Ankring av Chlamydia trachomatis antigener på overflaten av Lactobacillus plantarum

Abstract

Dette studiet er en del av et større prosjekt der det langsiktige målet er å utvikle slimhinnevaksiner med melkesyrebakterier som leveringsvektorer. Melkesyrebakterier ansees som gode kandidater til dette formål, da de generelt antas å være trygge for mennesker. Flere arter hevdes å ha helsefremmende og immunmodulerende effekter. De finnes blant annet naturlig i mage-tarmkanalen og vagina hos mennesker, og utviser motstandsdyktighet mot lav pH. Lactobacillus plantarum er en av artene som har fått stort fokus som leveringsvektor av antigener, blant annet fordi den kan overleve i mage-tarmkanalen i opp til en uke. Retting av antigener mot bestemte deler av immunforsvaret, samt ulike ruter for vaksineadministrasjon, har betydning for eventuell vaksineeffekt. Det har tidligere blitt vist at peptider rettet mot dendrittiske celler har økt internaliseringen av leveringsvektoren, og at en slik strategi har medført forsterket immunrespons. Denne oppgaven beskriver studier der L. plantarum modifiseres for bruk som leveringsvektor av overflateankrede Chlamydia trachomatis hybridantigener som er translasjonelt koblet til et dendrittisk cellebindende peptid (DC-pep).

Det foreligger lovende resultater for bruk av hybridantigenene Hirep1- og 2 som vaksinekandidater mot genital klamydiainfeksjon. På bakgrunn av dette ble det konstruert åtte ulike plasmider for ankring av Hirep-baserte antigener til cellemembranen og celleveggen, inkludert versjoner der DC-pep ble translasjonelt koblet til antigenene. Produksjon og overflatelokalisering av antigenene ble stadfestet hos alle de rekombinante L. plantarum. Bakteriene ble karakterisert med tanke på vekst og overlevelse etter ulike lagringsmetoder. Forsøk med dendrittiske celler der effekten av DC-pep ble undersøkt kunne ikke avdekke økt opptak som følge av peptidet. Metodikken som ble benyttet er imidlertid relativt ny, og videre optimalisering vil være aktuelt før endelig konklusjon. Et museforsøk ble gjennomført for deteksjon av rekombinante L. plantarum i nasale- og vaginale slimhinner etter immunisering. Resultatene indikerte god overlevelse i nasale slimhinner i opp til ett døgn etter immunisering, og dårlig overlevelse i vaginale slimhinner.

Arbeidet beskrevet i denne oppgaven viser vellykket ankring av C. trachomatis hybridantigener på overflaten av L. plantarum. Basert på karakterisering av de rekombinante bakteriene i dette studiet, samt tidligere forskning, ble det besluttet å benytte membranankret Hirep2-DC i dyreforsøk.

This study is part of a larger project in which the long-term goal is to develop mucosal vaccines with lactic acid bacteria (LAB) as delivery vectors. LAB are considered good candidates for this purpose, as they are generally recognized as safe for humans. Several species are claimed to have health and immunomodulatory effects. LAB are found naturally in the gastrointestinal tract and the vagina of humans, and exhibit resistance to low pH. Lactobacillus plantarum is a species that has received great attention as delivery vector of antigens, partly because it can survive in the gastrointestinal tract for up to one week. Targeting of antigens to specific parts of the immune system, as well as various routes for vaccine administration, are important for any vaccine efficacy. It has previously been shown that peptides targeting dendritic cells have led to increased uptake of the delivery vector, and that such a strategy has resulted in enhanced immune response. This thesis describes studies where L. plantarum is modified for use as a delivery vector of surface displayed Chlamydia trachomatis hybrid antigens that are translationally coupled to a dendritic cell binding peptide (DC-pep). Previous studies have indicated that the hybrid antigens Hirep1- and 2 are promising as vaccine candidates against genital chlamydia infection. With this knowledge, eight plasmids for anchoring Hirep-based antigens to the cell membrane and cell wall were constructed, and versions with the DC-pep translationally linked to the antigens were included. Production and surface display of antigens was successfully determined for all the recombinant strains of L. plantarum. The bacteria were characterized regarding growth and viability after different storage methods. Experiments with dendritic cells where the effect of DC-pep was examined could not reveal increased uptake due to the peptide. The methodology used is relatively new, and further optimization is applicable to draw a final conclusion. A mouse experiment was conducted for detection of recombinant L. plantarum in the nasal- and vaginal mucosa after immunization. The results indicated good survivability in the nasal mucosa for up to 24 hours, and poor survivability in the vaginal mucosa. The work described in this thesis demonstrates successful anchoring of C. trachomatis hybrid antigens to the surface of L. plantarum. Based on characterization of the recombinant bacteria in this study and previous research, membrane anchored Hirep2-DC was decided to be used in animal trials.