Oral immunization with recombinant Lactococcus lactis confers protection against respiratory pneumococcal infection

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Abstract:

In the present work, we evaluated if oral immunization with the pneumococcal protective protein A (PppA), expressed in the cell wall of Lactococcus lactis (L. lactis PppA+), was able to confer protective immunity against Streptococcus pneumoniae. Mice were immunized orally with L. lactis PppA+ for 5 consecutive days. Vaccination was performed one (nonboosted group) or 2 times with a 2 week interval between each immunization (boosted group). Oral priming with L. lactis PppA+ induced the production of anti-PppA IgM, IgG, and IgA antibodies in serum and in bronchoalveolar (BAL) and intestinal (IF) lavage fluids. Boosting with L. lactis PppA+ increased the levels of mucosal and systemic immunoglobulins. Moreover, the avidity and the opsonophagocytic activity of anti-PppA antibodies were significantly improved in the boosted group. The presence of both IgG1 and IgG2a anti-PppA antibodies in serum and BAL and the production of both interferon  and interleukin-4 by spleen cells from immunized mice indicated that L. lactis PppA+ stimulated a mixture of Th1 and Th2 responses. The ability of L. lactis PppA+ to confer cross-protective immunity was evaluated using challenge assays with serotypes 3, 6B, 14, and 23F. Lung bacterial cell counts and hemocultures showed that immunization with L. lactis PppA+ improved resistance against all the serotypes assessed, including serotype 3, which was highly virulent in our experimental animal model. To our knowledge, this is the first demonstration of protection against respiratory pneumococcal infection induced by oral administration of a recombinant lactococcal vaccine.

Dans le travail présenté ici, nous avons déterminé si l’immunisation orale avec la protéine protectrice du pneumocoque A (PppA), exprimée dans la paroi cellulaire de Lactococcus lactis (L. lactis PppA+), pouvait conférer une immunité protectrice contre Streptococcus pneumoniae. Des souris ont été immunisées oralement avec L. lactis PppA+ pendant 5 jours consécutifs. La vaccination a été réalisée une ou 2 fois, à 2 semaines d’intervalle entre chaque immunisation le cas échéant (groupes respectivement sans rappel et avec rappel). La sensibilisation active orale avec L. lactis PppA+ a induit la production d’anticorps anti-PppA de type IgM, IgG et IgA dans le sérum ainsi que dans les liquides de lavage bronchoalvéolaire (BAL) et intestinal (IF). Le rappel avec L. lactis PppA+ a augmenté les niveaux d’immunoglobulines muqueuses et systémiques. Qui plus est, l’avidité et l’activité d’opsonisation-phagocytose des anticorps anti-PppA étaient significativement améliorées chez le groupe avec rappel. La présence d’IgG1 et d’IgG2a anti-PppA dans le sérum et le BAL, et la production d’IFN- et d’IL-4 par les cellules de la rate des souris immunisées ont indiqué que L. lactis PppA+ a stimulé une réponse mixte Th1 et Th2. La capacité de L. lactis PppA+ à conférer une immunité protectrice croisée a été évaluée par des tests de provocation avec les sérotypes 3, 6B, 14 et 23F. Les décomptes des cellules bactériennes pulmonaires et les hémocultures ont montré que l’immunisation avec L. lactis PppA+ a amélioré la résistance envers tous les sérotypes évalués, y compris le sérotype 3 hautement virulent dans notre modèle animal expérimental. À notre connaissance, il s’agit de la première démonstration d’une protection contre une infection respiratoire à pneumocoque induite par l’administration orale d’un vaccin lactocoque recombinant.

Document Type: Research Article

Publication date: October 1, 2008

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  • Published since 1954, this monthly journal contains new research in the field of microbiology including applied microbiology and biotechnology; microbial structure and function; fungi and other eucaryotic protists; infection and immunity; microbial ecology; physiology, metabolism and enzymology; and virology, genetics, and molecular biology. It also publishes review articles and notes on an occasional basis, contributed by recognized scientists worldwide.
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