Name: expression of exogenous antigens in the mycobacterium bovis bcg vaccine via non-genetic surface decoration with the avidin-biotin system
Uploaded: 2018-01-31T13:00:00
Description: Watch this Scientific Journal Video about Expression of Exogenous Antigens in the Mycobacterium bovis BCG Vaccine via Non-genetic Surface Decoration with the Avidin-biotin System at JoVE.com

Wir danken Dr. R Stokes für die BCG Pasteur Belastung und A. Talal für den technischen Support. Wir danken auch GenScript für Hilfe bei der Gensynthese.

Alle Tiere wurden entsprechend Protokolle vom Animal Care und Nutzung Ausschüsse an der University of British Columbia genehmigt gewartet. Experimente wurden von Animal Care und Nutzung Ausschüsse genehmigt und nach dem Canadian Council auf Animal Care Richtlinien durchgeführt. Die tierischen Qualitätssicherung Wohlfahrt ist A11-0247.
1. Generation von Monomeren Avidin Fusionsproteinen Plasmide zum Ausdruck zu bringen
<ol><li>Sub-Klonen Monomeren Avidin Sequenz12 ...

<ol>
	<li>Horwitz, M. A., Harth, G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+new+vaccine+against+tuberculosis+affords+greater+survival+after+challenge+than+the+current+vaccine+in+the+guinea+pig+model+of+pulmonary+tuberculosis.">A new vaccine against tuberculosis affords greater survival after challenge than the current vaccine in the guinea pig model of pulmonary tuberculosis.</a> Infect. Immun. 71 (4), 1672-1679 (2003).</li><li>Pym, A. 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H., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Rational+design+of+an+active+avidin+monomer.">Rational design of an active avidin monomer.</a> J. Biol. Chem. 278 (6), 4010-4014 (2003).</li><li>Flynn, J. L., Chan, J., Triebold, K. J., Dalton, D. K., Stewart, T. A., Bloom, B. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=An+essential+role+for+interferon+gamma+in+resistance+to+Mycobacterium+tuberculosis+infection.">An essential role for interferon gamma in resistance to Mycobacterium tuberculosis infection.</a> J Exp Med. 178 (6), 2249-2254 (1993).</li><li>Liao, T. Y. A., Lau, A., Joseph, S., Hytonen, V., Hmama, Z. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Improving+the+immunogenicity+of+the+Mycobacterium+bovis+BCG+vaccine+by+non-genetic+bacterial+surface+decoration+using+the+avidin-biotin+system.">Improving the immunogenicity of the Mycobacterium bovis BCG vaccine by non-genetic bacterial surface decoration using the avidin-biotin system.</a> PLoS ONE. 10 (12), e0145833 (2015).</li><li>Green, N. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Avidin+and+streptavidin.">Avidin and streptavidin.</a> Methods Enzymol. 184, 51-67 (1990).</li><li>Howarth, M., Takao, K., Hayashi, Y., Ting, A. 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E., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Lipoamide+dehydrogenase+mediates+retention+of+coronin-1+on+BCG+vacuoles,+leading+to+arrest+in+phagosome+maturation.">Lipoamide dehydrogenase mediates retention of coronin-1 on BCG vacuoles, leading to arrest in phagosome maturation.</a> J Cell Sci. 120 (19), 3489-3489 (2007).</li><li>Soualhine, H., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Mycobacterium+bovis+bacillus+Calmette-Guerin+secreting+active+cathepsin+S+stimulates+expression+of+mature+MHC+class+II+molecules+and+antigen+presentation+in+human+macrophages.">Mycobacterium bovis bacillus Calmette-Guerin secreting active cathepsin S stimulates expression of mature MHC class II molecules and antigen presentation in human macrophages.</a> J Immunol. 179 (8), 5137-5145 (2007).</li><li>Bubb, M. O., Green, F., Conradie, J. D., Tchernyshev, B., Bayer, E. 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In dieser Studie berichten wir einen nicht-genetische Ansatz für schnelle und effektive Darstellung der exogene Proteine auf BCG Oberfläche hinzufügen entweder spezifische Antigene oder bestimmte funktionale Eigenschaften erwartet, dass das Bakterium Immunogenität effizient zu verbessern. Wir bewiesen, dass die BCG-Zelloberfläche biotinylierte für sofortige Oberflächendekoration mit Avidin Fusionsproteine leicht sein könnte. Das gesamte Verfahren kann innerhalb von 2 h, während genetische Veränderung und Selekt...

