Published September 4, 2018
| Version v1
Publication
Open
Genetic Engineering of Lactococcus lactis Co-producing Antigen and the Mucosal Adjuvant 3′ 5′- cyclic di Adenosine Monophosphate (c-di-AMP) as a Design Strategy to Develop a Mucosal Vaccine Prototype
Creators
- 1. Instituto de Biología Molecular y Celular de Rosario
- 2. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas
- 3. National University of Rosario
- 4. University of Göttingen
- 5. National University of the Littoral
Description
Lactococcus lactis is a promising candidate for the development of mucosal vaccines. More than 20 years of experimental research supports this immunization approach. In addition, 3´ 5´- cyclic di-adenosine monophosphate (c-di-AMP) is a bacterial second messenger that plays a key role in the regulation of diverse physiological functions (potassium and cellular wall homeostasis, among others). Moreover, recent studies showed that c-di-AMP has a strong mucosal adjuvant activity that promotes both humoral and cellular immune responses. In this study, we report the development of a novel mucosal vaccine prototype based on a genetically engineered L. lactis strain. First, we demonstrate that homologous expression of cdaA gene in L. lactis is able to increase c-di-AMP levels. Thus, we hypothesized that in vivo synthesis of the adjuvant can be combined with production of an antigen of interest in a separate form or jointly in the one same strain. Therefore, a specifically designed fragment of the trans-sialidase (TScf) enzyme from the Trypanosoma cruzi parasite, the etiological agent of Chagas disease, was selected to evaluate as proof of concept the immune response triggered by our vaccine prototypes. Consequently, we found that oral administration of a L. lactis strain expressing antigenic TScf combined with another L. lactis strain producing the adjuvant c-di-AMP could elicit a TS-specific immune response. Also, an additional L. lactis strain containing a single plasmid with both cdaA and tscf genes under the Pcit and Pnis promoters respectively, was also able to elicit a specific immune response. Thus, the current report is the first one to describe an engineered L. lactis strain that simultaneously synthesizes the adjuvant c-di-AMP as well as a heterologous antigen in order to develop a simple and economical system for the formulation of vaccine prototypes using a food grade lactic acid bacterium.
Translated Descriptions
⚠️
This is an automatic machine translation with an accuracy of 90-95%
Translated Description (Arabic)
Lactococcus lactis هو مرشح واعد لتطوير اللقاحات المخاطية. تدعم أكثر من 20 عامًا من الأبحاث التجريبية نهج التحصين هذا. بالإضافة إلى ذلك، فإن أحادي فوسفات ثنائي الأدينوزين الحلقي (c - di - AMP) هو رسول ثانٍ بكتيري يلعب دورًا رئيسيًا في تنظيم الوظائف الفسيولوجية المتنوعة (توازن البوتاسيوم والجدار الخلوي، من بين أمور أخرى). علاوة على ذلك، أظهرت الدراسات الحديثة أن c - di - AMP لديه نشاط مساعد مخاطي قوي يعزز كل من الاستجابات المناعية الخلطية والخلوية. في هذه الدراسة، نبلغ عن تطوير نموذج أولي جديد للقاح المخاطية يعتمد على سلالة L. lactis المعدلة وراثيًا. أولاً، نوضح أن التعبير المتماثل لجين cdaA في L. lactis قادر على زيادة مستويات c - di - AMP. وبالتالي، افترضنا أنه يمكن الجمع بين تخليق المادة المساعدة في الجسم الحي وإنتاج مستضد محل اهتمام في شكل منفصل أو بشكل مشترك في نفس السلالة. لذلك، تم اختيار جزء مصمم خصيصًا من إنزيم عبر اللعاب (TScf) من طفيلي المثقبيات الكروزية، وهو العامل المسبب لمرض شاغاس، لتقييم الاستجابة المناعية التي تثيرها نماذج اللقاح كدليل على المفهوم. وبالتالي، وجدنا أن الإعطاء الفموي لسلالة L. lactis التي تعبر عن TScf المستضدية جنبًا إلى جنب مع سلالة L. lactis أخرى تنتج c - di - AMP المساعد يمكن أن يثير استجابة مناعية محددة لـ TS. أيضًا، كانت سلالة L. lactis الإضافية التي تحتوي على بلازميد واحد مع كل من جينات cdaA و tscf تحت معززات Pcit و Pnis على التوالي، قادرة أيضًا على إثارة استجابة مناعية محددة. وبالتالي، فإن التقرير الحالي هو أول تقرير يصف سلالة L. lactis المهندسة التي تقوم في وقت واحد بتوليف المستضد المساعد c - di - AMP بالإضافة إلى مستضد غير متجانس من أجل تطوير نظام بسيط واقتصادي لصياغة النماذج الأولية للقاح باستخدام بكتيريا حمض اللاكتيك من الدرجة الغذائية.Translated Description (French)
