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目的:IL-23、IL-27是近来发现的IL-12家族的细胞因子,具有调节T细胞、B细胞及NK细胞的活性及增强机体抗感染免疫等生物学功能,是亚单位疫苗的潜在佐剂。在本室前期研究中,制备了针对A族链球菌(GAS)及呼吸道合胞病毒(RSV)的疫苗,即GAS的亚单位疫苗及DNA疫苗:重组Fba蛋白与pcDNA3.1/fba质粒;RSV亚单位疫苗;重组G1F/M2蛋白。将两种疫苗分别以IL-23质粒及IL-27质粒为佐剂接种小鼠,观察IL-23和IL-27对疫苗的免疫原性及保护性的影响,并进一步探讨其发挥作用的可能机制。
方法:
1.将pcDNA3.1/IL-23质粒、pcDNA3.1/IL-27质粒转染COS-7细胞行瞬时表达,Western blot检测IL-23及IL-27的表达。同时转染 pcDNA3.1/myc-HisB做为对照。
2.大量提取pcDNA3.1/IL-23质粒、pcDNA3.1/IL-27质粒、pcDNA3.1/myc-HisB质粒及pcDNA3.1/fba质粒,诱导并纯化Fba蛋白和G1F/M2蛋白。
3.动物实验:
3.1 GAS疫苗组的动物实验:
将雌性4周龄BALB/c小鼠随机分为6组,每组16只,分别为:pcDNA3.1/fba质粒+Fba蛋白组(简称GAS疫苗)、GAS疫苗+IL-23质粒组、GAS疫苗+IL-27质粒组、IL-23质粒组、IL-27质粒组、PBS对照组。Fba蛋白经皮下多点注射,质粒经肌肉注射进行免疫,共免疫4次,每次间隔10d。ELISA检测各免疫组血清IgG的动态变化水平;末次免疫后10d,每组一半动物处死,行流式细胞术检测小鼠脾脏CD4+、CD8+细胞的变化;NK细胞杀伤试验检测小鼠脾脏细胞杀伤活性。每组的另一半动物给予链球菌攻击,以评价其对免疫小鼠的保护功效。
3.2 RSV疫苗组的动物实验:
将48只雌性4周龄BALB/c小鼠小鼠随机分为8组,分别为:G1F/M2蛋白+Al(OH)3组、G1F/M2蛋白+IL-23质粒组、G1F/M2蛋白+IL-27质粒组、G1F/M2蛋白+Al(OH)3+IL-23质粒组、G1F/M2蛋白+Al(OH)3+IL-27质粒组、G1F/M2蛋白+pcDNA3.1/myc-HisB质粒组、G1F/M2蛋白+PBS组、PBS对照组。G1F/M2蛋白经皮下多点注射,质粒经肌肉注射进行免疫,共免疫3次,每次间隔10d。末次免疫10天后处死小鼠,ELISA检测各免疫组血清3免后特异性IgG、IgG1和IgG2a水平;流式细胞术检测小鼠脾脏CD4+、CD8+细胞的变化;CTL杀伤试验检测小鼠脾脏细胞杀伤活性。
结果:
1.Western-blot证实IL-23质粒、IL-27质粒成功转染COS-7细胞并表达IL-23和IL-27。
2.GAS疫苗组的动物实验
2.1免疫后小鼠IgG水平逐渐增高,GAS疫苗组效价可达到1:12800、GAS疫苗+IL-23质粒组效价可达到1:6400、GAS疫苗+IL-27质粒组效价可达到1:6400,三组间效价无显著差异。
2.2流式细胞检测结果显示各组CD4+T细胞、CD8+T细胞水平均较对照组显著增高,其中IL-23质粒加入组CD4+T细胞和CDs+T细胞水平显著高于其他组,IL-27质粒加入组CD4+T细胞水平显著高于GAS疫苗组,而CD8+T细胞水平与GAS疫苗组无显著差异。
2.3体外NK细胞自然杀伤试验显示:GAS疫苗组、GAS疫苗+IL-23质粒组、GAS疫苗+IL-27质粒组杀伤率明显高于其他三组,而三组间无明显差异。
2.4链球菌攻击后,PBS组小鼠在2d内全部死亡,而GAS疫苗组、GAS疫苗+IL-23质粒组、GAS疫苗+IL-27质粒组、IL-23质粒组及IL-27质粒组、PBS组生存率分别为43.8%、49%、57.5%、25%、18.6%、1.4%,GAS疫苗+IL-23质粒组、GAS疫苗+IL-27组保护率较GAS疫苗组显著增高,两组之间无显著差异。GAS疫苗组高于IL-23质粒组和IL-27质粒组(P<0.05)。IL-23质粒组和IL-27质粒组高于PBS,组两组之间无显著差异。
3.RSV亚单位疫苗的动物实验
3.1免疫小鼠血清抗体效价结果显示与PBS组相比,G1F/M2+Al(OH)3、G1F/M2+Al(OH)3+IL-23以及G1F/M2+Al(OH)3+IL-27组均诱导了高水平的IgG、IgG1、IgG2a抗体(P<0.05),且G1F/M2+Al(OH)3+IL-23和G1F/M2+Al(OH)3+IL-27组的抗体效价显著高于G1F/M2+Al(OH)3组。G1F/M2+IL-27组的各种抗体水平与G1F/M2+PBS组相比无显著性差异(P<0.05);G1F/M2+IL-23组的抗体水平显著低于G1F/M2+PBS组。
3.2取免疫后小鼠脾细胞,经流式细胞仪分析,结果显示各实验组的CD4+T细胞、CD8+T细胞水平均较PBS对照组有显著增高(P<0.05);其中G1F/M2+IL-23和G1F/M2+Al(OH)3+IL-23刺激的CD4+T细胞和CD8+T细胞水平显著高于其他组(P<0.05)。这些结果表明:IL-23可以显著刺激CD4+T细胞和CD8+T细胞增殖,促进细胞免疫应答;而IL-27的作用不明显。
3.3 LDH法检测CTL对靶细胞的特异杀伤活性,各组除PBS组外均诱导了G1F/M2蛋白特异性CTL应答,各组杀伤率较PBS对照组明显增高。G1F/M2+IL-23和G1F/M2+IL-27组的CTL与G1F/M2+PBS组相比没有显著性差异,即单独的IL-23或IL-27对G1F/M2诱导的杀伤活性没有增强作用;G1F/M2+Al(OH)3+IL-23和G1F/M2+Al(OH)3+IL-27组的杀伤率显著高于G1F/M2+Al(OH)3组。
结论:
1.获得成功表达IL-23、IL-27的真核质粒。
2.GAS疫苗组的动物实验显示
IL-23质粒可以明显增强GAS疫苗的细胞免疫效果,而IL-27增强效果不明显。二者均加强了疫苗的保护效果。可能IL-23比IL-27能更明显的增强GAS疫苗的免疫效果。
3.RSV疫苗组的动物实验表明
IL-23质粒和IL-27质粒可以增强Al(OH)3的佐剂效应。单独IL-27质粒不能增强体液免疫应答,而单独IL-23抑制G1F/M2诱导的体液免疫应答。IL-23可以显著刺激CD4+T细胞和CD8+T细胞增殖,促进细胞免疫应答;而IL-27的作用不明显。IL-23或IL-27与Al(OH)3联合使用,对G1F/M2诱导的CTL具有协同刺激作用。