Published November 18, 2014 | Version v1
Publication Open

Tailoring Subunit Vaccine Immunity with Adjuvant Combinations and Delivery Routes Using the Middle East Respiratory Coronavirus (MERS-CoV) Receptor-Binding Domain as an Antigen

Creators

  • 1. National Institute for Viral Disease Control and Prevention
  • 2. Chinese Center For Disease Control and Prevention
  • 3. Hebei Medical University
  • 4. Institute of Microbiology
  • 5. Chinese Academy of Sciences

Description

The development of an effective vaccine is critical for prevention of a Middle East respiratory syndrome coronavirus (MERS-CoV) pandemic. Some studies have indicated the receptor-binding domain (RBD) protein of MERS-CoV spike (S) is a good candidate antigen for a MERS-CoV subunit vaccine. However, highly purified proteins are typically not inherently immunogenic. We hypothesised that humoral and cell-mediated immunity would be improved with a modification of the vaccination regimen. Therefore, the immunogenicity of a novel MERS-CoV RBD-based subunit vaccine was tested in mice using different adjuvant formulations and delivery routes. Different vaccination regimens were compared in BALB/c mice immunized 3 times intramuscularly (i.m.) with a vaccine containing 10 µg of recombinant MERS-CoV RBD in combination with either aluminium hydroxide (alum) alone, alum and polyriboinosinic acid (poly I:C) or alum and cysteine-phosphate-guanine (CpG) oligodeoxynucleotides (ODN). The immune responses of mice vaccinated with RBD, incomplete Freund's adjuvant (IFA) and CpG ODN by a subcutaneous (s.c.) route were also investigated. We evaluated the induction of RBD-specific humoral immunity (total IgG and neutralizing antibodies) and cellular immunity (ELISpot assay for IFN-γ spot-forming cells and splenocyte cytokine production). Our findings indicated that the combination of alum and CpG ODN optimized the development of RBD-specific humoral and cellular immunity following subunit vaccination. Interestingly, robust RBD-specific antibody and T-cell responses were induced in mice immunized with the rRBD protein in combination with IFA and CpG ODN, but low level of neutralizing antibodies were elicited. Our data suggest that murine immunity following subunit vaccination can be tailored using adjuvant combinations and delivery routes. The vaccination regimen used in this study is promising and could improve the protection offered by the MERS-CoV subunit vaccine by eliciting effective humoral and cellular immune responses.

⚠️ This is an automatic machine translation with an accuracy of 90-95%

Translated Description (Arabic)

يعد تطوير لقاح فعال أمرًا بالغ الأهمية للوقاية من جائحة فيروس كورونا المتلازمة التنفسية الشرق أوسطية (MERS - CoV). أشارت بعض الدراسات إلى أن بروتين مجال ربط المستقبلات (RBD) لارتفاع فيروس كورونا المسبب لمتلازمة الشرق الأوسط التنفسية (MERS - CoV) هو مستضد مرشح جيد للقاح الوحدة الفرعية لفيروس كورونا المسبب لمتلازمة الشرق الأوسط التنفسية (MERS - CoV). ومع ذلك، فإن البروتينات عالية النقاء عادة ما تكون غير مناعية بطبيعتها. افترضنا أنه سيتم تحسين المناعة الخلطية والوساطة الخلوية مع تعديل نظام التطعيم. لذلك، تم اختبار القدرة المناعية للقاح فرعي جديد قائم على MERS - CoV RBD في الفئران باستخدام تركيبات مساعدة وطرق توصيل مختلفة. تمت مقارنة أنظمة التطعيم المختلفة في فئران BALB/c المحصنة 3 مرات في العضل (I.M.) مع لقاح يحتوي على 10 ميكروغرام من نطاق ارتباط مستقبلات فيروس كورونا المؤتلف MERS - CoV بالاشتراك مع إما هيدروكسيد الألومنيوم (الشب) وحده، الشب وحمض البولي ريبوينينيك (بولي I:C) أو الشب والسيستين والفوسفات والغوانين (CPG) قليل النوكليوتيدات (ODN). كما تم التحقيق في الاستجابات المناعية للفئران التي تم تطعيمها بنطاق ارتباط المستقبلات، ومواد فرويند المساعدة غير المكتملة (IFA) و CPG ODN عن طريق مسار تحت الجلد (SC). قمنا بتقييم تحريض المناعة الخلطية الخاصة بنطاق ارتباط المستقبلات (الغلوبولين المناعي الكلي وتحييد الأجسام المضادة) والمناعة الخلوية (اختبار ELISpot للخلايا المكونة للبقع IFN - γ وإنتاج السيتوكين في الخلايا الطحالية). أشارت النتائج التي توصلنا إليها إلى أن الجمع بين الشب و CPG ODN أدى إلى تحسين تطور المناعة الخلطية والخلوية الخاصة بـ RBD بعد تطعيم الوحدة الفرعية. ومن المثير للاهتمام، أنه تم حث الأجسام المضادة القوية الخاصة بـ RBD واستجابات الخلايا التائية في الفئران المحصنة ببروتين rRBD بالاشتراك مع IFA و CPG ODN، ولكن تم استنباط مستوى منخفض من الأجسام المضادة المحايدة. تشير بياناتنا إلى أنه يمكن تصميم مناعة الفئران بعد تطعيم الوحدة الفرعية باستخدام تركيبات المواد المساعدة وطرق التسليم. نظام التطعيم المستخدم في هذه الدراسة واعد ويمكن أن يحسن الحماية التي يوفرها لقاح الوحدة الفرعية MERS - CoV من خلال الحصول على استجابات مناعية خلطية وخلايا فعالة.

Translated Description (French)

Le développement d'un vaccin efficace est essentiel pour la prévention d'une pandémie de coronavirus du syndrome respiratoire du Moyen-Orient (MERS-CoV). Certaines études ont indiqué que la protéine du domaine de liaison aux récepteurs (RBD) de MERS-CoV Spike (S) est un bon antigène candidat pour un vaccin sous-unitaire contre le MERS-CoV. Cependant, les protéines hautement purifiées ne sont généralement pas intrinsèquement immunogènes. Nous avons émis l'hypothèse que l'immunité humorale et à médiation cellulaire serait améliorée avec une modification du schéma de vaccination. Par conséquent, l'immunogénicité d'un nouveau vaccin sous-unitaire à base de MERS-CoV RBD a été testée chez la souris en utilisant différentes formulations adjuvantes et voies d'administration. Différents schémas de vaccination ont été comparés chez des souris BALB/c immunisées 3 fois par voie intramusculaire (i.m.) avec un vaccin contenant 10 µg de RBD MERS-CoV recombinant en combinaison avec soit de l'hydroxyde d'aluminium (alun) seul, de l'alun et de l'acide polyriboinosinique (poly I :C) ou de l'alun et des oligodésoxynucléotides cystéine-phosphate-guanine (CpG) (ODN). Les réponses immunitaires des souris vaccinées par RBD, adjuvant incomplet de Freund (IFA) et CpG ODN par voie sous-cutanée (s.c.) ont également été étudiées. Nous avons évalué l'induction de l'immunité humorale spécifique à la RBD (IgG totales et anticorps neutralisants) et de l'immunité cellulaire (test ELISpot pour les cellules formant des taches IFN-γ et la production de cytokines splénocytaires). Nos résultats ont indiqué que la combinaison de l'alun et du CpG ODN a optimisé le développement de l'immunité humorale et cellulaire spécifique à la RBD après la vaccination par sous-unités. Il est intéressant de noter que des réponses robustes en anticorps spécifiques de RBD et en lymphocytes T ont été induites chez des souris immunisées avec la protéine rRBD en combinaison avec IFA et CpG ODN, mais qu'un faible niveau d'anticorps neutralisants a été obtenu. Nos données suggèrent que l'immunité murine après la vaccination par sous-unités peut être adaptée en utilisant des combinaisons d'adjuvants et des voies d'administration. Le schéma vaccinal utilisé dans cette étude est prometteur et pourrait améliorer la protection offerte par le vaccin sous-unitaire MERS-CoV en suscitant des réponses immunitaires humorales et cellulaires efficaces.

Translated Description (Spanish)

