Aspects of intradermal immunization on porcine model

Zrinka Oreskovic, Ph.D.

Doctoral thesis

Abstract:

Intradermální imunizace (i.d.) je stále zřídka užívanou metodou podání vakcíny, a to i přestože má mnohé výhody v porovnání s imunizací intramuskulární (i.m.) a subkutánní (s.c.). Epidermis i dermis obsahují velké množství dendritických buněk (DCs), tedy profesionálních antigen prezentujících buněk (APCs), a z tohoto důvodu je kůže perfektně vybavena pro přijetí a zpracování antigenu. Adjuvancia jsou běžně užívané látky ve vakcínách ovlivňující kvantitu a kvalitu imunitní odpovědi. V předchozích studiích provedených v naší laboratoři byla pozorována silnější buněčná odpověď a vyšší uvolňování IFNγ po i.d. imunizaci za použití olejových adjuvans. Za účelem stanovení specifického vlivu olejových adjuvans na Th1 a Th2 imunitní odpověď, byla analyzována produkce specifických IgG protilátek v séru. Pouze olejová adjuvans byla schopná současně indukovat produkci IgG1 protilátek, spojených s imunitní odpovědí typu Th2 a IgG2 protilátek, spojených s imunitní odpovědí typu Th1. Z důvodu že dendritické buňky jsou stěžejní pro aktivaci T-buněk, byl analyzován místní efekt olejových adjuvans in vivo. Výsledky ukázaly rychlou aktivaci dendritických buněk a indukci uvolňování Th1 a Th2 chemokinů pomocí olejového adjuvans, což koreluje s předchozí studií, která ukázala indukci protilátek spojených s Th1 i Th2 buňkami. Z důvodu, že byla pozorována možná role místního mikroprostředí, byla provedena třetí studie, která ukázala, že mikroprostředí bohaté na IFNγ může dále indukovat Th1-aktivační vlastnosti DCs, zatímco na IL-4 bohaté mikroprostředí potlačuje imunomodulační vlastnosti DCs. Vzhledem k tomu, že se zvyšuje poptávka po vakcínách indukujících jak Th1, tak Th2 imunitní odpověď, tak tato studie poskytuje důkazy, že olejová adjuvans obojí imunitní aplikovaná intradermálně mohou být použity právě k indukci jak Th1, tak Th2 imunitní odpovědi.

Abstract:

Intradermal immunization (i.d.) is still seldom used method of vaccine delivery, even though it has more advantages in comparison to intramuscular (i.m.) or subcutaneous (s.c.) immunization. Both epidermis and dermis are rich in dendritic cells (DCs), professional antigen presenting cells (APCs), and therefore, skin is the place perfectly equipped for antigen uptake and processing. Adjuvants are commonly used in vaccines to influence quantity and quality immune response. In previous studies conducted in our laboratory, higher cellular response and IFNγ release after i.d. immunization with oil-based adjuvants was observed. In order to determine the specific effect of oil-based adjuvants on Th1 and Th2 response, specific IgG antibody production in sera was analyzed. Only oil-based adjuvants were able to simultaneously induce IgG1 antibody, which is associated with Th2-type of response and IgG2 antibody associated with Th1 response. As DCs are pivotal in T-cell activation, the local effect of oil-based adjuvants was analyzed in vivo. The results showed swift activation of dendritic cells induced by dendritic cells and both Th1 and Th2 chemokine release induced by oil-based adjuvants, thus correlating with the previous study showing induced levels of both Th1 and Th2 associated antibodies. The possible role of local microenvironment was observed, and therefore, third study was conducted, showing that IFNγ rich microenvironment can further induce Th1-activating properties of DCs, while IL4 rich microenvironment suppresses immunomodulatory properties of DCs. As the demand for novel vaccines inducing both Th1and Th2 inducing vaccines increases, this study provides evidence that oil-based adjuvants can be used to induce both Th1 and Th2 type of response when delivered intradermally.

Keywords

Dendritic cells, intradermal immunization, adjuvants, Th1/Th2

Language used: English

Date on which the thesis was submitted / produced: 9. 11. 2018

Thesis defence

• Date of defence: 30. 11. 2018
• Supervisor: MVDr. Martin Faldyna, Ph.D.
• Reader: prof. MVDr. Zbyšek Sládek, Ph.D., doc. Ing. Bc. Igor Šplíchal, CSc.

Masaryk University

Faculty of Science

Doctoral programme / field:
Biology (4-years) / Animal Physiology