Development of a multicomponent immunogen to control infections caused by Staphylococcus aureus

Fil: Pujato, Nazarena. Universidad Nacional del Litoral. Facultad de Bioquímica y Ciencias Biológicas; Argentina.La mastitis bovina es una inflamación de las glándulas mamarias que causa grandes pérdidas económicas en el sector lácteo. Staphylococcus aureus (S. aureus) es el principal causante de mastitis en Argentina. Debido a la ineficacia de los programas de control, surge como objetivo de esta tesis desarrollar una vacuna multicomponente contra la mastitis bovina causada por Staphylococcus aureus (S. aureus), principal causante de mastitis en Argentina. Se seleccionaron diferentes moléculas bacterianas involucradas en etapas sucesivas de la infección: las proteínas recombinantes ClfA, FnBPA, IsdH, Btox y los polisacáridos capsulares purificados CP5, CP8. Estas se formularon con el adyuvante de nueva generación ISCOMATRIX, ampliamente descripto por su capacidad de estimular respuestas inmunes robustas en diferentes modelos animales. La inmunización de novillas preñadas generó altos niveles de IgGtotal, IgG1 and IgG2 en sangre y leche durante los primeros meses posteriores al parto, el período de mayor susceptibilidad a las infecciones bacterianas. Estos anticuerpos fueron capaces de neutralizar los antígenos blanco, de reducir significativamente la internalización de S. aureus a células MAC-T y de promover la fagocitosis. Sin embargo, queda por definir la contribución de CP5 y CP8 en la inmunidad generada por la vacuna. Estos resultados sugieren que la inmunización de bovinos contibuiría a inhibir distintas etapas de la infección, impidiendo la invasión de la glándula mamaria, reduciendo el daño al huésped y promoviendo la eliminación de la bacteria. Esta vacuna es un candidato prometedor que merece continuar siendo evaluada para determinar su efectividad contra la mastitis causada por S. aureus.Bovine mastitis is a mammary gland inflammation, causing major economic losses to producers and dairy industry. Shortcomings in control programs have encouraged the development of vaccines against the disease. The aim of this thesis was to develop a multicomponent vaccine against bovine mastitis caused by Staphylococcus aureus (S. aureus), the main causative agent of mastitis in Argentina. This work included the production of each antigen, assessment of their immunogenicity in mice and evaluation of the multicomponent vaccine in heifers. Formulation included different bacterial antigens involved in successive steps of the infection: the recombinant proteins ClfA, FnBPA, IsdH, Btox and the purified capsular polysaccharides CP5, CP8. Since subunit vaccines are poor immunogens, selection of an appropriate adjuvant is crucial. Here, we used a new generation adjuvant, ISCOMATRIX, widely report to trigger robust immune responses in different animal models. Immunization of pregnant heifers generated high levels of IgGtotal, IgG1 and IgG2 in blood and milk during the first months post-calving, the most susceptible period to acquire bacterial infections. Humoral response effectively neutralized each vaccine target, significantly reduced S. aureus internalization into MAC-T cells and promoted phagocytosis. However, the contribution of CP5 and CP8 to vaccine-induced immunity remains to be tested.These results suggest that immunization of heifers might inhibit different stages of bacterial infection, through inhibiting mammary gland invasion, reducing host damage and promoting bacteria elimination. The vaccine is a valuable candidate that merits further experimental challenges to determine its effectiveness against S. aureus infections.Fondo Nacional de Ciencia y TécnicaConsejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnica