Evidências epidemiológica e imunológica sugerem que o desenvolvimento da imunidade natural contra doença meningocócica pode está associado com a reação cruzada de antígenos em comuns com Neisseria meningitidis e outras bactérias comensais, como Neisseria lactamica. O Objetivo deste trabalho foi de investigar a imunogenicidade de antígenos de vesículas de membrana externa (OMV) de N. lactamica, com ou sem a presença de Bordetella pertussis (BP), utilizada como adjuvante. Grupos de camundongos neonatos da linhagem BALB/c foram imunizados com antígenos de N. lactamica. Os resultados de nossos estudos mostraram o predomínio de altos títulos de anticorpos dos isótipos IgG e IgM com alta e intermediária avidez, depois das imunizações pela via (i.n) com N. lactamica. A análise do soro por immunoblot mostrou proteínas com reatividade cruzada entre as espécies do gênero Neisseria e os anticorpos monoclonais utilizados neste trabalho. Estes resultados sugerem que antígenos de N. lactamica e N. meningititdis em comum, possam ser importantes na imunidade natural contra doença meningocócica, e no desenvolvimento de vacina. / Immunological and epidemiological evidences suggest that the development of natural immunity to meningogoccal disease may be associated with crossreactive antigens together with Neisseria meningitidis and other commensal bacteria, like Neisseria lactamica. The present study aimed to investigate the immunogenicity of antigens of outer membrane vesicles (OMV) of N. lactamica with or without the presence of Bordetella pertussis (BP) used as an adjuvant. Groups of neonate BALB/c mice were immunized intranasally antigens of N. lactamica. The results of our studies showed the predominance of high titers of antibodies of IgG and IgM isotipes with high and intermediate avidity after intranasal immunization with N. lactamica. Immunoblot analysis of serum showed cross-reactivity proteins between the species of the gender Neisseria and the monoclonal antibodies used in this study. These results suggest that antigens of N. lactamica and N. meningitidis in common may be important in natural immunity against meningogoccal disease and in the development of vaccine.

Evidências epidemiológica e imunológica sugerem que o desenvolvimento da imunidade natural contra doença meningocócica pode está associado com a reação cruzada de antígenos em comuns com Neisseria meningitidis e outras bactérias comensais, como Neisseria lactamica. O Objetivo deste trabalho foi de investigar a imunogenicidade de antígenos de vesículas de membrana externa (OMV) de N. lactamica, com ou sem a presença de Bordetella pertussis (BP), utilizada como adjuvante. Grupos de camundongos neonatos da linhagem BALB/c foram imunizados com antígenos de N. lactamica. Os resultados de nossos estudos mostraram o predomínio de altos títulos de anticorpos dos isótipos IgG e IgM com alta e intermediária avidez, depois das imunizações pela via (i.n) com N. lactamica. A análise do soro por immunoblot mostrou proteínas com reatividade cruzada entre as espécies do gênero Neisseria e os anticorpos monoclonais utilizados neste trabalho. Estes resultados sugerem que antígenos de N. lactamica e N. meningititdis em comum, possam ser importantes na imunidade natural contra doença meningocócica, e no desenvolvimento de vacina. / Immunological and epidemiological evidences suggest that the development of natural immunity to meningogoccal disease may be associated with crossreactive antigens together with Neisseria meningitidis and other commensal bacteria, like Neisseria lactamica. The present study aimed to investigate the immunogenicity of antigens of outer membrane vesicles (OMV) of N. lactamica with or without the presence of Bordetella pertussis (BP) used as an adjuvant. Groups of neonate BALB/c mice were immunized intranasally antigens of N. lactamica. The results of our studies showed the predominance of high titers of antibodies of IgG and IgM isotipes with high and intermediate avidity after intranasal immunization with N. lactamica. Immunoblot analysis of serum showed cross-reactivity proteins between the species of the gender Neisseria and the monoclonal antibodies used in this study. These results suggest that antigens of N. lactamica and N. meningitidis in common may be important in natural immunity against meningogoccal disease and in the development of vaccine.

