Farelerde yeni yağ bazlı aşı adjuvanlarının toksikolojik ve immünolojik potansiyelinin değerlendirmesi
Toxicological and immunological evaluation of novel oil-based vaccine adjuvants potential in mice
Yazar: KARRAR ALI MOHAMMED HASAN AL SAKINI
Danışman: PROF. DR. AYŞE NALBANTSOY
Ege Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Biyoteknoloji Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2023
Konu: Biyoteknoloji = Biotechnology

Özet:
Aşılar, hayvan hastalıklarının önlenmesinde, ölüm oranlarının düşürülmesinde ve verimin arttırılmasında önemli bir rol oynamaktadır. Hayvan aşılarında bağışıklık sisteminin daha iyi yanıt vermesi amacıyla adjuvanlar kullanılabilmektedir. Veteriner aşılarında uygulama şekli, etkinlik eksikliği veya istenmeyen yan etkiler nedeniyle, yeni aşı adjuvanlarının geliştirilmesine ihtiyaç duyulmaktadır. Sunulan tez çalışması kapsamında IBV (H120) ve FMDV (O-146S-Antijen) aşı antijenlerine karşı yeni geliştirilen su içinde yağ (W/O) ve su içinde yağ içinde su (W/O/W) emülsiyon adjuvanlarının toksikolojik ve immünolojik etkinliklerinin değerlendirilmesi amaçlanmıştır. Bu amaçla fare modelinde inaktif IBV ve FMDV'e karşı hazırlanan aşı adjuvan adayı formülasyonlarının toksikolojik ve immün yanıt üzerindeki etkileri incelenmiştir. Toksisite testleri, tek doz ve tekrarlanan doz toksisite çalışmaları olarak gerçekleştirilmiştir. Bu amaçla, formülasyonlar intramüsküler uygulanarak (i.m) tek doz için 14. günde, tekrarlanan doz toksisitesi çalışmalarında ise 7 gün arayla 4 tekrar im işleminin sonrasında uygulama bölgesindeki lokal etkileri enflamasyon, ödem ve lipid damlacıkları açısından histopatolojik olarak incelenmiştir. Ayrıca farelerdeki biyokimyasal ve sistemik etkiler de değerlendirilmiştir. Toksikolojik sonuçlarına göre uygulama bölgesinde adjuvanların önemli bir toksik etkiye sahip olmadığı belirlendikten sonra immünolojik çalışmalar planlanmıştır. Bu aşamada IBV, embriyolu yumurta sisteminde (EYT) üretilmiştir ve embriyo enfektif dozu belirlenerek (EID50) W/O adjuvanları için fare başına 1x106 EID50/0,1ml olacak şekilde formülasyonlarda kullanılmıştır. FMDV protein antijeni Şap Enstitüsü'nden temin edilmiştir ve W/O-W/O/W adjuvanları ile fare başına 0,3µg/0,1 ml olacak şekilde formüle edilmiştir. Hazırlanan formüller farelere im tek doz uygulanarak 21. günde immünizasyonun etkinliği, antikor yanıtı, sitokin düzeyindeki değişim ve hücresel yanıtlar açısından ELISA ve flow sitometri ile analiz edilerek değerlendirilmiştir. Elde edilen sonuçlara göre hazırlanan antijen-adjuvan formülasyonlarının antijen spesifik antikor düzeylerini (IgG, IgG1 ve IgG2a), proinflamatuar sitokin (IFN-γ, IL-4 ve IL 1-β) seviyelerini ve CD3+, CD8+, T hücre yanıtlarını tek başına antijen uygulanan kontrol gruplarına göre anlamlı düzeyde arttırdığı tespit edilmiştir. Sonuç olarak, bu tez kapsamında yeni geliştirilen emülsiyon adjuvan adaylarının IBV ve FMDV antijenlerine karşı toksikolojik ve immünolojik potansiyeli ilk defa çalışılmış olup elde edilen veriler ışığında hedef hayvan denemelerinin planlanması için anlamlı sonuçlar ortaya koyulmuştur.

Abstract:
Vaccines play an important role in preventing animal diseases, reducing mortality, and increasing yields. In animal vaccines, adjuvants can be used to help the animal's immune system respond better to the vaccine. There is a need for the development of new vaccine adjuvants in veterinary vaccines due to the mode of administration, lack of efficacy, or undesirable side effects. As part of the presented thesis study, the aim was to evaluate the toxicological and immunological effects of newly developed emulsion adjuvants water-in-oil (W/O) and water-in-oil in-water (W/O/W) against the IBV (H120) and FMDV (O-146S-Antigen) vaccine antigens. For this purpose, the effects of vaccine-adjuvant formulations prepared against inactive IBV and FMDV in mouse models on the toxicological and immune responses were studied. Toxicological tests were conducted as single dose and repeated dose toxicity studies. For this purpose, the formulations were administered intramuscularly (i.m) by the 14th day for a single dose, and after 4 repeated dose of i.m adjuvant administration at 7 days intervals in repeated dose toxicity studies, local effects in the injected area were studied histopathologically in terms of inflammation, edema, and lipid droplets. Biochemical and systemic effects in mice were also assessed. According to their toxicological results, immunological studies were planned after it was determined that adjuvants do not have a significant toxic effect in the injected area. At this stage, IBV was produced in the embryonic chicken egg system (ECE) and used in formulations to be 1x106 EID50/0,1ml per mouse for W/O adjuvants by determining the embryonic infectious dose (EID50). The FMDV (O-146S-Antigen) protein is provided by the FMD Institute and has been formulated to be 0.3μg/0.1 ml per mouse with W/O-W/O/W adjuvants. The prepared formulations were applied as a single dose to mice and evaluated by ELISA and flow cytometry for the effectiveness of immunization (antibody response, change in cytokine levels, and cellular responses) on the 21st day. Based on the results obtained, prepared antigen-adjuvant formulations have been found to significantly increase antigen-specific antibody levels (IgG, IgG1 and IgG2a), pro-inflammatory cytokines levels (IFN-γ, IL-4 and IL 1-β), and CD3+, CD8+, T cell responses compared to control groups administering antigen alone. In conclusion, the toxicological and immunological potential of the newly developed emulsion adjuvant candidates against the IBV and FMDV antigens was studied for the first time in this thesis, and, in light of the data obtained, significant results were revealed for the planning of target animal trials.