Purpose: Enterovirus 71, a pathogen that causes hand-foot and mouth disease (HFMD) is currently regarded as an increasing neurotropic virus in Asia and can cause severe complications in pediatric patients with blister-like sores or rashes on the hand, feet, and mouth. Notwithstanding the significant burden of the disease, no authorized vaccine is available. Previously identified attenuated and inactivated vaccines are worthless over time owing to changes in the viral genome. Materials and Methods: A novel vaccine construct using B-cell derived T-cell epitopes from the virulent polyprotein found the induction of possible immune response. In order to boost the immune system, a beta-defensin 1 preproprotein adjuvant with EAAAK linker was added at the N-terminal end of the vaccine sequence. Results: The immunogenicity of the designed, refined, and verified prospective three-dimensional-structure of the multi-epitope vaccine was found to be quite high, exhibiting non-allergenic and antigenic properties. The vaccine candidates bound to toll-like receptor 3 in a molecular docking analysis, and the efficacy of the potential vaccine to generate a strong immune response was assessed through in silico immunological simulation. Conclusion: Computational analysis has shown that the proposed multi-epitope vaccine is possibly safe for use in humans and can elicit an immune response.
Kim, Eun-Ha;Kwon, Hyeok-Il;Park, Su-Jin;Kim, Young-Il;Si, Young-Jae;Lee, In-Won;Kim, Se mi;Kim, Soo-In;Ahn, Dong-Ho;Choi, Young-Ki
Journal of Microbiology and Biotechnology
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v.28
no.6
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pp.997-1006
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2018
As shown during the 2009 pandemic H1N1 (A(H1N1)pdm09) outbreak, egg-based influenza vaccine production technology is insufficient to meet global demands during an influenza pandemic. Therefore, there is a need to adapt cell culture-derived vaccine technology using suspended cell lines for more rapid and larger-scale vaccine production. In this study, we attempted to generate a high-growth influenza vaccine strain in MDCK cells using an A/Puerto/8/1934 (H1N1) vaccine seed strain. Following 48 serial passages with four rounds of virus plaque purification in MDCK cells, we were able to select several MDCK-adapted plaques that could grow over $10^8PFU/ml$. Genetic characterization revealed that these viruses mainly had amino acid substitutions in internal genes and exhibited higher polymerase activities. By using a series of Rg viruses, we demonstrated the essential residues of each gene and identified a set of high-growth strains in MDCK cells ($PB1_{D153N}$, $M1_{A137T}$, and $NS1_{N176S}$). In addition, we confirmed that in the context of the high-growth A/PR/8/34 backbone, A/California/7/2009 (H1N1), A/Perth/16/2009 (H3N2), and A/environment/Korea/deltaW150/2006 (H5N1) also showed significantly enhanced growth properties (more than $10^7PFU/ml$) in both attached- and suspended-MDCK cells compared with each representative virus and the original PR8 vaccine strain. Taken together, this study demonstrates the feasibility of a cell culture-derived approach to produce seed viruses for influenza vaccines that are cheap and can be grown promptly and vigorously as a substitute for egg-based vaccines. Thus, our results suggest that MDCK cell-based vaccine production is a feasible option for producing large-scale vaccines in case of pandemic outbreaks.
Many studies have provided evidences that hepatitis B surface antigen (HBsAg) including preS region could be an ideal candidate for a new hepatitis B virus (HBV) vaccine with higher efficacy. We established CHO cell lines, IY-CHO-2 and IY-CHO-11 expressing high levels of HBsAg containing preS2 and S protein by stable transfection method. These cell lines expressed the correct size (about 1 kb in length) of HBsAg mRNA as expected. The purified protein from the culture supernatants of the clones showed the same sizes as those expressed in native hepatitis B virus (24 kDa, 27 kDa, 34 kDa and 36 kDa). Antibody productivity of CHO-derived HBsAg protein at lower dose challenge was higher than the protein containing S region alone expressed in yeast system. These results indicate that CHO-derived HBsAg protein containing preS2 and S region can be effectively used for a better immune response as a HBV vaccine.
Japanese encephalitis is the leading cause of viral encephalitis in Asia, where it accounts for up to 50,000 cases. Approximately 20% of affected patients die, and 30-50% of survivors have significant neurological sequelae. Inactivated mouse-brain derived Japanese encephalitis vaccines has been effectively implemented to control the disease effectively in Korea and several other Asian countries. However, the vaccine is expensive and difficult to produce, requires multiple doses, and has been associated with hypersensitivity reactions and rare adverse neurologicale events. The live-attenuated SA14-14-2 vaccine derived from primary hamster kidney (PHK) cells was developed in China and has been used there since 1988. Outside China, it has been licensed and used in Korea and several other Asian countries. This vaccine is effective and inexpensive. However, the lack of precedence for using a PHK cell substrate in a live-attenuated vaccine is a special issue of concern. The WHO working group has recommended additional safety studies in selected high-risk groups, as well as ongoing post-marketing studies to ensure long-term safety. Recently, a new inactivated vaccine and live-attenuated chimeric vaccine have been developed from vero cells. With this background, this article summarized the current status of Japanese encephalitis vaccination worldwide and in Korea.