Neste trabalho foi avaliado o potencial antigênico das vesículas de membrana externa, OMV, de N. meningitidis, das OMV e componetes protéicos selecionados de N. lactamica. Para tal foram realizados cultivos de ambas as espécies em biorreatores, ensaios de imunização em camundongos, análises de espectrometria de massas, e análises de tamanho das partículas, polidispersabilidade e potencial zeta. As análises da cinética de cultivos levaram a dados inéditos possibilitando uma nova discussão sobre o metabolismo e sobre a produtividade de OMV destas bactérias. N. lactamica obteve valores 5 vezes maiores de concentração máxima de OMV de 152 mg/L e 2,5 vezes maiores de produtividade de OMV de 0,32 g/L.h comparado aos obtidos para N. meningitidis nas mesmas condições de cultivo. OMV obtidas nos cultivos de ambas e componentes proteicos de N. lactamica foram utilizadas para imunizar camundongos com 3 doses subcutâneas. Ensaios de imunoblote e ELISA demonstraram que soros gerados contra as proteínas isoladas de N. lactamica foram reativos com proteínas de N. meningitidis, assim como o soro anti-OMV de N. lactamica que reagiu com 6 proteínas de N. meningitidis, as proteínas de membrana App, Omp85, PilQ, PorA, PorB, e ComL ou Opa/Opc. Análises de espectrometria de massas identificaram 229 proteínas na OMV de N. lactamica, sendo 77 proteínas de membrana e 243 proteínas de N. meningitidis, sendo 54 proteínas de membrana. Os resultados obtidos neste trabalho sugerem a possibilidade do uso das OMV de Neisseria lactamica como abordagem alternativa para o desenvolvimento de vacinas contra a doença meningocócica. / In these studies we evaluated the antigenic potential of outer membrane vesicles (OMV) from N. meningitidis, OMV from N. lactamica and proteic components from N. lactamica. Outer membrane vesicles were obtained from cultures of both species in bioreactors. Immunization tests were conducted in mice. Western-blotting and ELISA techniques were used to evaluate the cross-reactivity of murine sera against outer-membrane proteins from Neisseria meningitidis and Neisseria lactamica. Analysis of mass spectrometry and determination of particle size, polydispersity and zeta potential were also performed. Analysis of bacterial growth kinetics led to new data enabling a discussion about metabolism and OMV productivity. When both species were cultured in the same medium OMV concentration of N. lactamica (152 mg/L) is 5 times higher than that in N. meningitidis and OMV productivity of N. lactamica (0.32 g/L.h) is 2.5 times higher. Mice were vaccinated subcutaneously with 3 doses of OMV from both species and proteins from N. lactamica. These vaccines induced antibodies against N. meningitidis proteins. By mass spectrometry it was possible to identify these membrane proteins as App, Omp85, PilQ, PorA, PorB, and ComL or Opa/Opc. Mass spectrometry analyses also identified 229 proteins in N. lactamica OMV, with 77 predicted as membrane proteins and 243 in N. meningitidis OMV with 54 predicted as membrane proteins. Ours results suggested that OMV from Neisseria lactamica provides protection against N. meningitidis and could be used as an alternative approach for the development of a vaccine against meningococcal disease.

