Lactococcus lactis is a Gram-positive lactic acid bacterium commonly used in the dairy industry. It has been deemed safe for human consumption by the United States Food and Drug Administration and holds Generally Recognised As Safe (GRAS) status. L. lactis is non-pathogenic, non-colonizing and non-invasive. The utility of this bacterium as a cell "factory" able to synthesis heterologous proteins is now well established. Previous work in our lab has also shown that L. lactis has the ability to stimulate the innate immune system. All these properties make L. lactis a suitable vector for biological delivery of antigens to stimulate an immune response.Visceral leishmaniasis is a disseminated protozoan infection, caused by the species of the Leishmania donovani complex, which affects the liver, spleen and bone marrow. There are 500,000 new cases of visceral leishmaniasis every year and 90% of clinical cases are fatal if left untreated. In addition to the disadvantages of high cost and side effects of chemotherapy, there is also emerging resistance of parasites to anti-leishmanial drugs. In light of these facts, the development of a vaccine against visceral leishmaniasis is a priority. We have engineered L. lactis (strains NZ9000 and PH3960) to heterologously express the protective Leishmania antigen, sterol 24-c-methyltransferase (SMT), in the cytoplasm. In separate studies, these strains of L. lactis were assessed for their protective capability as live vaccines against L. donovani in BALB/c mice, both individually and adjuvanted with IL-12-secreting L. lactis. Immune responses to subcutaneous immunizations were monitored by measuring serum antibody titers against SMT and cytokine production from splenocytes upon stimulation by soluble Leishmania antigen at the end point of infection. Mice immunised with SMT-expressing clones of L. lactis NZ9000 had high titers of both serum IgG1 and IgG2a as well as splenocyte cytokine response profiles which demonstrated a mixed Th1/Th2 response. The co-administration of SMT- and murine IL-12-producing L. lactis clones was able to reduce parasite load in the liver significantly in the case of L. lactis NZ9000. Overall, we demonstrated that L. lactis is a suitable vehicle for the delivery of vaccine antigens and generation of protective immune responses against visceral leishmaniasis. / Lactococcus lactis est une bactérie lactique Gram-positive couramment utilisée dans l'industrie laitière. Elle a été jugée sans danger pour la consommation humaine par la "United States Food and Drug Administration" et elle détient le statut "GRAS" (Generally Recognised As Safe). L. lactis est non pathogène, non-colonisatrice et non-invasive. L'utilité de cette bactérie comme une cellule «usine» capable de synthétiser des protéines hétérologues est maintenant bien établie. Des travaux antérieurs dans notre laboratoire ont également montré que L. lactis a la capacité de stimuler le système immunitaire inné. Toutes ces propriétés font de L. lactis un vecteur approprié pour l'administration biologique d'antigènes afin de stimuler une réponse immunitaire. La leishmaniose viscérale est une infection protozoaire diffuse, causée par les espèces du complexe Leishmania donovani, qui affecte le foie, la rate et la moelle osseuse. Chaque année, 500,000 nouveaux cas de leishmaniose viscérale sont déclarés et 90% des cas cliniques sont mortels s'ils ne sont pas traités. En plus des inconvénients de coût élevé et les effets secondaires de la chimiothérapie, un autre problème majeur est l'émergence de parasites résistants aux médicaments anti-Leishmania. C'est pourquoi le développement d'un vaccin contre la leishmaniose viscérale est une priorité. Nous avons modifié L. lactis (souches NZ9000 et PH3960) afin qu'elle exprime l'antigène protecteur de Leishmania, stérol 24-C-méthyltransférase (SMT), de façon hétérologue dans le cytoplasme. Dans des études distinctes, ces souches de L. lactis ont été évaluées pour leur capacité de protection comme vaccins vivants contre L. donovani chez la souris BALB/c, individuellement, mais aussi en présence de L. lactis sécrétant de l'IL-12 en tant qu'adjuvant. Les réponses immunitaires à ces vaccinations sous-cutanées ont été suivies en mesurant les titres d'anticorps sériques dirigés contre SMT et la production de cytokines provenant de splénocytes stimulués par les antigènes solubles de Leishmania au point final de l'infection. Les souris immunisées avec les clones de L. lactis NZ9000 exprimant SMT montrent des taux sériques élevés d'IgG1 et d'IgG2a, ainsi qu'un profil de cytokines splénique démontrant une réponse mixte Th1/Th2. La co-administration de clones de L. lactis exprimant SMT et de l'IL-12 murin a permis de réduire la charge parasitaire dans le foie de manière significative dans le cas de L. lactis NZ9000. Dans l'ensemble, nous avons démontré que L. lactis est un vecteur approprié pour l'administration d'antigènes vaccins et la génération de réponses immunitaires protectrices contre la leishmaniose viscérale.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:LACETR/oai:collectionscanada.gc.ca:QMM.104713 |
| Date | January 2011 |
| Creators | Mahbuba, Raya |
| Contributors | Benoit Cousineau (Internal/Supervisor) |
| Publisher | McGill University |
| Source Sets | Library and Archives Canada ETDs Repository / Centre d'archives des thèses électroniques de Bibliothèque et Archives Canada |
| Language | English |
| Detected Language | French |
| Type | Electronic Thesis or Dissertation |
| Format | application/pdf |
| Coverage | Master of Science (Department of Microbiology & Immunology) |
| Rights | All items in eScholarship@McGill are protected by copyright with all rights reserved unless otherwise indicated. |
| Relation | Electronically-submitted theses. |
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