Subunit vaccines are safer and more stable than live vaccines although they have the disadvantage of eliciting poor immune response. To develop a subunit vaccine, an effective delivery system targeting the key elements of the protective immune response is a prerequisite. In this study, oxidized carbon nanospheres (OCNs) were used as a subunit vaccine delivery system and tuberculosis (TB) was chosen as a model disease. TB is among the deadliest infectious diseases worldwide and an effective vaccine is urgently needed. The ability of OCNs to deliver recombinant Mycobacterium tuberculosis (Mtb) proteins, Ag85B and HspX, into bone marrow derived macrophages (BMDMs) and dendritic cells (BMDCs) was investigated. For immunization, OCNs were mixed with the two TB antigens as well as the adjuvant monophosphoryl lipid A (MPL). The protective efficacy was analyzed in vaccinated mice by aerosol Mtb challenge with a virulent strain of Mtb and the bacterial burdens were measured. The results showed that OCNs are highly effective in delivering Mtb proteins into the cytosol of BMDMs and BMDCs. Upon immunization, this vaccine formula induced robust Th1 immune response characterized by cytokine profiles from restimulated splenocytes and specific antibody titer. More importantly, enhanced cytotoxic $CD8^+$ T cell activation was observed. However, it did not reduce the bacteria burden in the lung and spleen from the aerosol Mtb challenge. Taken together, OCNs are highly effective in delivering subunit protein vaccine and induce robust Th1 and $CD8^+$ T cell response. This vaccine delivery system is suitable for application in settings where cell-mediated immune response is needed.
The anti-tumor effect of monocyte-derived DC (MoDC) vaccine was studied in lung cancer model with feasible but weak Ag-specific immune response and incomplete blocking of tumor growth. To overcome this limitation, the hematopoietic stem cell-derived DC (SDC) was cultured and the anti-tumor effect of MoDC & SDC was compared in mouse lung cancer minimal residual model (MRD). Therapeutic DCs were cultured from either $CD34^+$ hematopoietic stem cells with GM-CSF, SCF and IL-4 for 14 days (SDC) or monocytes with GM-CSF and IL-4 for 7 days (MoDC). DCs were injected twice by one week interval into the peritoneum of mice that are inoculated with Lewis Lung Carcinoma cells (LLC) one day before the DC injection. Anti-tumor responses and the immune modulation were observed 3 weeks after the final DC injection. CD11c expression, IL-12 and TGF-${\beta}$ secretion were higher in SDC but CCR7 expression, IFN-${\gamma}$ and IL-10 secretion were higher in MoDC. The proportion of $CD11c^+CD8a^+$ cells was similar in both DC cultures. Although both DC reduced the tumor burden, histological anti-tumor effect and the frequencies of IFN-${\gamma}$ secreting $CD8^+$ T cells were higher in SDC treated group than in MoDC. Conclusively, although both MoDC and SDC can induce the anti-tumor immunity, SDC may be better module as anti-tumor vaccine than MoDC in mouse lung cancer.
Su, Shu;Zhou, Hao;Xue, Meng;Liu, Jing-Yu;Ding, Lei;Cao, Meng;Zhou, Zhen-Xian;Hu, Hong-Min;Wang, Li-Xin
Asian Pacific Journal of Cancer Prevention
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v.14
no.5
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pp.3109-3116
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2013
The majority of hepatocellular carcinoma (HCC) patients have a poor prognosis with current therapies, and new approaches are urgently needed. We have developed a novel therapeutic cancer vaccine platform based on tumor cell derived autophagosomes (DRibbles) for cancer immunotherapy. We here evaluated the effectiveness of DRibbles-pulsed dendritic cell (DC) immunization to induce anti-tumor immunity in BALB/c mouse HCC and humanized HCC mouse models generated by transplantation of human HCC cells (HepG2) into BALB/c-nu mice. DRibbles were enriched from H22 or BNL cells, BALB/c-derived HCC cell lines, by inducing autophagy and blocking protein degradation. DRibbles-pulsed DC immunization induced a specific T cell response against HCC and resulted in significant inhibition of tumor growth compared to mice treated with DCs alone. Antitumor efficacy of the DCs-DRibbles vaccine was also demonstrated in a humanized HCC mouse model. The results indicated that HCC/DRibbles-pulsed DCs immunotherapy might be useful for suppressing the growth of residual tumors after primary therapy of human HCC.