Lactococcus lactis est un candidat prometteur pour le développement de vaccins contre les muqueuses. Plus de 20 ans de recherche expérimentale soutiennent cette approche de vaccination. De plus, le 3´ 5´- di-adénosine monophosphate cyclique (c-di-AMP) est un second messager bactérien qui joue un rôle clé dans la régulation de diverses fonctions physiologiques (homéostasie du potassium et des parois cellulaires, entre autres). De plus, des études récentes ont montré que le c-di-AMP a une forte activité adjuvante muqueuse qui favorise à la fois les réponses immunitaires humorales et cellulaires. Dans cette étude, nous rapportons le développement d'un nouveau prototype de vaccin contre les muqueuses basé sur une souche de L. lactis génétiquement modifiée. Tout d'abord, nous démontrons que l'expression homologue du gène cdaA chez L. lactis est capable d'augmenter les niveaux de c-di-AMP. Ainsi, nous avons émis l'hypothèse que la synthèse in vivo de l'adjuvant peut être combinée à la production d'un antigène d'intérêt sous une forme séparée ou conjointement dans la même souche. Par conséquent, un fragment spécifiquement conçu de l'enzyme trans-sialidase (TScf) du parasite Trypanosoma cruzi, l'agent étiologique de la maladie de Chagas, a été sélectionné pour évaluer comme preuve de concept la réponse immunitaire déclenchée par nos prototypes de vaccins. Par conséquent, nous avons constaté que l'administration orale d'une souche de L. lactis exprimant le TScf antigénique combinée à une autre souche de L. lactis produisant le c-di-AMP adjuvant pourrait provoquer une réponse immunitaire spécifique au TS. En outre, une souche supplémentaire de L. lactis contenant un seul plasmide avec les gènes cdaA et tscf sous les promoteurs Pcit et Pnis respectivement, a également été capable d'induire une réponse immunitaire spécifique. Ainsi, le présent rapport est le premier à décrire une souche de L. lactis modifiée qui synthétise simultanément le c-di-AMP adjuvant ainsi qu'un antigène hétérologue afin de développer un système simple et économique pour la formulation de prototypes de vaccins utilisant une bactérie lactique de qualité alimentaire.Translated Description (Spanish)
Lactococcus lactis es un candidato prometedor para el desarrollo de vacunas mucosas. Más de 20 años de investigación experimental respaldan este enfoque de inmunización. Además, el monofosfato de di-adenosina cíclico 3´ 5´ (c-di-AMP) es un segundo mensajero bacteriano que desempeña un papel clave en la regulación de diversas funciones fisiológicas (homeostasis del potasio y de la pared celular, entre otras). Además, estudios recientes mostraron que el c-di-AMP tiene una fuerte actividad adyuvante de la mucosa que promueve respuestas inmunitarias tanto humorales como celulares. En este estudio, informamos sobre el desarrollo de un nuevo prototipo de vacuna mucosa basado en una cepa de L. lactis genéticamente modificada. En primer lugar, demostramos que la expresión homóloga del gen cdaA en L. lactis es capaz de aumentar los niveles de c-di-AMP. Por lo tanto, planteamos la hipótesis de que la síntesis in vivo del adyuvante se puede combinar con la producción de un antígeno de interés en una forma separada o conjuntamente en la misma cepa. Por lo tanto, se seleccionó un fragmento específicamente diseñado de la enzima trans-sialidasa (TScf) del parásito Trypanosoma cruzi, el agente etiológico de la enfermedad