Development of a schistosomiasis vaccine platform using attenuated «Salmonella typhimurium» to deliver recombinant «Schistosoma mansoni» Cathepsin B

Schistosomiasis is both the most important water-borne and helminth mediated disease in regardto public health, and according to latest estimates, 300 million people are infected worldwide. Thisdisease, caused by several members of the genus Schistosoma, is in desperate need of innovativeprevention strategies. Concern is rising due to near exclusive reliance on drug treatment withpraziquantel, a treatment against which resistance has been shown. The battle againstschistosomiasis stands on precarious footing. The absence of treatment risks severe mortality andmorbidity through chronic organ failure and increased cancer development. Acknowledging thestate of public health care in countries most prevalently affected by schistosomiasis, the best planof action is one of prevention delivered through an effective vaccine. Due to the vaccine challenge,the WHO Special Programme for Research and Training in Tropical Diseases (TDR/WHO)committee has set the good antigen threshold at 40% protection. Our own adjuvanted Schistosomamansoni Cathepsin B intramuscular vaccine has already shown promise as a potent immunestimulant, offering significant protection (60%) against infection in mice. To further improve onthis, we propose to combine the protective capabilities of Sm-Cathepsin B with Salmonellatyphimurium strain YS1646 as an delivery vector. YS1646 is an attenuated bacterial strain provento be safe in humans through phase I trials. We have cloned 13 expression vectors for the purposeof expressing Sm-Cathepsin B and individually transformed them into YS1646. With theserecombinant strains, we have been able to establish expression of Sm-Cathepsin B from three ofthese constructs in axenic culture as well as during in vitro infection. YS1646 acts as an oraldelivery system for Sm-Cathepsin B, expressing the antigen locally at the intestinal mucusmembrane through type-III secretion systems. Gut targeted immunity against Schistosomamansoni is expected to offer significant protection. With an oral delivery method, well suited forundeveloped regions endemic with schistosomiasis, we expect to be able to develop an effectiveand feasible vaccine to combat this neglected tropical disease. After preliminary studies in micethe vaccine candidates were unable to demonstrate significant reductions in either parasite wormor egg burden. Though statistical power was severaly limited due to the use of a compromisedparasite supply. Further more, a humoral IgG antibody response elicited as a result of vaccinationcould be detected against whole-cell Salmonella antigen, however none was found with specificitytoward Sm-Cathepsin B. Continued investigation will be required in order to corroborate theseresults and adapt the vaccine for further exploration into protection studies.La schistosomiase est à la fois la plus importante maladie transmise par l'eau et helminthique enmatière de santé publique. Selon les dernières estimations, 300 millions de personnes sontinfectées dans le monde entier. Cette maladie, causée par plusieurs membres du genreSchistosoma, a désespérément besoin de stratégies de prévention novatrices. L'inquiétudeaugmente en raison d'une dépendance presque exclusive au traitement médicamenteux avecpraziquantel, un traitement contre lequel la résistance a été démontrée. La lutte contre laschistosomiase repose sur une base précaire. L'absence de traitement risque une mortalité et unemorbidité sévères dû à une insuffisance organique chronique et à une augmentation dudéveloppement du cancer. Reconnaissant l'état des soins de santé publics dans les pays les plusfréquemment touchés par la schistosomiase, le meilleur plan d'action est celui de la prévention parun vaccin efficace. En raison du défi du vaccin, le comité spécial de l'OMS pour la recherche et laformation dans les maladies tropicales (TDR / OMS) a fixé le seuil efficace d'antigène à uneprotection de 40%. Notre propre vaccin intramusculaire de Schistosoma mansoni Cathepsin B avecadjuvant est prometteur en tant que stimulant immunitaire puissant, offrant une protectionsignificative (60%) contre une infection chez la souris. Pour améliorer encore cela, nous proposonsde combiner les capacités de protection de Sm-Cathepsin B avec la souche YS1646 de Salmonellatyphimurium en tant que vecteur de livraison. YS1646 est une souche bactérienne atténuée prouvéepour être sécuritaire chez l'humain en essais cliniques de phase I. Nous avons cloné 13 vecteursd'expression dans le but d'exprimer Sm-Cathepsine B et les avons transformés individuellementdans YS1646. Avec ces souches recombinantes, nous avons pu établir l'expression de Sm-Cathepsine B à partir de trois de ces constructions dans une culture axénique ainsi que lors d'uneinfection in vitro. YS1646 agit comme un système de distribution orale pour la Sm-Cathepsine B,exprimant l'antigène localement à la membrane du mucus intestinal par des systèmes de sécrétionde type III. L'immunité ciblée dirigée contre Schistosoma mansoni devrait offrir une protectionimportante. Avec une méthode de livraison par voie orale, bien adapté aux régions nondéveloppées endémiques à la schistosomiase, nous prévoyons pouvoir développer un vaccinefficace et réalisable pour lutter contre cette maladie tropicale négligée. Après des étudespréliminaires chez la souris, les candidats vaccinés n'ont pas été en mesure de démontrer desréductions significatives du virus du parasite ou du fardeau des oeufs. Cependant, le pouvoirstatistique est sévèrement limité en raison d’une limitation en parasite imprévue. En outre, uneréponse humorale à l'anticorps IgG provoquée par la vaccination pourrait être détectée contrel'antigène de Salmonella à cellules entières, mais aucune n'a été trouvée avec spécificité vis-à-visde la Sm-Cathepsine B. Une étude future sera nécessaire afin de corroborer ces résultats etd'adapter vaccin pour une exploration plus poussée des études de protection