evaluation of ovalbumin-specific antibodies in mice after intramuscular administration of cationic nanoemulsion&#45;encapsulated retinoic acid

Bewertung der Immunogenität von Nanoemulsions-verkapselter Retinsäure bei Mäusen

Adjuvants are often used to enhance the efficacy of a vaccine by stimulating the immune system to respond more strongly to the vaccine, thereby increasing immunity to a particular pathogen1. Nanoemulsion (NE) adjuvant refers to a colloidal dispersion system with thermodynamic stability by emulsifying a certain proportion of oil phase and aqueous phase to produce an emulsion in the form of water-in-oil (W/O) or oil-in-water (O/W)2. O/W nanoemulsion adjuvant can produce cytokines and chemokines at the injection site, induce the rapid aggregation and proliferation of important immune cells such as monocytes, neutrophils, and eosinophils, and enhance the immune response, and improve the immunogenicity of antigens3. Currently, three nanoemulsion adjuvants (MF59, AS03, and AF03) have been licensed for use in vaccines and have shown good safety and efficacy4.
However, mucosal immunity has been poorly addressed by the currently licensed adjuvant formulations in conventional parenteral vaccination5. Retinoic acid (RA) has been reported to induce intestinal homing of immune cells, but its low polarity, poor solubility in water, and poor light and thermal stability limit its use for robust enteric vaccination. Nanoemulsions offer opportunities to increase the bioavailability of highly lipophilic drugs, and the oil core of O/W emulsion adjuvants is suitable for dissolving non-polar substances such as RA6. Therefore, nanoemulsions can be used as carriers for RA in order to achieve the dual response effect of systemic immunity and mucosal immunity.
Compared to neutral or anionic delivery systems, cationic delivery systems have relatively efficient antigen encapsulation and delivery capabilities, which can enhance the immunogenicity of antigens7,8,9. The cationic surface charge of a variety of adjuvant systems is important for their adjuvant effects10,11,12. The cationic charge is an important factor in prolonging vaccine retention at the injection site, increasing antigen presentation and prolonging the stimulation of cellular immunity in the body12.
Based on the above considerations, we developed a cationic nanoemulsion to effectively co-deliver RA and antigens. The particle size and zeta potential of the nanoemulsion were determined using dynamic light scattering (DLS), and the systemic and mucosal immune responses of the nanoemulsion combined with OVA were evaluated by intramuscular injection13.

Autor im Rampenlicht: Entwicklung und Evaluierung eines kationischen Nanoemulsions-verkapselten Retinsäuresystems für die Mukosaimpfung

Kationische Nanoemulsions-verkapselte Retinsäure als Adjuvans zur Förderung von OVA-spezifischen systemischen und mukosalen Reaktionen

We are working on a mucosal vaccine that produces an immune response as the set of infection, which has the potential to prevent infection and interrupt transmission. We have developed a catatonic nanoemulsion-encapsulated retinoic acid delivery system immunization with ovalbumin by intramuscular injection, which triggers both systemic and mucosal immune responses. In future studies, animal models of intestinal-related diseases can be used to further evaluate the effect and the mechanism of a cationic nanoemulsion-encapsulated retinoic acid in enhancing vaccine protection.

Evaluierung von Ovalbumin-spezifischen Antikörpern bei Mäusen nach intramuskulärer Verabreichung von kationischer Nanoemulsions-verkapselter Retinsäure

Um mit der Antigenbeschichtung zu beginnen, verdünnen Sie Ovalbumin mit einem Beschichtungspuffer auf fünf Mikrogramm pro Milliliter. Eine 96-Well-ELISA-Platte über Nacht bei vier Grad Celsius mit 100 Mikrolitern Ovalbuminlösung pro Well beschichten. Waschen Sie die Vertiefungen am nächsten Tag fünfmal mit PBST.Blockieren Sie die Vertiefungen mit 250 Mikrolitern 1%BSA PBST bei 37 Grad Celsius für zwei Stunden. Um eine 1000-fache Serumverdünnung herzustellen, verdünnen Sie zunächst 20 Mikroliter Serum auf einen Milliliter mit 0,5 % BSA PBST. Entfernen Sie dann 25 Mikroliter Serumaliquot und verdünnen Sie es auf 500 Mikroliter mit 0,5 % BSA PBST.Geben Sie 200 Mikroliter Serum, verdünnt auf das 1000-fache verdünnt, in die erste Reihe der beschichteten Platte. Geben Sie dann 100 Mikroliter 0,5 % BSA PBST in alle Vertiefungen mit Ausnahme der Vertiefungen in der ersten Reihe. Übertragen Sie 100 Mikroliter von der ersten Reihe in die zweite Reihe und mischen Sie 10 Mal.Um unterschiedliche Serumkonzentrationen für den IgG-Nachweis zu erzeugen, verwerfen Sie 100 Mikroliter Flüssigkeit aus der letzten Reihe. Verdünnen Sie anschließend die Vaginalspülung der Mäuse, die Bronchialveolenspülung, die Nasenspülflüssigkeit mit 0,5 % BSA PBST und die Dünndarmspülflüssigkeit mit 20 % fetalem Kälberserum-PBST. Inkubieren Sie die Platte eine Stunde lang bei 37 Grad Celsius.Waschen Sie die Vertiefungen fünfmal mit PBST. Geben Sie 100 Mikroliter HRP-konjugierten Ziegen-Anti-Maus-Antikörper in die entsprechenden Vertiefungen und inkubieren Sie 40 Minuten lang bei 37 Grad Celsius. Nachdem Sie die Vertiefungen fünfmal mit PBST gewaschen haben, fügen Sie 100 Mikroliter TMB ELISA-Substrat hinzu und inkubieren Sie fünf Minuten lang in einem lichtgeschützten Bereich.Fügen Sie 100 Mikroliter 450-Nanometer-Stopplösung hinzu, um die Reaktion zu beenden. Messen Sie die Absorption bei 450 Nanometern mit einem Mikroplatten-Reader. Berechnen Sie den Antikörpertiter, der einen positiven Ansprechwert als das 2,1-fache des Serumwerts der Kontrollmausgruppe definiert.Der adjuvante Nanoemulsionsimpfstoff erhöhte signifikant die ovalbuminspezifischen IgG-, IgG1- und IgG2a-Antikörpertiter im Serum. Die spezifischen IgA-Spiegel in der Vaginalspülflüssigkeit und der Dünndarmspülflüssigkeit waren signifikant erhöht, wenn Ovalbumin mit kationischer Nanoemulsions-verkapselter Retinsäure adjuvantiert wurde.

Research

JoVE Journal

Immunology and Infection

Evaluation of Ovalbumin-Specific Antibodies in Mice After Intramuscular Administration of Cationic Nanoemulsion&#45;Encapsulated Retinoic Acid

Cationic Nanoemulsion-Encapsulated Retinoic Acid as an Adjuvant to Promote OVA&#45;Specific Systemic and Mucosal Responses

Cationic nanostructures have emerged as an adjuvant and antigen delivery system that enhances dendritic cell maturation, ROS generation, and antigen ...

Forschung

Immunologie und Infektion

Preparation and Characterization of Cationic Nanoemulsion&#45;Encapsulated Retinoic Acid

Herstellung und Charakterisierung von kationischer Nanoemulsions-verkapselter Retinsäure