تهيه نانو واكسن نوتركيب نوروتوكسين بوتولينوم تيپ E بر پايه كيتوسان و مقايسه ايمني‌زايي آن به دو روش تزريقي و خوراكي در موش سوري

Preparation of Chitosan Based Botulinum Neurotoxin E Recombinant Nanovaccine and Evaluation of its Immunogenicity as Oral & Intradermal Route in Mice

زمينه و هدف: بيماري بوتوليسم در اثر مسموميت با يكي از هفت نوروتوكسين بوتولينوم ايجاد مي‌شود. زير واحد اتصالي اين سموم ايمونوژن بوده و كانديد واكسن نوتركيب زير واحدي عليه اين بيماري مي‌باشند. با توجه به ايمني‌زايي پايين پروتئين نوتركيب، استفاده از حاملين مناسب جهت رسانش آنتي‌ژن به سلول‌هاي هدف، اجتناب‌ناپذير است. هدف از اين تحقيق، ارزيابي استفاده از نانوذرات كيتوسان به عنوان حامل در تجويز خوراكي و تزريقي پروتئين نوتركيب ناحيه اتصالي (Botulinum Neurotoxin type E (BoNT/E بود. مواد و روش‌ها: در اين مطالعه تجربي، نانوذرات كيتوسان حاوي پروتئين نوتركيب ناحيه اتصالي BoNT/E با روش ژلاسيون يوني تهيه و به صورت خوراكي و تزريقي به 5 گروه موش‌ سوري تجويز شدند. تيتر آنتي‌بادي IgG ضد نورتوكسين بوتولينوم با روش الايزا مورد بررسي قرار گرفت. در نهايت، تمام گروه‌ها با نوروتوكسين فعال بوتولينوم تيپ E چالش شدند و داده‌هاي بدست آمده با آزمون t-test مورد تجزيه و تحليل قرار گرفت. يافته‌ها: ميزان توليد آنتي‌بادي IgG ضد نورتوكسين بوتولينوم پس از هر بار تزريق در همه گروه‌هاي مورد آزمون، افزايش يافت. استفاده از نانوذرات كيتوسان، افزايش معني‌داري در ميزان توليد آنتي‌بادي IgG ضد نورتوكسين بوتولينوم به دنبال نداشت (p>0.05). با مقايسه تيتر آنتي‌بادي IgG ضد نوروتوكسين بوتولينوم در موش‌هاي ايمن شده با نانوذرات حاوي آنتي‌ژن از طريق خوراكي و تزريقي تفاوت معني‌داري مشاهده نشد (p>0.05). در چالش با نوروتوكسين فعال بوتولينوم تيپ E، موش‌هايي كه به صورت خوراكي ايمن شده بودند، 500 برابر LD50 را تحمل كردند. نتيجه‌گيري: نتايج اين تحقيق نشان داد پروتئين نوتركيب BoNT/E به تنهايي قادر است از طريق سيستم گوارش، جذب و منجر به بروز پاسخ ايمني مؤثر شود. نتايج چالش نشان داد پاسخ ايمني ايجاد شده در تجويز خوراكي، مؤثر و در تجويز تزريقي ناكارآمد بود.

Background and Objectives: Botulism syndrome is caused by one of the seven botulinum neurotoxins. The toxins binding domain have immunogenicity effect and can be used as a recombinant vaccine candidate against botulism disease. Due to the low immunogenicity of recombinant protein , the use of an appropriate vehicle for antigen delivery to target cells is inevitable. The purpose of this study was to evaluate the use of chitosan nanoparticles as carriers for oral and injection administration of Botulinum Neurotoxin Type E (BoNT/E) binding domain recombinant protein. Materials and Methods: In this experimental study Chitosan nanoparticles containing BoNT/E binding domain recombinant protein were prepared by ionic gelation method and were administered orally and subcutaneously into 5 groups of mice. IgG anti-BoNT/E binding domain titers were assayed by ELISA. Finally all groups were challenged with active botulinum neurotoxin type E and data were analyzed by t-test. Results:In all groups after each administration, the amount of IgG anti-BoNT/E increased. Chitosan nanoparticles did not show a significant increase in the production of IgG anti-BoNT/E binding domain (p>0.05). There was not a significant difference in IgG anti-BoNT/E titre of the mice immunized with nanoparticles containing antigens in the oral and intradermal route (p>0.05). The challenge with active neurotoxin botulinum type E showed that the mice immunized orally, can tolerate 500 folds LD50. Conclusion:The results of this study showed that the recombinant protein of BoNT/E is able to be absorbed through the digestive system and induce an effective immune response. The challenge of immunized mice with active botulinum neurotoxin type E created immune response in oral administration was effective but it was ineffective in injection administration.