Use of N-trimethyl chitosan for intranasal delivery of DNA encoding M2e-HSP70c in mice

Authors

1 Department of Microbiology, Faculty of Veterinary Medicine, University of Tehran, Tehran, Iran

2 Research Center of Virus and Vaccine, Baqiyatallah University of Medical Sciences, Tehran, Iran

3 Department of Biotechnology, Razi Vaccine and Serum Research Institute (RVSRI), Karaj, Iran

4 Chemical Injuries Research Center, Baqiyatallah University of Medical Sciences, Tehran, Iran

5 Department of Virology, Tehran University of Medical Sciences, Tehran, Iran

Abstract

BACKGROUND: Influenza outbreak has become a great lifethreatening
disease in the world. Nasal vaccines can induce
systemic IgG and mucosal IgA antibody responses, which
establish two layers of immune defense against the infectious
pathogens like influenza. Mucosal vaccines must overcome
several limitations, including the mucociliary clearance and
inefficient uptake of soluble antigens. Therefore, nasal vaccines
require potent adjuvants and delivery systems. OBJECTIVES: In
this study we evaluated the effect of N-trimethyl chitosan (TMC)
as a potent vehicle for DNA encoding M2e/HSP70c in order for
intranasal administration in mice. METHODS:Ectodomain of the
conserved influenza matrix protein 2 (M2e), which has been
found to induce heterosubtypic immunity, was fused to
HSP70359-610 or C-terminus of Mycobacterium tuberculosis
HSP70 (HSP70c) in pcDNA3.1 vector (pcDNA/M2e-HSP70c)
and then encapsulated into a derivative of chitosan, N-trimethyl
chitosan (TMC). After encapsulation of the plasmid, physical
properties of the particles were investigated using Zetasizer®
3000 the particles were then administered through the intranasal
delivery in BALB/c mice. RESULTS: It was found that the
particles had a size ranging between 90-120nm and positive
surface charge. The intranasal immunization with M2e-
HSP70c+TMC in BALB/c mice significantly induced higher
M2e specific IgG than those induced in control groups
(pcDNA/M2e-HSP70c without TMC, pcDNA/M2e, bearing
M2e alone, and PBS).CONCLUSIONS: The present study showed
that the encapsulation of M2e/ HSP70c into N-trimethyl
chitosan (TMC) could strongly induce the humoral immune
response against the M2e-HSP70c plasmid without lowering the
adjuvant efficacy of HSP70c.

Keywords


Article Title [فارسی]

استفاده از تری متیل کایتوزان در تجویز داخل بینی DNA کدکننده c70e-HSP2M در مدل موشی

Authors [فارسی]

  • مهران دباغیان 1
  • سید محمود ابراهیمی 2
  • غلامرضا نیکبخت بروجنی 1
  • مجید تبیانیان 3
  • علی رضایی مکرم 3
  • مریم ایمان 4
  • علیرضا تونگار رنجبر 5
1 گروه میکروبیولوژی، دانشکده دامپزشکی دانشگاه تهران، تهران، ایران
2 مرکز تحقیقات واکسن و ویروس، دانشگاه علوم پزشکی بقیه ا..، تهران، ایران
3 بخش بیوتکنولوژی، موسسه تحقیقات واکسن و سرم سازی رازی، کرج، ایران
4 مرکز تحقیقات آسیب‌های شیمیایی، دانشگاه علوم پزشکی بقیه ا..، تهران، ایران
5 بخش ویروس شناسی، دانشگاه علوم پزشکی تهران، تهران، ایران
Abstract [فارسی]

زمینه مطالعه: شیوع آنفلوانزا در سطح جهانی خطری بالقوه برای بهداشت عمومی در دنیا است. واکسن های مخاطی قادرند سیستم ایمنی عمومی و مخاطی را تحریک کرده و موجب تولید آنتی بادی های ‌IgG‌ و ‌IgA‌ درمخاط شوند، و به این ترتیب دو لایه محافظت در برابر عوامل عفونی نظیر ویروس آنفلوانزاایجاد می شود. سطح مخاطات پوشیده از موکوس می‌باشد که به طور پیوسته طی مکانیسمی به نام پاکسازی مخاطی مژه‌ای ازسطح مخاط پاک شده و لایه موکوس جدید جایگزین می‌گردد. بدین ترتیب آنتی ژن تجویز شده از طریق داخل بینی فرصت کمی برای نفوذ به مخاط و تحریک سیستم ایمنی را دارد. هدف: در این مطالعه‌ ‌اثر تری متیل کایتوزان به عنوان حامل موثر برای‌ DNA‌ کدکننده ‌c70e/HSP2M‌ در تجویز داخل بینی در موش مورد بررسی قرار گرفت. روش کار:‌ ‌ژن ‌e2M‌ حراست شده ویروس آنفلوانزا که قادر به ایجاد ایمنی متقاطع در بین گونه‌های مختلف می‌باشد، در وکتور ‌3.1 pcDNA‌با قسمت ‌70c-terminal HSP‌ متصل شده و پس از کپسـوله شدن با یکی از مشتقات کایتوزان به نام تری متیل کایتوزان ازراه داخل بینی تجویز شد. پس از کپسوله شدن پلاسمید ویژگی‌های فیزیکی ذرات حاصل توسط دستگاه ‌(Malvern Instruments, UK) 3000 ®Zetasizer‌ بررسی شدند. نتایج: ذرات تولیدی دارای اندازه حدود nm‌90-120  بوده و دارای بار سطحی مثبت بودند. تجویز پلاسمید ‌c70e/HSP2M‌ به صورت کپسوله با ‌TMC‌ موجب تولید آنتی بـادی IgG‌ در گـردش علیـه ‌e2M‌ شـد کـه میـزان آنتـی بـادی تولیدی تفاوتی معنادار نسبت به تجویز‌c70e/HSP2M‌ بدون TMC‌ و ‌e2pcDNA/M‌ داشت. نتیجه گیری نهایی: در این تحقیق نشان داده شد که کپسوله کردن ‌c70e/HSP2M‌ در ‌TMC‌ موجب تقویت تحریک سیستم ایمنی هومورال بر علیه ‌c70e/HSP2M‌ شده بدون آنکه تأثیر منفی بر خاصیت کمک ایمن ‌c70HSP‌ داشته باشد.

Keywords [فارسی]

  • ‌آنفلوانزا
  • ‌e2M
  • پروتئین شوک حرارتی70
  • تری متیل کایتوزان
  • تجویزداخل بینی