Verschiedene Strategien sind vorgeschlagen worden, um die aktuelle TB-Impfstoff BCG, einschließlich Protein adjuvante Systeme, virale vektorieller Technologien, abgeschwächte live M.tb Stämme und genetisch veränderten BCG-Stämmen entweder Gene einzuführen zu ersetzen über Ausdruck BCG-Antigene, die während der Infektion1 oder Mtbnicht hinreichend zum Ausdruck-spezifische Antigene bei BCG2nicht vorhanden. Gentechnik, steht jedoch viele Hindernisse einschließlich der unsicheren Ebene der Sicherheit, die zeitraubende und die geringe Effizienz der Ausdruck Vektoren4,5. Im Hinblick auf die Verbesserung der BCG, ist ein alternativer Ansatz zur Immunogenität ohne die Notwendigkeit einer unsicheren genetische Alternationen Verbesserung notwendig.
In dieser Studie stellen wir eine neue Strategie für die Anzeige der rekombinante Proteine auf der Zelloberfläche von BCG, die auf die bekannte hohe Affinität Avidin Interaktion mit Biotin basiert. Dieser Ansatz ermöglicht schnelle und reproduzierbare Befestigung des rekombinanten Avidin Schmelzverfahren Proteine auf der Oberfläche der biotinylierte BCG, die breitere Manipulationen von BCG, maximale Verbesserung ihrer Wirksamkeit unter Beibehaltung seiner ausgezeichneten Sicherheit zu erreichen erleichtert Zeichnen Sie auf, über Jahrzehnte beobachtet.
Avidin Affinität für Biotin ist extrem hoch (Kd = 10−15 M) und sobald gebildet, die Avidin-Biotin-Komplex ist sehr stabil und kann nur unter denaturierenden Bedingungen6gestört werden. Für diese Art der Interaktion, als gen-Transfer-Methode Alternative zu dienen, ist jedoch langfristig aber reversibel Anzeige von rekombinanten Proteinen erforderlich. Damit wir hier eine geringe Affinität Monomeren Avidin eingeführt (Kd = 10−7 M) führt zur reversiblen Freisetzung des Proteins von der Oberfläche BCG einmal eingenommen innen antigenpräsentierende Zellen versehen. Um ein Proof of Concept zu bieten, haben wir diese Methode mit einem Monomeren Avidin Chimären Protein entspricht ein Surrogat-Antigen abgeleitet von Ovalbumin (OVA)7,8getestet. Die Ergebnisse zeigten, dass die BCG-Zelle-Oberfläche einfach und schnell mit Monomeren Avidin Fusionsproteine dekoriert werden kann und dass diese Bindung an die BCG-Oberfläche stabil und ohne erkennbare Veränderungen in bakterielles Wachstum und überleben reproduzierbar ist. Auch wir fanden, dass BCG dekoriert mit Monomeren Avidin fusioniert mit Eizellen (AviOVA) eine ähnlich dem von BCG induzierte Immunantwort induzieren kann genetisch dasselbe Antigen ausdrücken in Vitro und in Vivo. Diese Technologie umschaltbare Anzeige der Proteine des Interesses auf der bakteriellen Oberfläche ist daher eine effektive Ersatz von traditionellen gen Übertragung Ansätze und kann bieten eine Plattform für breiten Manipulationen der BCG und weitere Anwendungen im Impfstoff Entwicklung.

