Application of mesoporous silica as a vaccine adjuvant in the outer membrane vesicles vaccination of Neisseria meningitidis

Orientador: Marcelo LancellottiDissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de BiologiaResumo: Vesículas da membrana externa ou outer membrane vesicles (OMV) são nanopartículas liberadas no meio de cultura durante o crescimento bacteriano resultantes de evaginações da membrana externa. A OMV é composta por antígenos presentes na membrana externa bacteriana, como porinas e lipo-oligossacarídeos - LOS, proporcionando a estas estruturas um efeito imuno-estimulatório, sendo alvo potencial para a produção de vacinas. Este trabalho teve como objetivo analisar a utilização de OMV de Neisseria meningitidis IAL 2443, linhagem pertencente ao sorogrupo B causadora de meningites no estado de São Paulo, com nanopartículas de sílica mesoporosa SBA-15 e SBA-16 no processo de imunização vacinal. Utilizou-se o processo fermentativo em estado semi-sólido para o crescimento bacteriano e um processo de ultracentrifugação para isolamento da OMV. Comparou-se a produção de OMV de linhagens de N. meningitidis selvagens IAL 2443 e C2135 e mutante knock-out para o gene responsável pela produção de pilina - C2135_pilE. A atividade imunológica foi verificada por meio da imunização em camundongos Swiss e a verificação da citotoxicidade foi realizada em cultura celular utilizando células VERO e NHI 3T3. Os resultados mostraram que as diferentes linhagens de N. meningitidis possuem cinéticas de produção de OMVs distintas em tempo e quantidade. A não expressão de pilE também afeta a cinética da produção dessas estruturas. O uso de adjuvantes de sílica mesoporosa SBA- 15 e SBA- 16 com a OMV IAL 2443 aumenta o reconhecimento pelo sistema imunológico, consequentemente elevando o número de anticorpos específicos frente a mesma cepa bacteriana e a outras linhagens do mesmo sorotipo e sorotipos diferentes. O teste de citotoxicidade em células VERO e NHI 3T3 demonstrou inocuidade nas preparações com SBA- 15 e SBA- 16, atestando a segurança no uso destas preparações como adjuvantes vacinais. O estudo demonstrou que a metodologia utilizada para produção de OMV é vantajosa do ponto de vista quantitativo e econômico e o uso de SBA- 15 e SBA- 16 apresenta potencial como adjuvante em vacinas baseadas em OMVAbstract: Outer membrane vesicles or OMV are nanoparticles released into the culture medium during bacterial growth resulting from evaginations of the outer membrane. The OMV consists of antigens present in the bacterial outer membrane, like porins and lipooligosaccharides - LOS, these structures provide an immuno-stimulatory effect, and potential target for vaccine production. This study aimed to analyze the use OMV of Neisseria meningitidis IAL2443, belonging to serogroup B strain causing meningitis in São Paulo, as vaccine using the mesoporous silica SBA-15 and SBA-16 in the immunization process. Fermentation process was used in semi-solid state for bacterial growth and a process of ultracentrifugation for the isolation these OMV. It was compared to OMV production of strains of N.meningitidis strains IAL 2443 and C2135, and knock-out mutant for the gene responsible for producing pilin - C2135_pilE. The immunological activity was measured by immunization in Swiss mice and verification of cytotoxicity was performed in cell culture using VERO cells and NIH 3T3. The results showed that different strains of N. meningitidis have OMVs kinetics of production of different time and quantity. The expression does not pile also affects the kinetics of production of these structures. The use of adjuvants mesoporous silica SBA-15 and SBA-16 with the IAL2443 OMV increases the recognition by the immune system, thus bringing the number of specific antibodies against the same bacterial strain and other strains of the same serotype and different serotypes. The cytotoxicity test in NIH 3T3 cells showed VERO and safety in preparation adjuvanted with SBA-15 and SBA-16, confirming the safe use of these preparations as vaccine adjuvants. The study showed that the methodology used for the production of OMV is advantageous from the point of view of quantity and cost and use of SBA-15 and SBA-16 has potential as an adjuvant in vaccines based on OMVMestradoBioquimicaMestre em Biologia Funcional e Molecula