Neste trabalho foi avaliado o potencial antigênico das vesículas de membrana externa, OMV, de N. meningitidis, das OMV e componetes protéicos selecionados de N. lactamica. Para tal foram realizados cultivos de ambas as espécies em biorreatores, ensaios de imunização em camundongos, análises de espectrometria de massas, e análises de tamanho das partículas, polidispersabilidade e potencial zeta. As análises da cinética de cultivos levaram a dados inéditos possibilitando uma nova discussão sobre o metabolismo e sobre a produtividade de OMV destas bactérias. N. lactamica obteve valores 5 vezes maiores de concentração máxima de OMV de 152 mg/L e 2,5 vezes maiores de produtividade de OMV de 0,32 g/L.h comparado aos obtidos para N. meningitidis nas mesmas condições de cultivo. OMV obtidas nos cultivos de ambas e componentes proteicos de N. lactamica foram utilizadas para imunizar camundongos com 3 doses subcutâneas. Ensaios de imunoblote e ELISA demonstraram que soros gerados contra as proteínas isoladas de N. lactamica foram reativos com proteínas de N. meningitidis, assim como o soro anti-OMV de N. lactamica que reagiu com 6 proteínas de N. meningitidis, as proteínas de membrana App, Omp85, PilQ, PorA, PorB, e ComL ou Opa/Opc. Análises de espectrometria de massas identificaram 229 proteínas na OMV de N. lactamica, sendo 77 proteínas de membrana e 243 proteínas de N. meningitidis, sendo 54 proteínas de membrana. Os resultados obtidos neste trabalho sugerem a possibilidade do uso das OMV de Neisseria lactamica como abordagem alternativa para o desenvolvimento de vacinas contra a doença meningocócica. / In these studies we evaluated the antigenic potential of outer membrane vesicles (OMV) from N. meningitidis, OMV from N. lactamica and proteic components from N. lactamica. Outer membrane vesicles were obtained from cultures of both species in bioreactors. Immunization tests were conducted in mice. Western-blotting and ELISA techniques were used to evaluate the cross-reactivity of murine sera against outer-membrane proteins from Neisseria meningitidis and Neisseria lactamica. Analysis of mass spectrometry and determination of particle size, polydispersity and zeta potential were also performed. Analysis of bacterial growth kinetics led to new data enabling a discussion about metabolism and OMV productivity. When both species were cultured in the same medium OMV concentration of N. lactamica (152 mg/L) is 5 times higher than that in N. meningitidis and OMV productivity of N. lactamica (0.32 g/L.h) is 2.5 times higher. Mice were vaccinated subcutaneously with 3 doses of OMV from both species and proteins from N. lactamica. These vaccines induced antibodies against N. meningitidis proteins. By mass spectrometry it was possible to identify these membrane proteins as App, Omp85, PilQ, PorA, PorB, and ComL or Opa/Opc. Mass spectrometry analyses also identified 229 proteins in N. lactamica OMV, with 77 predicted as membrane proteins and 243 in N. meningitidis OMV with 54 predicted as membrane proteins. Ours results suggested that OMV from Neisseria lactamica provides protection against N. meningitidis and could be used as an alternative approach for the development of a vaccine against meningococcal disease.

Vesículas de membrana externa, OMV, são formadas a partir de evaginações da membrana externa de bactérias Gram-negativas e têm ganhado interesse em suas funções biológicas por serem uma alternativa ao desenvolvimento de novas estratégias e combinações vacinais. OMV da bactéria comensal Neisseria lactamica induzem anticorpos que possuem reatividade cruzada com N. meningitidis e podem ser, além de antígeno para a doença meningocócica, um potencial adjuvante de mucosa. O objetivo deste trabalho é estabelecer condições de cultivo de N. lactamica para a obtenção de OMV e avaliar a função adjuvante destas OMV em combinação com o antígeno de superfície, PspA5, de Streptococcus pneumoniae. Foram realizados cultivos descontínuos em biorreatores de 5L por 10-15h. O meio de Catlin, MC, teve