Chulalongkorn University Theses and Dissertations (Chula ETD)
Other Title (Parallel Title in Other Language of ETD)
ประสิทธิภาพของวัคซีนชนิดเอ็มอาร์เอ็นเอต่อโรคภูมิแพ้ไรฝุ่นในแบบจำลองหนูทดลอง
Year (A.D.)
2023
Document Type
Thesis
First Advisor
Alain Jacquet
Faculty/College
Graduate School (บัณฑิตวิทยาลัย)
Degree Name
Master of Science
Degree Level
Master's Degree
Degree Discipline
Medical Microbiology
DOI
10.58837/CHULA.THE.2023.1263
Abstract
Through the capacity to mediate Th1-biased immune responses and the induction of neutralizing antibodies, the mRNA-lipid nanoparticle (LNP) platform could represent an innovative approach for shorter, safer, and more effective treatment of house dust mite (HDM) allergy. Our previous study showed that nucleoside-modified mRNA encoding recombinant forms of HDM allergens Der p 1 and Der p 2 (ProDer p 1 and Der p 2 K96A) and formulated with ionizable LNP, induced Th1-biased immune responses and potent specific blocking IgG responses, while being non-reactogenic in sensitized mice. This present study evaluated the immunotherapeutic efficacy of HDM-specific mRNA-LNP-based AIT in a mouse model for HDM-induced airway inflammation. Intranasally sensitized mice were intramuscularly vaccinated with PBS (allergic group), a bivalent vaccine made by a 1:1 mix of mRNA-ProDer p 1/LNP and mRNA-Der p 2 K96A-LNP (mRNA-HDM) or mRNA-Luciferase-LNP (mRNA-Cont.). Animals were subsequently intranasally challenged with HDM extracts to trigger airway inflammation. The HDM-specific allergic response characterized by induction of specific IgE, IL-5 and airway eosinophilia was developed in mice from the allergic group. mRNA-HDM- and mRNA-Cont. formulations similarly reduced macrophage and eosinophil infiltration. In contrast mRNA-HDM uniquely upregulated lymphocytes and neutrophils. Histological analyses confirmed that the largest significant reduction of lung inflammation occurs by the mRNA-LNP control. Cytokine measurements in BALF and in the supernatants from restimulated splenocytes showed the IL-5 reduction was accompanied with IFN-γ induction levels from both mRNA-LNP groups, the highest production being mediated with mRNA-HDM. Vaccinations with mRNA-LNP formulations, especially mRNA-HDM, led to increased production of IL-17A and significantly reduced Der p 1-/Der p 2-specific IgE levels in a dose-dependent manner. Importantly, only mRNA-HDM triggered robust, dose-dependent IgG1/IgG2a responses, effectively blocking allergen-IgE interactions. In conclusion, our results highlighted that specific and non-specific mRNA-LNP-based AIT were able to reduce key allergic parameters (IL-5, specific IgE, eosinophilia). In contrast, mRNA HDM-LNP switched HDM-specific airway eosinophilia into airway neutrophilia. In our present animal model, the potent blocking IgG antibody activities only mediated by mRNA HDM-LNP appears dispensable for the downregulation of the HDM allergic response. Further vaccination studies are needed to characterize in detail the distinct immunological pathways mediated by HDM-specific and non-specific mRNA-LNP vaccines.
