Nanostructured recombinant cytokines: A highly stable alternative to short-lived prophylactics.
Cytokines have been widely used as adjuvants and therapeutic agents in treatments of human diseases. Despite their recognized potential as drugs, the medical use of cytokines has considerable drawbacks, mainly related to their low stability and short half-life. Such intrinsic limitations imply the administration of high doses, often prompting toxicity, undesirable side effects and greater production costs. Here, we describe a new category of mechanically stable nanostructured cytokines (TNFα and CCL4/MIP-1β) that resist harsh physicochemical conditions in vitro (pH and temperature), while maintaining functionality. These bio-functional materials are produced in recombinant cell factories through cost-effective and fully scalable processes. Notably, we demonstrate their prophylactic potential in vivo showing they protect zebrafish from a lethal infection by Pseudomonas aeruginosa.
Institut de Biotecnologia i de Biomedicina (IBB), Universitat Autònoma de Barcelona, 08193 Cerdanyola del Vallès, Spain; Departament de Biologia Cel·lular, Fisiologia Animal i Immunologia, Universitat Autònoma de Barcelona, 08193 Cerdanyola del Vallès, Spain.
Débora
D
Torrealba
Departament de Biologia Cel·lular, Fisiologia Animal i Immunologia, Universitat Autònoma de Barcelona, 08193 Cerdanyola del Vallès, Spain.
David
D
Parra
Institut de Biotecnologia i de Biomedicina (IBB), Universitat Autònoma de Barcelona, 08193 Cerdanyola del Vallès, Spain; Departament de Genètica i de Microbiologia, Universitat Autònoma de Barcelona, 08193 Cerdanyola del Vallès, Spain; CIBER de Bioingeniería, Biomateriales y Nanomedicina (CIBER-BBN), 08193 Cerdanyola del Vallès, Spain.
Joaquin
J
Seras-Franzoso
Institut de Biotecnologia i de Biomedicina (IBB), Universitat Autònoma de Barcelona, 08193 Cerdanyola del Vallès, Spain.
Eva
E
Vallejos-Vidal
Institut de Biotecnologia i de Biomedicina (IBB), Universitat Autònoma de Barcelona, 08193 Cerdanyola del Vallès, Spain; Departament de Genètica i de Microbiologia, Universitat Autònoma de Barcelona, 08193 Cerdanyola del Vallès, Spain.
Daniel
D
Yero
Institut de Biotecnologia i de Biomedicina (IBB), Universitat Autònoma de Barcelona, 08193 Cerdanyola del Vallès, Spain; Departament de Genètica i de Microbiologia, Universitat Autònoma de Barcelona, 08193 Cerdanyola del Vallès, Spain.
Isidre
I
Gibert
Institut de Biotecnologia i de Biomedicina (IBB), Universitat Autònoma de Barcelona, 08193 Cerdanyola del Vallès, Spain; Departament de Genètica i de Microbiologia, Universitat Autònoma de Barcelona, 08193 Cerdanyola del Vallès, Spain; CIBER de Bioingeniería, Biomateriales y Nanomedicina (CIBER-BBN), 08193 Cerdanyola del Vallès, Spain.
Antonio
A
Villaverde
Institut de Biotecnologia i de Biomedicina (IBB), Universitat Autònoma de Barcelona, 08193 Cerdanyola del Vallès, Spain; Departament de Genètica i de Microbiologia, Universitat Autònoma de Barcelona, 08193 Cerdanyola del Vallès, Spain; CIBER de Bioingeniería, Biomateriales y Nanomedicina (CIBER-BBN), 08193 Cerdanyola del Vallès, Spain. Electronic address: elena.garcia@irta.cat.
Elena
E
Garcia-Fruitós
Institut de Biotecnologia i de Biomedicina (IBB), Universitat Autònoma de Barcelona, 08193 Cerdanyola del Vallès, Spain; Departament de Biologia Cel·lular, Fisiologia Animal i Immunologia, Universitat Autònoma de Barcelona, 08193 Cerdanyola del Vallès, Spain. Electronic address: nerea.roher@uab.cat.
Nerea
N
Roher
D000818:Animals; D054407:Chemokine CCL4 / Q000008:administration & dosage* / Q000737:chemistry; D016207:Cytokines / Q000008:administration & dosage / Q000737:chemistry; D004355:Drug Stability; D006863:Hydrogen-Ion Concentration; D007700:Kinetics; D049329:Nanostructures / Q000008:administration & dosage* / Q000737:chemistry; D015202:Protein Engineering / Q000379:methods*; D011552:Pseudomonas Infections / Q000276:immunology / Q000473:pathology / Q000517:prevention & control*; D011994:Recombinant Proteins / Q000009:adverse effects* / Q000737:chemistry / Q000235:genetics; D016896:Treatment Outcome; D014409:Tumor Necrosis Factor-alpha / Q000008:administration & dosage* / Q000235:genetics / Q000276:immunology; D015027:Zebrafish
D054407:Chemokine CCL4; D016207:Cytokines; D011994:Recombinant Proteins; D014409:Tumor Necrosis Factor-alpha
Cytokines; Immunization; Inclusion bodies; Macrophages; Nanoparticles; Zebrafish