a concentração do substrato fonte de carbono (lactato) e aminoácidos modificada, além do acréscimo de extrato de levedura. Foram monitorados temperatura, pH, agitação e oxigênio dissolvido. Amostras foram coletadas a cada hora para análise de biomassa, consumo de nutrientes, produção de ácidos e concentração das OMV. Foram determinados os parâmetros cinéticos de produtividade máxima de células (ProdXmáx) e de produto (ProdPmáx), fatores de conversão (Yx/s, Yp/s e Yp/x) e velocidade de crescimento (Xmáx). O meio MC3LA2AA2YE (12h), com 18,0 g/L de lactato e o dobro da concentração original dos aminoácidos do MC foi o melhor, quando comparado aos demais para a obtenção de OMV. N. lactamica, cultivada nesta condição, apresentou produtividade máxima de OMV de 30,66 mg OMV/L.h, e concentração de OMV de 340,43 mg/L, na 11ª hora de cultivo. Os ensaios imunológicos foram realizados com a formulação de OMV puras ou OMV tratadas com detergente, para a retirada de parte do lipooligossacarídeo (LOS), em combinação com a proteína PspA5 de S. pneumoniae. O esquema de imunização foi de duas doses via intranasal, em modelo murino. Foram avaliados a indução de anticorpos IgG anti-PspA5 e o potencial protetor das formulações. Os grupos vacinais com adjuvante apresentaram indução de anticorpos IgG anti-PspA5 de aproximadamente 105ng/mL e sobrevivência de 100%, 75% e 66,7%, respectivamente, para PspA5-OMVp, PspA5-OMVt0,5%, e PspA5-OMVt0,3% Os resultados evidenciam atividade adjuvante determinante das OMV em combinação com a proteína heteróloga PspA5 e proteção contra o desafio de Streptococcus pneumoniae em modelo murino. / Outer membrane vesicles, OMV, are formed and released from all Gram-negative bacteria´s outer membrane. Those vesicles have gained interest from scientific community due to their biological functions, as they can be a potential alternative to the development of new vaccine strategies and formulations. OMV from the commensal bacteria Neisseria lactamica induce antibodies that present cross reactivity with N. meningitidis and may be a potential mucosal adjuvant in addition to antigen for a meningococcal disease. The objective of this work is to define culture conditions of N. lactamica in order to obtain OMV, and evaluate the adjuvant function of their OMV in combination to the surface antigen, PspA5, from Streptococcus pneumoniae. Discontinuous batches cultures were carried out in 5L bioreactors for 10-15h. Catlin medium, MC, had its carbon substrate concentration (lactate) and its amino acids concentration modified according to each experiment, plus the addition of yeast extracts. Temperature, pH, agitation and dissolved oxygen were monitored. Samples were collected hourly for analysis of biomass, nutrient consumption, acid production and OMV yield. Maximal cell production products (ProdXmáx) and product (ProdPmáx), conversion factors (Yx/s, Yp/s e Yp/x) and growth rate (Xmáx) were obtained. The MC3LA2AA2YE medium (12h), with 18.0 g / L lactate and double the original MC amino acid concentrations, was the best formulation to obtain OMV. N. lactamica, cultivated in this condition, presented maximum OMV productivity of 30.66 mg OMV/L.h and OMV concentration of 340.43 mg/L, at the 11th hour of cultivation. Immunological assays were performed with formulations with native OMV or OMV treated with detergent to remove part of the lipooligosaccharide (LOS), in combination with S. pneumoniae PspA5 protein. Two-dose of intranasal immunization were administered in mice. An induction of anti-PspA5 IgG antibodies and the protective potential of the formulations were evaluated. Adjuvanted vaccine groups showed induction of anti-PspA5 IgG antibodies of approximately 105 ng/mL and 100%, 75% and 66.7% survival, respectively for PspA5-OMVp, PspA5-OMVt0,5%, e PspA5-OMVt0,3%. The results obtained in this project show a significant adjuvant activity of Neisseria lactamica OMV in combination with heterologous protein PspA5 and protection against Streptococcus pneumoniae challenge in mice model.