The expression of vaccine antigens in transgenic plants has the potential to provide a convenient, stable, safe approach for oral vaccination alternative to traditional parenteral vaccines. Over the past two decades, many different vaccine antigens expressed via the plant nuclear genome have elicited appropriate immunoglobulin responses and have conferred protection upon oral delivery. Up to date, efforts to produce antigen proteins in plants have focused on potato, tobacco, tomato, banana, and seed (maize, rice, soybean, etc). The choice of promoters affects transgene transcription, resulting in changes not only in concentration, but also in the stage tissue and cell specificity of its expression. Inclusion of mucosal adjuvants during immunization with the vaccine antigen has been an important step towards the success of plant-derived vaccines. In animal and Phase I clinical trials several plant-derived vaccine antigens have been found to be safe and induce sufficiently high immune response. Future areas of research should further characterize the induction of the mucosal immune response and appropriate dosage for delivery system of animal and human vaccines. This article reviews the current status of development in the area of the use of plant for the development of oral vaccines.
Sang-Hyun Kim;Erica Espano;Bill Thaddeus Padasas;Ju-Ho Son;Jihee Oh;Richard J. Webby;Young-Ran Lee;Chan-Su Park;Jeong-Ki Kim
IMMUNE NETWORK
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v.24
no.3
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pp.19.1-19.15
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2024
The influenza virus poses a global health burden. Currently, an annual vaccine is used to reduce influenza virus-associated morbidity and mortality. Most influenza vaccines have been developed to elicit neutralizing Abs against influenza virus. These Abs primarily target immunodominant epitopes derived from hemagglutinin (HA) or neuraminidase (NA) of the influenza virus incorporated in vaccines. However, HA and NA are highly variable proteins that are prone to antigenic changes, which can reduce vaccine efficacy. Therefore, it is essential to develop universal vaccines that target immunodominant epitopes derived from conserved regions of the influenza virus, enabling cross-protection among different virus variants. The internal proteins of the influenza virus serve as ideal targets for universal vaccines. These internal proteins are presented by MHC class I molecules on Ag-presenting cells, such as dendritic cells, and recognized by CD8 T cells, which elicit CD8 T cell responses, reducing the likelihood of disease and influenza viral spread by inducing virus-infected cell apoptosis. In this review, we highlight the importance of CD8 T cell-mediated immunity against influenza viruses and that of viral epitopes for developing CD8 T cell-based influenza vaccines.
Purpose: The development of vaccines that confer protection against multiple avian influenza A (AIA) virus strains is necessary to prevent the emergence of highly infectious strains that may result in more severe outbreaks. Thus, this study applied reverse vaccinology approach in strategically constructing messenger RNA (mRNA) vaccine construct against avian influenza A (mVAIA) to induce cross-protection while targeting diverse AIA virulence factors. Materials and Methods: Immunoinformatics tools and databases were utilized to identify conserved experimentally validated AIA epitopes. CD8+ epitopes were docked with dominant chicken major histocompatibility complexes (MHCs) to evaluate complex formation. Conserved epitopes were adjoined in the optimized mVAIA sequence for efficient expression in Gallus gallus. Signal sequence for targeted secretory expression was included. Physicochemical properties, antigenicity, toxicity, and potential cross-reactivity were assessed. The tertiary structure of its protein sequence was modeled and validated in silico to investigate the accessibility of adjoined B-cell epitope. Potential immune responses were also simulated in C-ImmSim. Results: Eighteen experimentally validated epitopes were found conserved (Shannon index <2.0) in the study. These include one B-cell (SLLTEVETPIRNEWGCR) and 17 CD8+ epitopes, adjoined in a single mRNA construct. The CD8+ epitopes docked favorably with MHC peptidebinding groove, which were further supported by the acceptable ∆Gbind (-28.45 to -40.59 kJ/mol) and Kd (<1.00) values. The incorporated Sec/SPI (secretory/signal peptidase I) cleavage site was also recognized with a high probability (0.964814). Adjoined B-cell epitope was found within the disordered and accessible regions of the vaccine. Immune simulation results projected cytokine production, lymphocyte activation, and memory cell generation after the 1st dose of mVAIA. Conclusion: Results suggest that mVAIA possesses stability, safety, and immunogenicity. In vitro and in vivo confirmation in subsequent studies are anticipated.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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