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Título: The role of RD2 and NOD2 in host-pathogen interactions of the BCG vaccine
Autores: Kozak, Robert Andrew
Fecha: 2011
Publicador: McGill University - MCGILL
Fuente:
Tipo: Electronic Thesis or Dissertation
Tema: Health Sciences - Immunology
Descripción: Bacille Calmette-Guérin (BCG) is the only vaccine currently in use against tuberculosis. Despite its use for nearly a century, the scope of the global tuberculosis pandemic demonstrates that the vaccine is not providing the necessary protection. Improving BCG requires the identification of bacterial determinants of immunogenicity and protection, as well as analysis of how the vaccine stimulates the relevant host pathways.Work done previously by our laboratory has established that BCG daughter strains have undergone multiple deletions during its ongoing in vitro evolution. Following the initial attenuating mutation, the vaccine lost Region of Difference 2 (RD2) during on-going propagation. This is hypothesized to have resulted in the over-attenuation of the vaccine. To test this, we disrupted RD2 in Mycobacterium tuberculosis H37Rv and evaluated its phenotype in cellular and animal models. These experiments suggested candidate genes for complementation into BCG strains naturally lacking RD2. Vaccine-challenge studies and immunological assays were used to determine what role RD2 played in vaccine protection. Our findings revealed that RD2 is required for full virulence in M. tuberculosis and modulates host innate immunity. However, the presence of RD2 does not increase pulmonary protection in BCG, even though it increases the immunogenicity of the vaccine.Additionally, previous studies revealed that the host intracellular receptor NOD2 (Nuclear Oligomerization Domain 2) is critical for mediating innate and adaptive immune response to M. tuberculosis. Therefore we hypothesized that NOD2 also was important for vaccination. To test this, we vaccinated Nod2+/+ and Nod2-/- animals and then challenged them with an aerosol dose of M. tuberculosis. We characterized the effect of Nod2 disruption on bacterial burden, pathology, and adaptive immunity. Our experiments revealed that the loss of NOD2 resulted in increased pathology in vaccinated animals following infection with M. tuberculosis. Furthermore, they suggested that NOD2-mediated control of pathology is accomplished through the action of T-cells.Overall these studies further our knowledge of the in vitro evolution of the BCG vaccine, and how this affects protection. Additionally, our investigation of the role of a host receptor in vaccination highlights the importance of understanding the interactions between host and pathogen for vaccine-induced protection.
Le vaccin Bacille de Calmette-Guérin (BCG) est le seul vaccin disponible destiné à protéger contre la tuberculose. Malgré l'usage du vaccin face a la pandemie globale de la tuberculose indique qu'il ne fournit pas la protection requise. Cependant, l'ampleur de l'épidémie mondiale suggère que l'efficacité du vaccin est faible. L'améelioration du vaccin BCG néecessite l'identification de facteurs bactériens de virulence et l'élucidation de la façon dont le vaccin induit une réponse immunitaire dans l'hôte. Des travaux effectués antérieurement dans notre laboratoire ont établi que les souches filles de BCG ont subi de nombreuses délétions au cours de l'évolution continue in vitro. Suite à la première mutation, la Région de Différence 2 (RD2) est perdue pendant la propagation de la bactérie. Nous avons émis l'hypothèse que cela explique l'atténuation élevée du souche. Pour vérifier notre hypothèse, nous avons perturbé RD2 de M. tuberculosis H37Rv et évalué son phénotype dans des modèles cellulaires et animaux. Ces expériences identifient des gènes candidats pour la complémentation des souches de BCG naturellement déficientes en RD2. Des études utilisant des provocations par vaccin et des tests immunologiques ont été utilisées pour déterminer le rôle joué par RD2 dans la protection vaccinale. Nos résultats ont révélé que RD2 est nécessaire pour la virulence complète de M. tuberculosis et qu'elle module l'immunité innée. Cependant, la présence de RD2 n'augmente pas la protection pulmonaire avec BCG, même si RD2 augmente l'immunogénicité du vaccin.De plus, des études antérieures ont révélé que NOD2 (Nuclear Oligomerization Domaine 2), un récepteur intracellulaire de l'hôte, est essentiel pour la médiation des réponses immunitaires innées et adaptatives contre M. tuberculosis. Donc, nous avons supposé que NOD2 était aussi important pour la vaccination. Pour confirmer cette hypothèse, nous avons vacciné les souris Nod2 + / + et Nod2-/- , et par la suite provoqué ces souris avec une dose aérosol de M. tuberculosis. Nous avons caractérisé l'effet d'une perturbation de NOD2 sur la charge bactérienne, la pathologie, et l'immunité adaptative. Nos expériences démontrent que la perte de NOD2 mène à une pathologie aggravée chez les animaux vaccinés suite à une infection par M. tuberculosis. De plus, nos résultats suggèrent que le contrôle de la pathologie attribué à NOD2 est réalisé grâce à l'action des lymphocytes T.Les études réalisées ici améliorent notre compréhension de l'évolution in vitro du vaccin BCG et comment ce processus peut affecter la protection antibactérienne. De plus, notre enquête sur le rôle d'un récepteur de l'hôte dans la vaccination souligne l'importance de la compréhension des interactions entre l'hôte et les agents pathogènes pour la protection vaccinale.
Idioma: en