Neisseria lactamica, uma bactéria comensal não patogênica, predominantemente humana e usualmente encontrada no trato respiratório superior de crianças, está intimamente relacionada a Neisseria meningitidis patogênica. A colonização com N. lactamica pode ser responsável pelo envolvimento da imunidade natural contra a infecção pelos meningococos em crianças pequenas, quando as taxas de portadores de meningococos são baixas. Estas características levam a sugerir que os componentes de N. lactamica possam ser um elemento-chave para a produção de uma nova vacina para N. meningitidis. Devido ao pouco conhecimento sobre a dinâmica dos portadores e sobre a diversidade da população de N. lactamica em crianças, tem sido difícil escolher um isolado representativo para preparar um adequado produto imunogênico. Em nosso estudo, foi proposto um protocolo para estudar a imunogenicidade de whole cells de N. lactamica, N. meningitidis, N. sicca ou N. meningitidis c (isoladas de portadores), através da imunização intranasal em coelhos, considerando a via de entrada natural do patógeno. Isolados da orofaringe de N. lactamica, N. meningitidis, N. sicca ou N. meningitidis c, foram inoculados em coelhos adultos pela via intranasal, numa concentração de densidade ótica 1.0 a 650nm, num volume de 1000 ?L. Os coelhos foram imunizados por quatro vezes em intervalos de sete dias. Também foram usadas cepas como N. subflava, N. elongata, N. sicca, N. perflava, N. mucosa isoladas do líquido cérebro-espinhal ou sangue de pacientes. Os coelhos desenvolveram níveis de anticorpos IgG específicos no soro, como foi determinado por ELISA usando whole cells de cepas homólogas e heterólogas. O soro dos coelhos imunizados com N. lactamica, N. meningitidis, N.sicca ou N. meningitidis c, apresentaram anticorpos IgG que reagiram com antígenos numa faixa de 5 a 130 kDa por meio de immunoblot. Os anticorpos presentes nos soros dos coelhos imunizados com N. lactamica não induziram altos títulos de anticorpos com atividade bactericida contra as cepas de N. meningitidis, no entanto, esta atividade pode ser observada com anticorpos produzidos pelos coelhos imunizados intranasalmente com N. meningitidis. Anticorpos IgG de alta avidez foram produzidos, embora não tenha sido determinada uma significativa correlação entre atividade bactericida e a indução de anticorpos IgG de alta avidez, principalmente nos coelhos imunizados com N. lactamica. A imunização RESUMO intranasal usando whole cells de N. lactamica foi adequada para sensibilizar eficientemente o sistema imune de mucosa no modelo coelho. / Neisseria lactamica, a commensal bacterium non-pathogenic to human beings and usually found in the upper respiratory tract of children, is closely related to pathogenic Neisseria meningitides. Colonization with N. lactamica can be responsible for evolving natural immunity to meningococcal infection in childhood, when rates of meningococcus carriers are low. These features lead to suggest that N. lactamica components can be key-elements in the production of a new vaccine for N. meningitides. As little is known about dynamic carriers and N. lactamica population diversity in children, it has been difficult choosing a representative for preparing an adequate immunogenic product. A protocol was proposed to study immunogenicity of whole cells of N. lactamica, N. meningitidis, N. sicca or N. meningitides c (carrier-isolated) by i.n. immunization in rabbits considering the natural pathogen entry route. Oropharinx-isolated N. lactamica, N. meningitidis, N. sicca, or N. meningitides c were i.n. inoculated into adult rabbits, in a concentration of optical density 1.0 at 650nm in a volume of 1000 ?L. The rabbits were immunized four times at seven-day intervals. N. subflava, N. elongata, N. sicca, N. perflava, N. mucosa strains isolated from CSF and blood from patients were also used. The rabbits developed levels of specific lgG antibodies in serum, as determined by ELISA using whole cells of homologous and heterologous strains. Serum from rabbits immunized with N. lactamica, N. meningitidis, and N. sicca or N. meningitides c, presented lgG antibodies reactive to 5 to 130 kDa antigens on immunoblot. Antibodies in serum from rabbits immunized with N. lactamica failed to induce high concentration of antibodies with bactericidal activity against N. meningitidis; however, this activity could be observed with antibodies produced by rabbits i.n. immunized with N. meningitidis. High avidity lgG antibodies were produced, although a significant correlation between bactericidal activity and induction of lgG antibodies of high avidity could not be determined, mainly in rabbits immunized with N. lactamica. Intranasal immunization of N.lactamica whole cells was suitable to efficiently sensitize mucosal immune system in rabbit model.