El desarrollo de una vacuna eficaz es fundamental para la prevención de una pandemia de coronavirus del síndrome respiratorio de Oriente Medio (MERS-CoV). Algunos estudios han indicado que la proteína del dominio de unión al receptor (RBD) del pico (S) de MERS-CoV es un buen antígeno candidato para una vacuna de la subunidad MERS-CoV. Sin embargo, las proteínas altamente purificadas típicamente no son inherentemente inmunogénicas. Planteamos la hipótesis de que la inmunidad humoral y mediada por células mejoraría con una modificación del régimen de vacunación. Por lo tanto, la inmunogenicidad de una nueva vacuna de subunidad basada en MERS-CoV RBD se probó en ratones utilizando diferentes formulaciones adyuvantes y vías de administración. Se compararon diferentes regímenes de vacunación en ratones BALB/c inmunizados 3 veces por vía intramuscular (i.m.) con una vacuna que contenía 10 µg de MERS-CoV RBD recombinante en combinación con hidróxido de aluminio (alumbre) solo, alumbre y ácido polirriboinosínico (poli I:C) u oligodesoxinucleótidos de alumbre y cisteína-fosfato-guanina (CpG) (ODN). También se investigaron las respuestas inmunitarias de ratones vacunados con RBD, adyuvante incompleto de Freund (IFA) y ODN CpG por vía subcutánea (s.c.). Evaluamos la inducción de inmunidad humoral específica de RBD (IgG total y anticuerpos neutralizantes) e inmunidad celular (ensayo ELISpot para células formadoras de manchas de IFN-γ y producción de citoquinas de esplenocitos). Nuestros hallazgos indicaron que la combinación de alumbre y CpG ODN optimizó el desarrollo de inmunidad humoral y celular específica de RBD después de la vacunación de subunidades. Curiosamente, se indujeron respuestas robustas de anticuerpos y células T específicas de RBD en ratones inmunizados con la proteína rRBD en combinación con IFA y CpG ODN, pero se obtuvo un bajo nivel de anticuerpos neutralizantes. Nuestros datos sugieren que la inmunidad murina después de la vacunación con subunidades se puede adaptar utilizando combinaciones de adyuvantes y vías de administración. El régimen de vacunación utilizado en este estudio es prometedor y podría mejorar la protección ofrecida por la vacuna de la subunidad MERS-CoV al provocar respuestas inmunitarias humorales y celulares efectivas.

Files

journal.pone.0112602&type=printable.pdf

Files (1.4 MB)

⚠️ Please wait a few minutes before your translated files are ready ⚠️ Note: Some files might be protected thus translations might not work.
Name Size Download all
md5:17f962f14d3db6a2d9f09c4ae9c69bcb
1.4 MB
Preview Download

Additional details

Additional titles

Translated title (Arabic)
تخصيص مناعة الوحدة الفرعية للقاح مع التركيبات المساعدة وطرق التوصيل باستخدام مجال ربط مستقبلات فيروس كورونا التنفسي في الشرق الأوسط كمستضد
Translated title (French)
Adapter l'immunité vaccinale des sous-unités avec des combinaisons adjuvantes et des voies d'administration en utilisant le domaine de liaison aux récepteurs du coronavirus respiratoire du Moyen-Orient (MERS-CoV) comme antigène
Translated title (Spanish)
Adaptación de la inmunidad de la subunidad de la vacuna con combinaciones de adyuvantes y rutas de administración utilizando el dominio de unión al receptor del coronavirus respiratorio de Oriente Medio (MERS-CoV) como antígeno

Identifiers

Other
https://openalex.org/W2076440471
DOI
10.1371/journal.pone.0112602

Is supplement to
https://openalex.org/W570146172 (Other)
https://openalex.org/W4390888667 (Other)
https://openalex.org/W4290283362 (Other)
https://openalex.org/W2993839025 (Other)
https://openalex.org/W2473460377 (Other)
https://openalex.org/W2400266751 (Other)
https://openalex.org/W2390106286 (Other)
https://openalex.org/W2385038769 (Other)
https://openalex.org/W2361550127 (Other)
https://openalex.org/W2349101410 (Other)

GreSIS Basics Section

Is Global South Knowledge
Yes
Country
China

References

  • https://openalex.org/W161788270
  • https://openalex.org/W1833444037
  • https://openalex.org/W1977851013
  • https://openalex.org/W1986942052
  • https://openalex.org/W1993187419
  • https://openalex.org/W1995696847
  • https://openalex.org/W1998952429
  • https://openalex.org/W2004921310
  • https://openalex.org/W2013274571
  • https://openalex.org/W2013852459
  • https://openalex.org/W2017191121
  • https://openalex.org/W2017666693
  • https://openalex.org/W2018796671
  • https://openalex.org/W2029763364
  • https://openalex.org/W2036753830
  • https://openalex.org/W2057230281
  • https://openalex.org/W2078121682
  • https://openalex.org/W2078169984
  • https://openalex.org/W2079568178
  • https://openalex.org/W2085755102
  • https://openalex.org/W2086569256
  • https://openalex.org/W2090032302
  • https://openalex.org/W2090928701
  • https://openalex.org/W2094143642
  • https://openalex.org/W2117326605
  • https://openalex.org/W2119111857
  • https://openalex.org/W2119248683
  • https://openalex.org/W2120967846
  • https://openalex.org/W2149508011
  • https://openalex.org/W2153124699
  • https://openalex.org/W2153910739
  • https://openalex.org/W2158592618
  • https://openalex.org/W2159984475
  • https://openalex.org/W2161687688
  • https://openalex.org/W2163861382
  • https://openalex.org/W2166867592