Published July 23, 2019 | Version v1
Publication Open

Enhanced gastrointestinal survivability of recombinant Lactococcus lactis using a double coated mucoadhesive film approach

Creators

  • 1. UCSI University

Description

Vaccine administration via the oral route is preferable to parenteral routes due to ease of administration. To date, most available oral vaccines comprises of live attenuated pathogens as oppose to peptide-based vaccines due to its low bioavailability within the gastrointestinal (GI) tract. Over the years, probiotic-based peptide delivery vehicles comprising of lactic acid bacteria such as Lactococcus lactis has emerged as an interesting alternative due to its generally recognized as safe (GRAS) status, a fully sequenced genome, transient gut colonization time, and is an efficient cellular factory for heterologous protein production. However, its survivability through the GI tract is low, thus better delivery approaches are being explored to improve its bioavailability. In this study, we employ the incorporation of a double coated mucoadhesive film consisting of sodium alginate and Lycoat RS 720 film as the inner coat. The formulated film exhibits good mechanical properties of tensile strength and percent elongation for manipulation and handling with an entrapment yield of 93.14±2.74%. The formulated mucoadhesive film is subsequently loaded into gelatin capsules with an outer enteric Eudragit L100-55 coating capable of a pH-dependent breakdown above pH 5.5 to protect against gastric digestion. The final product and unprotected controls were subjected to in vitro simulated gastrointestinal digestions to assess its survivability. The product demonstrated enhanced protection with an increase of 69.22±0.67% (gastric) and 40.61±8.23% (intestinal) survivability compared to unprotected controls after 6 hours of sequential digestion. This translates to a 3.5 fold increase in overall survivability. Owing to this, the proposed oral delivery system has shown promising potential as a live gastrointestinal vaccine delivery host. Further studies involving in vivo gastrointestinal survivability and mice immunization tests are currently being carried out to assess the efficacy of this novel oral delivery system in comparison to parenteral routes.

⚠️ This is an automatic machine translation with an accuracy of 90-95%

Translated Description (Arabic)

يفضل إعطاء اللقاح عن طريق الفم على الطرق الوريدية بسبب سهولة الإعطاء. حتى الآن، تتكون معظم اللقاحات الفموية المتاحة من مسببات الأمراض الموهنة الحية التي تعارض اللقاحات القائمة على الببتيد بسبب انخفاض التوافر الحيوي لها داخل الجهاز الهضمي (GI). على مر السنين، ظهرت مركبات توصيل الببتيد القائمة على البروبيوتيك والتي تتكون من بكتيريا حمض اللاكتيك مثل المكورات اللبنية كبديل مثير للاهتمام بسبب وضعها المعترف به عمومًا على أنه آمن (GRAS)، وجينوم متسلسل بالكامل، وزمن استعمار الأمعاء العابر، وهو مصنع خلوي فعال لإنتاج البروتين غير المتجانس. ومع ذلك، فإن قدرتها على البقاء على قيد الحياة من خلال الجهاز الهضمي منخفضة، وبالتالي يتم استكشاف مناهج تقديم أفضل لتحسين التوافر الحيوي. في هذه الدراسة، نستخدم دمج فيلم لاصق مخاطي مطلي مزدوج يتكون من ألجينات الصوديوم وفيلم Lycoat RS 720 كطبقة داخلية. يُظهر الفيلم المصاغ خصائص ميكانيكية جيدة لقوة الشد واستطالة في المائة للتلاعب والتعامل مع عائد فخ قدره 93.14 ±2.74 ٪. يتم بعد ذلك تحميل الغشاء اللاصق المخاطي المركب في كبسولات الجيلاتين بطبقة Eudragit L100 -55 معوية خارجية قادرة على التحلل المعتمد على الأس الهيدروجيني فوق الأس الهيدروجيني 5.5 للحماية من هضم المعدة. تم إخضاع المنتج النهائي والضوابط غير المحمية لعمليات الهضم المعدي المعوي المحاكية في المختبر لتقييم قدرتها على البقاء على قيد الحياة. أظهر المنتج حماية معززة بزيادة قدرها 69.22±0.67 ٪ (معدي) و 40.61±8.23 ٪ (معوي) مقارنة بالضوابط غير المحمية بعد 6 ساعات من الهضم المتسلسل. وهذا يترجم إلى زيادة قدرها 3.5 أضعاف في القدرة على البقاء على قيد الحياة بشكل عام. ونتيجة لذلك، أظهر نظام التوصيل الفموي المقترح إمكانات واعدة كمضيف حي لتوصيل لقاح الجهاز الهضمي. يتم حاليًا إجراء المزيد من الدراسات التي تشمل اختبارات البقاء على قيد الحياة في الجهاز الهضمي وتحصين الفئران لتقييم فعالية نظام التوليد الفموي الجديد هذا مقارنة بالطرق الوريدية.