Other Abstract (Other language abstract of ETD)
ด้วยความสามารถในการเป็นสื่อกลางปฏิกิริยาการตอบสนองทางภูมิคุ้มกันแบบเอนเอียงของเซลล์ทีเฮลเปอร์ 1 (Th 1) และการเหนี่ยวนำแอนติบอดีลบล้างฤทธิ์ (Neutralizing antibodies) วัคซีนชนิดเอ็มอาร์เอ็นเอโดยใช้อนุภาคนาโนชนิดไขมัน (mRNA-LNP) นำเสนอนวัตกรรมใหม่ที่มีลดระยะเวลาการรักษา เพิ่มความปลอดภัย และประสิทธิภาพในการรักษาโรคภูมิแพ้ไรฝุ่น การศึกษาก่อนหน้าของเราแสดงให้เห็นว่าการเข้ารหัสเอ็มอาร์เอ็นเอที่ดัดแปลงนิวคลีโอไซด์ด้วยสารก่อภูมิแพ้ไรฝุ่นชนิด ProDer p 1 และชนิด Der p 2 K96A ในอนุภาคไขมัน (LNP) ที่แตกตัวเป็นไอออนได้ทำให้เกิดการตอบสนองทางภูมิคุ้มกันแบบเอนเอียงของเซลล์ทีเฮลเปอร์ 1 และกระตุ้นการตอบสนองของแอนติบอดีชนิดอิมมูโนโกลบูลินจีที่จำเพาะ ซึ่งมีศักยภาพในการป้องกัน (Blocking specific IgG response) อีกทั้งวัคซีนชนิดเอ็มอาร์เอ็นเอในอนุภาคไขมันนี้ ไม่ก่อให้เกิดปฏิกิริยาไม่พึงประสงค์ (non-reactogenic) ในหนูที่ไวต่อสารสกัดไร่ฝุ่น การศึกษานี้ประเมินประสิทธิภาพของการรักษาด้วยภูมิคุ้มกันบำบัด โดยวัคซีนชนิดเอ็มอาร์เอ็นเอที่เฉพาะเจาะจงต่อสารก่อภูมิแพ้หลักของไรฝุ่นในแบบจำลองหนูทดลองที่มีการอักเสบทางเดินหายใจจากไรฝุ่น หนูที่ไวต่อการกระตุ้นสารสกัดไรฝุ่นได้รับการฉีดวัคซีนเข้ากล้ามด้วยสารละลายฟอสเฟตบัฟเฟอร์ซาลีน (กลุ่มภูมิแพ้) สำหรับกลุ่มที่ได้รับการรักษาด้วยภูมิคุ้มกันบำบัดนั้นได้รับวัคซีนไบวาเลนต์ที่มีส่วนผสมของ mRNA-ProDer p 1/LNP และ mRNA-Der p 2 K96A-LNP ในอัตราส่วน 1:1 (กลุ่มวัคซีนชนิดเอ็มอาร์เอ็นเอที่เฉพาะเจาะจงต่อสารก่อภูมิแพ้หลักในไรฝุ่น; mRNA-HDM) หรือได้รับวัคซีนลูซิเฟอเรสที่บรรจุในอนุภาคไขมัน (กลุ่มวัคซีนชนิดเอ็มอาร์เอ็นเอที่ไม่เฉพาะเจาะจง; mRNA-Control) จากนั้นหนูทดลองได้รับการถูกกระตุ้นให้เกิดการอักเสบของทางเดินหายใจโดยการให้สารสกัดไร่ฝุ่นทางจมูก การตอบสนองต่อการแพ้ไรฝุ่นนั้นจะมีการเหนี่ยวนำในเกิดการเพิ่มขึ้นของอิมมูโนโกลบูลินอีที่จำเพาะต่อสารก่อภูมิแพ้ (Specific IgE) การหลั่งของไซโตไคน์ชนิดอินเตอร์ลิวคิน 5 (IL-5) และ อีโอซิโนฟิเลีย (Eosinophilia) ในทางเดินหายใจ ซึ่งพบในกลุ่มที่เกิดภูมิแพ้ ในกลุ่มที่ได้รับการรักษาด้วยภูมิคุ้มกันบำบัด พบจำนวนของแมคโครฟาจ และ อีโอซิโนฟิลที่ลดลง