life Technology, USA) | SH30809.01 | |
Synthetic peptide (I-OVA) conjugation of IKVAV-PA | Shanghai Botai Biotechnology Co., Ltd. | NA | |
Zeiss LSM800 laser scanning confocal fluorescence microscope | Zeiss, Germany | Zeiss LSM800 |
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