Translated Description (French)

L'administration du vaccin par voie orale est préférable aux voies parentérales en raison de la facilité d'administration. À ce jour, la plupart des vaccins oraux disponibles comprennent des agents pathogènes vivants atténués par opposition aux vaccins à base de peptides en raison de leur faible biodisponibilité dans le tractus gastro-intestinal (GI). Au fil des ans, les véhicules d'administration de peptides à base de probiotiques comprenant des bactéries lactiques telles que Lactococcus lactis sont apparus comme une alternative intéressante en raison de son statut généralement reconnu comme sûr (GRAS), d'un génome entièrement séquencé, d'un temps de colonisation intestinale transitoire et d'une usine cellulaire efficace pour la production de protéines hétérologues. Cependant, sa capacité de survie à travers le tractus gastro-intestinal est faible, de meilleures approches d'administration sont donc explorées pour améliorer sa biodisponibilité. Dans cette étude, nous utilisons l'incorporation d'un film mucoadhésif à double couche composé d'alginate de sodium et d'un film Lycoat RS 720 comme couche interne. Le film formulé présente de bonnes propriétés mécaniques de résistance à la traction et d'allongement en pourcentage pour la manipulation et la manipulation avec un rendement de piégeage de 93,14±2,74 %. Le film mucoadhésif formulé est ensuite chargé dans des capsules de gélatine avec un revêtement externe entérique Eudragit L100-55 capable d'une dégradation dépendante du pH au-dessus de pH 5,5 pour protéger contre la digestion gastrique. Le produit final et les témoins non protégés ont été soumis à des digestions gastro-intestinales simulées in vitro pour évaluer leur survie. Le produit a démontré une protection améliorée avec une augmentation de 69,22±0,67% (gastrique) et 40,61±8,23% (intestinale) de survie par rapport aux témoins non protégés après 6 heures de digestion séquentielle. Cela se traduit par une augmentation de 3,5 fois de la survie globale. Pour cette raison, le système d'administration orale proposé a montré un potentiel prometteur en tant qu'hôte d'administration de vaccin gastro-intestinal vivant. D'autres études impliquant la survie gastro-intestinale in vivo et des tests d'immunisation des souris sont actuellement menées pour évaluer l'efficacité de ce nouveau système d'administration orale par rapport aux voies parentérales.

Translated Description (Spanish)