Neisseria lactamica, uma bactéria comensal não patogênica, predominantemente humana e usualmente encontrada no trato respiratório superior de crianças, está intimamente relacionada a Neisseria meningitidis patogênica. A colonização com N. lactamica pode ser responsável pelo envolvimento da imunidade natural contra a infecção pelos meningococos em crianças pequenas, quando as taxas de portadores de meningococos são baixas. Estas características levam a sugerir que os componentes de N. lactamica possam ser um elemento-chave para a produção de uma nova vacina para N. meningitidis. Devido ao pouco conhecimento sobre a dinâmica dos portadores e sobre a diversidade da população de N. lactamica em crianças, tem sido difícil escolher um isolado representativo para preparar um adequado produto imunogênico. Em nosso estudo, foi proposto um protocolo para estudar a imunogenicidade de whole cells de N. lactamica, N. meningitidis, N. sicca ou N. meningitidis c (isoladas de portadores), através da imunização intranasal em coelhos, considerando a via de entrada natural do patógeno. Isolados da orofaringe de N. lactamica, N. meningitidis, N. sicca ou N. meningitidis c, foram inoculados em coelhos adultos pela via intranasal, numa concentração de densidade ótica 1.0 a 650nm, num volume de 1000 ?L. Os coelhos foram imunizados por quatro vezes em intervalos de sete dias. Também foram usadas cepas como N. subflava, N. elongata, N. sicca, N. perflava, N. mucosa isoladas do líquido cérebro-espinhal ou sangue de pacientes. Os coelhos desenvolveram níveis de anticorpos IgG específicos no soro, como foi determinado por ELISA usando whole cells de cepas homólogas e heterólogas. O soro dos coelhos imunizados com N. lactamica, N. meningitidis, N.sicca ou N. meningitidis c, apresentaram anticorpos IgG que reagiram com antígenos numa faixa de 5 a 130 kDa por meio de immunoblot. Os anticorpos presentes nos soros dos coelhos imunizados com N. lactamica não induziram altos títulos de anticorpos com atividade bactericida contra as cepas de N. meningitidis, no entanto, esta atividade pode ser observada com anticorpos produzidos pelos coelhos imunizados intranasalmente com N. meningitidis. Anticorpos IgG de alta avidez foram produzidos, embora não tenha sido determinada uma significativa correlação entre atividade bactericida e a indução de anticorpos IgG de alta avidez, principalmente nos coelhos imunizados com N. lactamica. A imunização RESUMO intranasal usando whole cells de N. lactamica foi adequada para sensibilizar eficientemente o sistema imune de mucosa no modelo coelho. / Neisseria lactamica, a commensal bacterium non-pathogenic to human beings and usually found in the upper respiratory tract of children, is closely related to pathogenic Neisseria meningitides. Colonization with N. lactamica can be responsible for evolving natural immunity to meningococcal infection in childhood, when rates of meningococcus carriers are low. These features lead to suggest that N. lactamica components can be key-elements in the production of a new vaccine for N. meningitides. As little is known about dynamic carriers and N. lactamica population diversity in children, it has been difficult choosing a representative for preparing an adequate immunogenic product. A protocol was proposed to study immunogenicity of whole cells of N. lactamica, N. meningitidis, N. sicca or N. meningitides c (carrier-isolated) by i.n. immunization in rabbits considering the natural pathogen entry route. Oropharinx-isolated N. lactamica, N. meningitidis, N. sicca, or N. meningitides c were i.n. inoculated into adult rabbits, in a concentration of optical density 1.0 at 650nm in a volume of 1000 ?L. The rabbits were immunized four times at seven-day intervals. N. subflava, N. elongata, N. sicca, N. perflava, N. mucosa strains isolated from CSF and blood from patients were also used. The rabbits developed levels of specific lgG antibodies in serum, as determined by ELISA using whole cells of homologous and heterologous strains. Serum from rabbits immunized with N. lactamica, N. meningitidis, and N. sicca or N. meningitides c, presented lgG antibodies reactive to 5 to 130 kDa antigens on immunoblot. Antibodies in serum from rabbits immunized with N. lactamica failed to induce high concentration of antibodies with bactericidal activity against N. meningitidis; however, this activity could be observed with antibodies produced by rabbits i.n. immunized with N. meningitidis. High avidity lgG antibodies were produced, although a significant correlation between bactericidal activity and induction of lgG antibodies of high avidity could not be determined, mainly in rabbits immunized with N. lactamica. Intranasal immunization of N.lactamica whole cells was suitable to efficiently sensitize mucosal immune system in rabbit model.