<table border="0" cellpadding="0" cellspacing="0" width="1046">
	<tbody>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:531px;">Endotoxin-free RPMI 1640</td>
			<td style="width:229px;">StemCell Technologies&#160;</td>
			<td align="right" style="width:119px;">36750</td>
			<td style="width:167px;"></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">Sulfo-NHS SS biotin</td>
			<td>Thermo Fisher&#160;</td>
			<td align="right" style="width:119px;">21328</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">FITC-conjugated streptavidin</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td style="width:119px;">S3762</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="26">
			<td height="26" style="height:26px;">Phycoerythrin (PE)-conjugated I-Ab-OVA323-339 tetramer&#160;</td>
			<td>MBL International&#160;</td>
			<td>TS-M710-1</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">7-AAD&#160;</td>
			<td>BD Pharmingen</td>
			<td align="right" style="width:119px;">559925</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">TALON polyhistidine-Tag purification resin&#160;</td>
			<td>Clontech</td>
			<td align="right" style="width:119px;">635501</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">Alexa Fluor (AF) 647 conjugated rat anti-mouse CD4</td>
			<td style="width:229px;">BD Bioscience&#160;</td>
			<td align="right" style="width:119px;">557681</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">AF647 rat anti-mouse IFN-g</td>
			<td>BD Bioscience&#160;</td>
			<td align="right" style="width:119px;">557735</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">AF647 rat anti-mouse I-A/I-E</td>
			<td>BD Bioscience&#160;</td>
			<td align="right" style="width:119px;">562367</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">PeCy7 rat anti-mouse CD4</td>
			<td>BD Bioscience&#160;</td>
			<td align="right" style="width:119px;">552775</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">PE rat anti-mouse CD8 Ab</td>
			<td>BD Bioscience&#160;</td>
			<td align="right" style="width:119px;">561095</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="24">
			<td height="24" style="height:24px;">AF 647 rat anti-mouse H-2kb&#160;</td>
			<td>BD Bioscience&#160;</td>
			<td align="right" style="width:119px;">562832</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:531px;">FITC-conjugated goat anti rabbit antibody</td>
			<td style="width:229px;">Thermo Fisher</td>
			<td align="right" style="width:119px;">31635</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:531px;">AF 647 rat anti-mouse CD4</td>
			<td style="width:229px;">BD Bioscience&#160;</td>
			<td align="right" style="width:119px;">557681</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">Ultra-small gold-conjugated goat anti-rabbit IgG&#160;</td>
			<td>Electron Microscopy Sciences&#160;</td>
			<td align="right" style="width:119px;">25100</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">Middlebrook 7H9 broth&#160;</td>
			<td>BD Diagnostic Systems</td>
			<td align="right" style="width:119px;">271310</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:531px;">OADC</td>
			<td>BD Diagnostic Systems</td>
			<td style="width:119px;">B11886</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">Tween 80</td>
			<td style="width:229px;">Sigma-Aldrich</td>
			<td style="width:119px;">P1379</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">RAW 264.7 murine macrophage cell lines&#160;</td>
			<td>American Type Culture Collection</td>
			<td style="width:119px;"></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">pDEST17 plasmid&#160;</td>
			<td>Invitrogen</td>
			<td align="right" style="width:119px;">11803012</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">pUC57-OVA plasmid&#160;</td>
			<td>GenScript</td>
			<td style="width:119px;">SD1176</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">BP clonase&#160;</td>
			<td>Invitrogen</td>
			<td align="right" style="width:119px;">11789020</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">LR clonase&#160;</td>
			<td>Invitrogen</td>
			<td align="right" style="width:119px;">11791043</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:531px;">pDONR221 plasmid</td>
			<td style="width:229px;">Invitrogen</td>
			<td align="right" style="width:119px;">12536017</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">Ni-NTA columns&#160;</td>
			<td>Qiagen</td>
			<td align="right" style="width:119px;">31014</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">Pierce protein concentrators&#160;</td>
			<td>Thermo Fisher&#160;</td>
			<td align="right" style="width:119px;">88527</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">Flurosave</td>
			<td>Calbiochem-Novabiochem</td>
			<td align="right" style="width:119px;">345789</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">Axioplan II epifluorescence microscope</td>
			<td>Carl Zeiss Inc</td>
			<td style="width:119px;"></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">CCD digital camera&#160;</td>
			<td>Retiga EX, QImaging</td>
			<td style="width:119px;"></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">Tecnai G2 200kV electron microscope&#160;</td>
			<td>FEI Company</td>
			<td style="width:119px;">G2 200Kv&#160;</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">70&#956;m Falcon cell strainer&#160;</td>
			<td style="width:229px;">Thermo Fisher&#160;</td>
			<td align="right" style="width:119px;">87712</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">EasyStep mouse biotin positive selection kit&#160;</td>
			<td>StemCell</td>
			<td align="right" style="width:119px;">18556</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:531px;">biotin-Ter119/Ertyroid cells antibody</td>
			<td style="width:229px;">BioLegend</td>
			<td align="right" style="width:119px;">116203</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">Brefeldin A</td>
			<td>BD Pharmingen</td>
			<td align="right" style="width:119px;">555029</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">Cytofix/Cytoperm kit&#160;</td>
			<td>BD Pharmingen</td>
			<td align="right" style="width:119px;">554714</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">Bright-Glo Luciferase assay system</td>
			<td>Promega</td>
			<td style="width:119px;">e2620</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">Turner Biosystem luminometer&#160;</td>
			<td>Promega</td>
			<td style="width:119px;">TD-20/20</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">Leica EM UC6 microtome</td>
			<td style="width:229px;">&#160;Leica Microsystems</td>
			<td style="width:119px;">UC6</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">Novalyphe NL 500 freeze dryer</td>
			<td style="width:229px;">Savant Instruments</td>
			<td style="width:119px;">&#160;NL 50</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">Wheaton boroscilicate glass vials</td>
			<td>Wheaton</td>
			<td style="width:119px;">&#160;VWR 66011-675</td>
			<td></td>
		</tr>
	</tbody>
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expression of exogenous antigens in the mycobacterium bovis bcg vaccine via non-genetic surface decoration with the avidin-biotin system