ในทางตรงกันข้ามมีเพียงหนูที่รับวัคซีนชนิดเอ็มอาร์เอ็นเอที่เฉพาะเจาะจงเท่านั้นที่มีลิมโฟไซต์ และนิวโทรฟิลที่ เพิ่มขึ้น การวิเคราะห์ทางจุลพยาธิวิทยาแสดงให้เห็นการอักเสบบริเวณปอดที่ลดลงอย่างมีนัยสำคัญในกลุ่มของวัคซีนชนิดเอ็มอาร์เอ็นเอที่ไม่เฉพาะเจาะจง ปริมาณไซโตไคน์จากน้ำล้างหลอดลมถุงลม และส่วนลอยเหนือตะกอนจากม้ามที่ถูกกระตุ้น แสดงให้เห็นว่าการลดลงของไซโตไคน์ชนิดอินเตอร์ลิวคิน 5 และการเพิ่มขึ้นของไซโตไคน์ชนิดอินเตอร์เฟอรอน-แกมมา รวมทั้งการเพิ่มขึ้นของไซโตไคน์ชนิดอินเตอร์ลิวคิน 17A พบมากที่สุดในกลุ่มที่ได้รับวัคซีนชนิดเอ็มอาร์เอ็นเอที่เฉพาะเจาะจง การฉีดวัคซีนในหนูทดลองที่ไวต่อการกระตุ้นด้วยวัคซีนชนิดเอ็มอาร์เอ็นเอทั้งสองแบบสามารถลดระดับอิมมูโนโกลบูลินอีที่จำเพาะต่อสารก่อภูมิแพ้ไรฝุ่นชนิดที่ 1 และชนิดที่ 2 ได้อย่างมีนัยสำคัญในลักษณะที่ขึ้นกับขนาดยา โดยมีระดับที่ต่ำกว่าในกลุ่มที่ได้รับการรักษาด้วยวัคซีนชนิดเอ็มอาร์เอ็นเอที่เฉพาะเจาะจง นอกจากนี้มีเพียงกลุ่มที่ได้รับวัคซีนชนิดเอ็มอาร์เอ็นเอที่เฉพาะเจาะจงเท่านั้นที่กระตุ้นการตอบสนองของอิมมูโนโกลบูลินจีที่จำเพาะชนิด IgG1/IgG2a ซึ่งมีความสามารถในการยับยั้งการเกิดปฏิกิริยาระหว่างแอนติเจนกับแอนตี้บอดี้ชนิดอิมมูโนโกลบูลินอี ทั้งนี้สามารถสรุปได้ว่าวัคซีนชนิดเอ็มอาร์เอ็นเอทั้งสองแบบสามารถลดตัวบ่งชี้การแพ้ที่สำคัญได้ แต่มีเพียงวัคซีนชนิดเอ็มอาร์เอ็นเอที่เฉพาะเจาะจงเท่านั้นที่สามารถกระตุ้นสร้างแอนติบอดีชนิดอิมมูโนโกลบูลินจีที่จำเพาะต่อสารก่อภูมิแพ้ซึ่งมีประสิทธิภาพในการป้องกันที่มีความสำคัญในการลดปฏิกิริยาแพ้ไรฝุ่น ในอนาคตจำเป็นต้องมีการศึกษาเพิ่มเติมเพื่อระบุรายละเอียดลักษณะทางภูมิคุ้มกันที่แตกต่างกันวัคซีนชนิดเอ็มอาร์เอ็นเอทั้งที่เฉพาะและไม่เฉพาะเจาะจงต่อสารก่อภูมิแพ้หลักในไรฝุ่น
Creative Commons License
This work is licensed under a Creative Commons Attribution-NonCommercial-No Derivative Works 4.0 International License.
Recommended Citation
Thanasarnthungcharoen, Chanatip, "Efficiency of mRNA vaccine against house dust mite allergy in mouse model" (2023). Chulalongkorn University Theses and Dissertations (Chula ETD). 11054.
https://digital.car.chula.ac.th/chulaetd/11054