Development of vaccines and antibody-based therapies against Streptococcus pneumoniae using conserved antigens

Trotz der Verfugbarkeit von Antibiotika und Impfstoffen, die auf Polysacchariden basieren, bleibt S. pneumoniae weltweit die Hauptursache fur Pneumonie. Obwohl die momentan verfugbaren konjugierten Impfstoffe Wirksamkeit gegen die vom Impfstoff gedeckten Serotypen gezeigt haben, gibt es Nachteile, die solche auf Polysacchariden basierende Impfstoffe mit sich bringen und daher gibt es einen dringenden Bedarf an Alternativen. Zwei vielversprechende Kandidaten, StkP und PcsB, wurden mittels ANTIGENome Technologie fur einen Protein-basierten Impfstoff gegen Pneumococcus identifiziert. StkP, eine eukaryotische Typ Serin/Threonin Proteinkinase, scheint eine regulatorische Rolle in der Gentranskription zu spielen. Um mehr uber die Interaktionspartner von StkP zu erfahren, fuhrten wir Microarray Analysen mit 2 Stammen durch, TIGR4 (Serotype T4) und PJ1324 (Serotype 6B) um den Wildtyp-Stamm und den Δstkp-Stamm zu vergleichen. Wir konnten bestatigen, dass StkP eine Schlusselfunktion im Zellzyklus der Pneumococcen spielt, indem die Expression einiger wichtiger Genprodukte reguliert wird, obwohl die Effekte der regulatorischen Funktion zu einem grosen Ausmas vom genetischen Hintergrund abhangig zu sein scheint. PcsB ist eine vorausgesagte Murein Hydrolase und ist wahrend der Infektion im Menschen ein immundominantes Antigen. Die Microarray Analysen bei Vergleich von Wildtyp und ΔpcsB Stammen in 2 verschiedenen genetischen Hintergrunden (TIGR4 und 6B) ergaben, dass der Unterschied grostenteils ein erhohtes Transkriptionslevel zweier LysM Domanenproteine ist, welche eine Rolle im Zellwandmetabolismus spielen. Die starke Hochregulation in deren Expression reprasentiert moglicherweise einen Kompensationsmechanismus fur Bakterien, denen das PcsB Protein fehlt. Es gab nur wenige Gene die zu einem geringeren Ausmas (2-10 fach) betroffen waren. Diese Resultate deuten darauf hin, dass das Fehlen der PcsB Expression, eine sehr selektive Veranderung in der globalen Transkription zur Folge hat. Drei zusatzliche Impfstoffkandidaten, identifziert mittels ANTIGENome Technologie, wurden analysiert: SP2027, SP0609 und SP2194. Immunisierung mit diesen 7 Proteinen schutzt Mause im Sepsis-Modell und zwei Pneumonia-Modellen gegen verschiedene S. pneumoniae Serotypen. Weiters zeigte die Mutante ΔSP2027 eine verringerte Virulenz und die Mutante ΔSP0609 hatte eine reduzierte Affinitat zu eukaryotischen Zellen. Aufgrund seiner Rolle in der Adhasion, konnte SP0609 als Impfstoffkandidat berucksichtigt werden. Antikorper spezifisch fur SP0609 konnten die intranasale Kolonisierung durch S. pneumoniae und weiters die Invasion des Wirtes verhindern. Da Impfstoff induzierte Protektion gegen spezifische Mikroben Wochen braucht, um sich zu entwickeln, ist passive Immunisierung unverzichtbar wenn akute Protektion und Behandlung erforderlich ist. Um eine auf Antikorper basierende Therapie zu entwickeln, haben wir neben PspA und SP1650 monoklonale Maus Antikorper gegen funf Antigene generiert, und diese auf ihre anti-infektiose Wirkung in in vitro und in vivo Experimenten getestet. Von den getesteten Antigen-spezifischen Antikorpern, zeigte nur einer, namlich anti-PspA, Kreuzprotektion bei der Verwendung unterschiedlicher Stamme. Die anti-PspA monoklonalen Antikorper zeigten ein starkes positives Signal in Experimenten zur Oberflachenfarbung und in Opsonophagocytose-Killing Assays. Mit einem auf Protein basierenden Impfstoff, welcher vor Infektionen, hervorgerufen durch alle Serotypen bei sowohl Alteren als auch Kindern schutzen soll, und mit effektiven monoklonalen Antikorpern zur passiven Immunisierung im Falle eines akuten Notfalles, hoffen wir in der Zukunft die rund 1.5 Millionen Todesfalle weltweit verursacht durch Pneumococcen, zu verringern.