Tuberkulose (TB) ist eine schwere Infektionskrankheit und die einzige verfügbare Impfstoff M. Bovis Bacillus Calmette-Guérin (BCG) ist sicher und wirksam für Schutz gegen Kinder schwere TB Meningitis und einige Formen von disseminierter TB, aber schützt nicht gegen Lungentuberkulose die häufigste Form der Erkrankung ist. Vielversprechende Strategien zur Verbesserung der BCG derzeit verlassen entweder auf ihre Transformation mit Genen Codierung immundominante M. Tuberculosis (Mtb)-spezifische Antigene und/oder Ergänzung mit Genen Codierung Co-Faktoren, die Antigen stimulieren würde Zellen zu präsentieren. Wesentliche Einschränkungen zu diesen Ansätzen zählen geringe Effizienz, geringe Stabilität und das ungewisse Sicherheitsniveau der Expressionsvektoren. In dieser Studie stellen wir einen alternativen Ansatz zur Impfstoff-Verbesserung, bestehend aus BCG Ergänzung mit exogene Proteine auf der Oberfläche der Bakterien, sondern als Transformation mit entsprechenden Gene Kodierung Plasmide. Erstens interessierender Proteine in Verschmelzung mit Monomeren Avidin im standard E. Coli ausgedrückt werden Expressionssysteme und dann verwendet, um die Oberfläche der biotinylierte BCG zu schmücken. Tierversuche mit BCG Oberfläche verziert mit Surrogat Ovalbumin Antigen nachweisen, dass das geänderte Bakterium vollständig immunogen und in der Lage, spezifische T-Zell-Reaktionen induzieren. Insgesamt unterstützen nachdrücklich die hier vorgestellten Daten eine neuartige und effiziente Methode für die Neugestaltung der aktuellen BCG-Impfstoff, die den mühsamen konventionellen Ansatz der Ergänzung durch exogene Nukleinsäuren ersetzt.

