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PhD Top Stories - Vaccino contro Shigella flexneri: due approcci a confronto nei topi

16 Novembre, 2021

Maria Michelina Raso, Corso di Dottorato in Biomedicina molecolare

GMMA e Glicoconiugati: due approcci a confronto nei topi per lo sviluppo di un vaccino contro Shigella flexneri sierotipo 6

Le infezioni da Shigella sono una delle principali cause di diarrea in tutto il mondo. Lo studio Global Burden of Disease del 2016 stima circa 270 milioni di casi e 212,000 morti totali all’anno, di cui il 30 % sono bambini al di sotto dei cinque anni di età, in particolare nei paesi in via di sviluppo. Esistono quattro diverse specie di Shigella e più di 50 sierotipi diversi; tra queste, S. sonnei e S. flexneri sono quelle predominanti e la loro prevalenza varia da paese a paese, nel tempo e con lo sviluppo economico. Attualmente non ci sono vaccini disponibili e il drammatico aumento della resistenza antibiotica evidenzia la necessità dello sviluppo di vaccini contro Shigella. L’antigene-O (OAg) sierotipo-specifico del lipopolisaccaride di Shigella è il componente chiave per la protezione immunitaria e, di conseguenza, molti vaccini in sviluppo si basano su questa molecola. L’OAg di S. flexneri 6, uno dei sierotipi prevalenti nei paesi poveri, è costituito da un polisaccaride lineare [?2)-a-L-RhapIII-(1?2)-a-L-RhapII-(1?4)-ß-D-GalpA-(1?3)-ß-D-GalpNAc-(1?], con RhaIII variabilmente O-acetilato in posizione 3 o 4. La biosintesi dell’OAg dipende dalla via Wzx/Wzy e comporta una prima fase di polimerizzazione durante la quale la lunghezza della catena dell’OAg è regolata dalle proteine Wzz, responsabili della particolare lunghezza dei polisaccaridi. L’unità ripetitiva dell’OAg può anche essere polimerizzata in una capsula di gruppo 4 (G4C) quando è presente l’operone G4C, oltre al cluster di geni wzx-wzy.

La tecnologia meglio conosciuta ed usata per lo sviluppo di vaccini basati sull’OAg si basa sulla sintesi di glicoconiugati. Questa tecnologia consiste nel legare il polisaccaride (PS) ad un’appropriata proteina di trasporto; il glicoconiugato ottenuto modifica il PS da una forma T-indipendente a T-dipendente, in grado di indurre una memoria immunologica e rendere il vaccino efficace anche nei neonati. Recentemente, le tecnologia Generalized Modules for Membrane Antigens (GMMA) è stata proposta come una tecnica alternativa al tradizionale vaccino glicoconiugato. Le GMMA sono vescicole della membrana esterna rilasciate naturalmente da batteri Gram-negativi geneticamente ingegnerizzati, in cui l’OAg è esposto nel suo contesto naturale. I batteri vengono mutati in modo da aumentare la formazione delle vescicole, tramite la delezione del gene tolR, e ridurre la potenziale reattogenicità, solitamente tramite la riduzione delle catene aciliche nella struttura del lipide A attraverso la delezione dei geni htrB, msbB o pagP.

In questo studio, le due tecnologie sono state messe a confronto per la preparazione di un vaccino contro S. flexneri 6. Sono state messe a punto strategie genetiche per la produzione di GMMA, approcci di coniugazione per legare l’OAg alla proteina di trasporto CRM197 e tutti i metodi analitici per la caratterizzazione completa del candidato vaccino. In uno studio di immunogenicità nei topi, è stato dimostrato che le GMMA inducono livelli di IgG anti-OAg più alti rispetto ai glicoconiugati quando somministrati senza l’adiuvante, dati confermati anche dall’abilità dei sieri di uccidere il batterio. In presenza dell’adiuvante, i glicoconiugati inducono livelli di IgG anti-OAg più alti rispetto alle GMMA, ma i rispettivi sieri hanno simile capacità battericida (Figure 2). GMMA e glicoconiugati inducono una risposta persistente nei topi fino a 98 giorni dopo la prima iniezione.

I glicoconiugati sono una tecnica ben consolidata per la produzione di vaccini batterici, ma può essere costosa, soprattutto quando sono richieste delle preparazioni con più componenti. Le GMMA sono una strategia molto promettente per lo sviluppo di un vaccino contro Shigella, in quanto hanno simile immunogenicità ma un processo di produzione più semplice e meno costoso (Kis et al., 2019). 

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