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

‌چكيده زمينه مطالعه: شيوع آنفلوانزا در سطح جهاني خطري بالقوه براي بهداشت عمومي در دنيا است. واكسن هاي مخاطي قادرند سيستم ايمني عمومي و مخاطي را تحريك كرده و موجب توليد آنتي بادي هاي IgG و IgA درمخاط شوند، و به اين ترتيب دو لايه محافظت در برابر عوامل عفوني نظير ويروس آنفلوانزاايجاد مي شود. سطح مخاطات پوشيده از موكوس مي‌باشد كه به طور پيوسته طي مكانيسمي به نام پاكسازي مخاطي مژه‌اي ازسطح مخاط پاك شده و لايه موكوس جديد جايگزين مي‌گردد. بدين ترتيب آنتي ژن تجويز شده از طريق داخل بيني فرصت كمي براي نفوذ به مخاط و تحريك سيستم ايمني را دارد. هدف: در اين مطالعه‌ ‌اثر تري متيل كايتوزان به عنوان حامل موثر براي‌ DNA كدكننده c70e/HSP2M در تجويز داخل بيني در موش مورد بررسي قرار گرفت. روش كار:‌ ‌ژن e2M حراست شده ويروس آنفلوانزا كه قادر به ايجاد ايمني متقاطع در بين گونه‌هاي مختلف مي‌باشد، در وكتور ‌3.1 pcDNAبا قسمت ‌70c-terminal HSP متصل شده و پس از كپسـوله شدن با يكي از مشتقات كايتوزان به نام تري متيل كايتوزان ازراه داخل بيني تجويز شد. پس از كپسوله شدن پلاسميد ويژگي‌هاي فيزيكي ذرات حاصل توسط دستگاه ‌(Malvern Instruments, UK) 3000 ®Zetasizer بررسي شدند. نتايج: ذرات توليدي داراي اندازه حدود nm90-120 بوده و داراي بار سطحي مثبت بودند. تجويز پلاسميد c70e/HSP2M به صورت كپسوله با TMC موجب توليد آنتي بـادي IgG در گـردش عليـه e2M شـد كـه ميـزان آنتـي بـادي توليدي تفاوتي معنادار نسبت به تجويز‌c70e/HSP2M بدون TMC و e2pcDNA/M داشت. نتيجه گيري نهايي: در اين تحقيق نشان داده شد كه كپسوله كردن c70e/HSP2M در TMC موجب تقويت تحريك سيستم ايمني هومورال بر عليه c70e/HSP2M شده بدون آنكه تاثير منفي بر خاصيت كمك ايمن c70HSP داشته باشد.

Abstract: BACKGROUND: Influenza outbreak has become a great life-threatening 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 pcDNA 3.1 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.