La administración de la vacuna por vía oral es preferible a las vías parenterales debido a la facilidad de administración. Hasta la fecha, la mayoría de las vacunas orales disponibles comprenden patógenos vivos atenuados en oposición a las vacunas basadas en péptidos debido a su baja biodisponibilidad dentro del tracto gastrointestinal (GI). A lo largo de los años, los vehículos de administración de péptidos basados en probióticos que comprenden bacterias del ácido láctico como Lactococcus lactis se han convertido en una alternativa interesante debido a su estado generalmente reconocido como seguro (GRAS), un genoma completamente secuenciado, tiempo de colonización intestinal transitorio y es una fábrica celular eficiente para la producción de proteínas heterólogas. Sin embargo, su capacidad de supervivencia a través del tracto gastrointestinal es baja, por lo que se están explorando mejores enfoques de administración para mejorar su biodisponibilidad. En este estudio, empleamos la incorporación de una película mucoadhesiva de doble recubrimiento que consiste en alginato de sodio y película Lycoat RS 720 como recubrimiento interno. La película formulada exhibe buenas propiedades mecánicas de resistencia a la tracción y porcentaje de alargamiento para manipulación y manejo con un rendimiento de atrapamiento de 93.14±2.74%. La película mucoadhesiva formulada se carga posteriormente en cápsulas de gelatina con un recubrimiento entérico externo Eudragit L100-55 capaz de una descomposición dependiente del pH por encima de pH 5,5 para proteger contra la digestión gástrica. El producto final y los controles no protegidos se sometieron a digestiones gastrointestinales simuladas in vitro para evaluar su capacidad de supervivencia. El producto demostró una mayor protección con un aumento de 69.22±0.67% (gástrico) y 40.61±8.23% (intestinal) de supervivencia en comparación con los controles sin protección después de 6 horas de digestión secuencial. Esto se traduce en un aumento de 3,5 veces en la capacidad de supervivencia general. Debido a esto, el sistema de administración oral propuesto ha mostrado un potencial prometedor como huésped de administración de vacunas gastrointestinales vivas. Actualmente se están llevando a cabo más estudios que involucran pruebas de supervivencia gastrointestinal in vivo e inmunización de ratones para evaluar la eficacia de este novedoso sistema de administración oral en comparación con las vías parenterales.

Files

journal.pone.0219912&type=printable.pdf

Files (1.2 MB)

⚠️ Please wait a few minutes before your translated files are ready ⚠️ Note: Some files might be protected thus translations might not work.
Name Size Download all
md5:cf6bd19fbae7da00aba8bc51146bc765
1.2 MB
Preview Download

Additional details

Additional titles

Translated title (Arabic)
تعزيز قدرة الجهاز الهضمي على البقاء على قيد الحياة من اللاكتوكوكوس اللاكتيس المؤتلف باستخدام نهج فيلم لاصق مخاطي مزدوج المغلفة
Translated title (French)
Amélioration de la survie gastro-intestinale de Lactococcus lactis recombinant en utilisant une approche de film mucoadhésif à double revêtement
Translated title (Spanish)
Supervivencia gastrointestinal mejorada de Lactococcus lactis recombinante utilizando un enfoque de película mucoadhesiva de doble recubrimiento

Identifiers

Other
https://openalex.org/W2963389707
DOI
10.1371/journal.pone.0219912

Is supplement to
https://openalex.org/W4387309765 (Other)
https://openalex.org/W4382049917 (Other)
https://openalex.org/W3212748360 (Other)
https://openalex.org/W2891813566 (Other)
https://openalex.org/W2742359273 (Other)
https://openalex.org/W2415650488 (Other)
https://openalex.org/W2119167209 (Other)
https://openalex.org/W1727598680 (Other)
https://openalex.org/W1559765718 (Other)
https://openalex.org/W153858581 (Other)

GreSIS Basics Section

Is Global South Knowledge
Yes
Country
Malaysia

References

  • https://openalex.org/W1985741081
  • https://openalex.org/W1996187271
  • https://openalex.org/W2001150237
  • https://openalex.org/W2003562860
  • https://openalex.org/W2004382947
  • https://openalex.org/W2007531819
  • https://openalex.org/W2010504986
  • https://openalex.org/W2019031331
  • https://openalex.org/W2021896114
  • https://openalex.org/W2033025383
  • https://openalex.org/W2047286887
  • https://openalex.org/W2062363671
  • https://openalex.org/W2081170911
  • https://openalex.org/W2083407939
  • https://openalex.org/W2083424039
  • https://openalex.org/W2100791996
  • https://openalex.org/W2105046665
  • https://openalex.org/W2394838131
  • https://openalex.org/W2419293159
  • https://openalex.org/W2472835770
  • https://openalex.org/W2553194385
  • https://openalex.org/W2781844493