de Chagas, para evaluar como prueba de concepto la respuesta inmune desencadenada por nuestros prototipos de vacunas. En consecuencia, encontramos que la administración oral de una cepa de L. lactis que expresa TScf antigénico combinada con otra cepa de L. lactis que produce el adyuvante c-di-AMP podría provocar una respuesta inmune específica de TS. Además, una cepa adicional de L. lactis que contiene un solo plásmido con los genes cdaA y tscf bajo los promotores Pcit y Pnis respectivamente, también fue capaz de provocar una respuesta inmunitaria específica. Por lo tanto, el informe actual es el primero en describir una cepa de L. lactis modificada que sintetiza simultáneamente el adyuvante c-di-AMP y un antígeno heterólogo para desarrollar un sistema simple y económico para la formulación de prototipos de vacunas utilizando una bacteria de ácido láctico de calidad alimentaria.Files
pdf.pdf
Files
(2.7 MB)
| Name | Size | Download all |
|---|---|---|
|
md5:380b7a24b3fa7567d056f1c0f851757d
|
2.7 MB | Preview Download |
Additional details
Additional titles
- Translated title (Arabic)
- الهندسة الوراثية للمستضد المشارك في إنتاج المكورات اللبنية والمستضد المساعد المخاطي 3′ 5′- دوري دي أدينوزين أحادي الفوسفات (c - di - AMP) كاستراتيجية تصميم لتطوير نموذج لقاح مخاطي
- Translated title (French)
- Génie génétique de l'antigène coproducteur de Lactococcus lactis et de l'adjuvant muqueux 3′ 5′- di adénosine monophosphate cyclique (c-di-AMP) en tant que stratégie de conception pour développer un prototype de vaccin muqueux
- Translated title (Spanish)
- Ingeniería genética del antígeno coproductor de Lactococcus lactis y el adyuvante mucoso 3′ 5′ -monofosfato de di adenosina cíclico (c-di-AMP) como estrategia de diseño para desarrollar un prototipo de vacuna mucosa
Identifiers
- Other
- https://openalex.org/W2889729246
- DOI
- 10.3389/fmicb.2018.02100
References
- https://openalex.org/W1575986474
- https://openalex.org/W1597833430
- https://openalex.org/W1775749144
- https://openalex.org/W1826347961
- https://openalex.org/W1832557653
- https://openalex.org/W1914752606
- https://openalex.org/W1965611801
- https://openalex.org/W1968062583
- https://openalex.org/W1977799036
- https://openalex.org/W1978210814
- https://openalex.org/W1981491341
- https://openalex.org/W1990735603
- https://openalex.org/W2003898032
- https://openalex.org/W2015131630
- https://openalex.org/W2015870569
- https://openalex.org/W2022602922
- https://openalex.org/W2025652355
- https://openalex.org/W2041345682
- https://openalex.org/W2042074731
- https://openalex.org/W2049992290
- https://openalex.org/W2067265280
- https://openalex.org/W2071795152
- https://openalex.org/W2074237622
- https://openalex.org/W2075675206
- https://openalex.org/W2082399161
- https://openalex.org/W2086313259
- https://openalex.org/W2097603527
- https://openalex.org/W2113645094
- https://openalex.org/W2119243044
- https://openalex.org/W2127888458
- https://openalex.org/W2132417094
- https://openalex.org/W2135674359
- https://openalex.org/W2142636897
- https://openalex.org/W2159435025
- https://openalex.org/W2168772829
- https://openalex.org/W2170451761
- https://openalex.org/W2170551721
- https://openalex.org/W2174522667
- https://openalex.org/W2284302322
- https://openalex.org/W2306180689
- https://openalex.org/W2326363169
- https://openalex.org/W2345713210
- https://openalex.org/W2566894387
- https://openalex.org/W2590244713
- https://openalex.org/W2601123794
- https://openalex.org/W2621324717
- https://openalex.org/W2622241245
- https://openalex.org/W2733274537
- https://openalex.org/W2733608754
- https://openalex.org/W2734658056
- https://openalex.org/W2736364438
- https://openalex.org/W2756625428
- https://openalex.org/W2759367230
- https://openalex.org/W2766725373
- https://openalex.org/W4230189641