Melkesyrebakterier som basis for slimhinnevaksiner

Melkesyrebakterien Lactobacillus plantarum egner seg som vektor for antigener fra patogene mikroorganismer og er en god kandidat for utvikling av bakteriebaserte slimhinnevaksiner. Dette er hovedresultatene i en doktoravhandling fra NMBU.

Melkesyrebakterier som basis for slimhinnevaksiner

Spredning av infeksjonssykdommer hindres best gjennom vaksinasjon. Vaksiner som administreres via slimhinner kan være bedre enn tradisjonelle vaksiner fordi slimhinneoverflater er inngangsport for mange sykdomsfremkallende mikroorganismer (patogener), og lokal immunisering kan stoppe infeksjonen i startfasen.

Bruk av bakterier som vektorer for levering av antigener til slimhinner er lovende. Melkesyrebakterier er særlig interessante fordi de er harmløse, enkle å dyrke og lette å modifisere genetisk. I tillegg har de egenskaper som påvirker immunsystemet, spesielt bakterier i slekten Lactobacillus.

Flere Lactobacillus-arterkan øke immunresponsen (adjuvanseffekt) mot et antigen bakterien produserer. Lactobacillus plantarum har denne egenskapen og er derfor egnet for utvikling av mikrobielle slimhinnevaksiner.

Slimhinnevaksiner basert på Lactobacillus plantarum
Målet med Katarzyna Kuczkowskas doktorgradsarbeid var å lage slimhinnevaksiner med L. plantarum som leveringsvektor. L. plantarum ble genetisk modifisert slik at den produserte heterologe proteiner (proteiner fra andre bakterier) som ble spesifikt festet ulike steder på bakterieoverflaten.

Alle de heterologe proteinene som skulle produseres i L. plantarum, hadde som mål å stimulere immunsystemet på ulike måter: spesifikk binding til dendrittiske celler (en type immunceller), rekruttere immunceller dit hvor en immunrespons ønskes, eller framprovosere en antigenspesifikk immunrespons. Kuczkowska benyttet antigener fra Mycobacterium tuberculosis som forårsaker tuberkulose og Chlamydia trachomatis som er årsak til seksuelt overførte infeksjoner.

Det ble benyttet flere ulike strategier for å feste målproteinet til cellemembranen eller celleveggen. Alle rekombinante bakterievarianter ble først karakterisert med hensyn på cellevekst, samt produksjon av målproteinet og overflateeksponering av dette. Deretter ble det utført funksjonelle studier av de rekombinante Lactobacillus-stammene både in vitro og in vivo.

L. plantarum med antigener fra patogene bakterier forsøkt som slimhinnevaksine til mus
I museforsøk ble L. plantarum som produserer antigener fra M. tuberculosis og C. trachomatis undersøkt som potensiell slimhinnevaksine.

Mus ble vaksinert via munn og nese med L. plantarum som produserer M. tuberculosis-antigen og via nesen med bakterier som produserer C. trachomatis-antigen. Resultatene fra dyreforsøkene viste at rekombinante bakterier var i stand til å indusere spesifikke immunresponser mot tuberkulose og klamydia i mus, og immuniseringen var vellykket.

Doktoravhandlingen beskriver fremgang i utvikling av L. plantarum som vektor for levering av antigener til slimhinner.

Arbeidet viste vellykket feste av funksjonelle proteiner på bakteriens overflate og lovende responser ble observert. Resultatene viste ingen tydelig trend for hvilken festestrategi som er best, og det var også festeavhengige variasjoner i produksjonen av heterologe proteiner. Det er videre nødvendig med en sterkere immunrespons mot de rekombinante L. plantarum-stammene. Selv om forbedringer er helt nødvendige, er arbeidet et lovende steg mot Lactobacillus-baserte slimhinnevaksiner, særlig vaksiner mot tuberkulose og klamydia.

Det hører til saken at L. plantarum er en trygg bakterie som blant annet forekommer i fermenterte matvarer. Og når en Lactobacillus-basert vaksine en gang er på plass, vil den være billig og enkel å produsere, lagre og administrere.

Katarzyna Kuczkowska disputerer 13. januar 2017 for graden ph.d. ved NMBU – Norges miljø- og biovitenskapelige universitet med avhandlingen "Development of Lactobacillus plantarum as a potential vehicle for delivery of antigens to mucosal sites".

Published 9. February 2017 - 8:48 - Updated 23. mai 2017 - 19:09