Mit den oben beschriebenen allgemeinen Verfahren wurde die Machbarkeit von BCG Oberfläche Biotinylierungen und Dekoration mit Surrogat Antigen Eizellen untersucht. Die Immunogenität der modifizierten BCG war dann in Vivogetestet. Die bakterielle Oberfläche war leicht mit Biotin für schnelle Anzeige der Avidin Chimären Antigene ohne nachweisbaren Veränderungen in bakteriellen Phänotypen gekennzeichnet. Die daraus resultierenden veränderte BCG wird effizient von Antigen-Pr?...

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Expression of Exogenous Antigens in the Mycobacterium bovis BCG Vaccine via Non-genetic Surface Decoration with the Avidin-biotin System

Eine neuartige Technik für schnelle Antigen-Anzeige auf eine bakterielle Oberfläche präsentiert, die Oberfläche Biotinylierungen, gefolgt von Exposition gegenüber Proteine des Interesses an Fusion mit Monomeren Avidin beinhaltet. Laden von BCG mit ausgewählten Antigene erfolgreich verbessert seine Immunogenität, was darauf hindeutet, dass Oberflächendekoration traditionelle gentechnische Ansätze ersetzen kann.

Ausdruck der exogene Antigene im Mycobacterium Bovis BCG Impfstoff über nicht-genetische Oberfläche Dekoration mit dem Avidin-Biotin-System

Tuberculosis (TB) is a serious infectious disease and the only available vaccine M. bovis bacillus Calmette-Gu&#233;rin (BCG) is safe and effective for ...

Research

JoVE Journal

Immunology and Infection

Expression of Exogenous Antigens in the Mycobacterium bovis BCG Vaccine via Non-genetic Surface Decoration with the Avidin-biotin System

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Immunologie und Infektion

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Rekombinante Expression von Funktions Hämagglutinin und Neuraminidase-Proteine ​​aus dem Roman H7N9 Influenza-Virus mit dem Baculovirus-Expressionssystem

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In Vitro Analysis of Myd88-mediated Cellular Immune Response to West Nile Virus Mutant Strain Infection

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An attenuated West Nile virus (WNV), a nonstructural (NS) 4B-P38G mutant, induced higher innate cytokine and T cell responses than the wild-type WNV in ...

Development of an in vitro model system for studying the interaction of Equus caballus IgE with its high-affinity receptor Fc&#949;RI

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Entwicklung eines<em&gt; In vitro</em&gt; Modellsystem für die Untersuchung der Wechselwirkung von<em&gt; Equus</em&gt;<em&gt; Caballus</em&gt; IgE mit seinen hochaffinen Rezeptors FcsRI

The interaction of IgE with its high-affinity Fc receptor (Fc&#949;RI) followed by an antigenic challenge is the principal pathway in IgE mediated ...

A CFSE-based Assay to Study the Migration of Murine Skin Dendritic Cells into Draining Lymph Nodes During Infection with Mycobacterium bovis Bacille Calmette-Gu&#233;rin

A CFSE-based Assay to Study the Migration of Murine Skin Dendritic Cells into Draining Lymph Nodes During Infection with Mycobacterium bovis Bacille Calmette-GuÃƒÆ’Ã†'Ãƒâ€šÃ‚Â©rin

Ein CFSE-basierten Assay die Migration von murinen Haut Dendritischen Zellen in Lymphknoten während der Infektion zu studieren mit<em&gt; Mycobacterium bovis</em&gt; Bazillus Calmette-Guérin

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Analysis of Lymphocyte Extravasation Using an In Vitro Model of the Human Blood-brain Barrier

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Analyse von Lymphozyten-Extravasation einer Verwendung<em&gt; In Vitro</em&gt; Modell des Barrier Menschliches Blut-Hirn

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Imaging Mycobacterium tuberculosis in Mice with Reporter Enzyme Fluorescence

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