Caractérisation de vaccin à base glucides

Characterization of carbohydrate based vaccines

• Auteur / Autrice : Marta Tontini
• Direction : Anna Maria Papini
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Chimie - Cergy
• Date : Soutenance le 26/10/2012
• Etablissement(s) : Cergy-Pontoise
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Sciences et ingénierie (Cergy-Pontoise, Val d'Oise)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire de Chimie Biologique-LCB (Cergy-Pontoise, Val d'Oise)
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Paolo Rovero, Nadège Lubin-Germain, Jean-Maurice Mallet
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Stefan Oscarson

Mots clés

Mots clés libres

Vaccin

Carbohydrate

Capsular polysaccharides

Glycoconjugate

Immunogenicity

Immunological property

Vaccine

Carbohydrate

Capsular polysaccharides

Glycoconjugate

Immunogenicity

Immunological property

Résumé

CARACTERISATION DE VACCINS A BASE DE GLUCIDESVariables influençant l'immunogénicité et propriétés physico-chimiques des vaccins glycoconjuguésDe nombreux aspects peuvent influer sur l'immunogénicité des vaccins conjugués et les principales variables étudiées jusqu'ici sont la taille du fragment saccharide et la nature des glycosides: taux de protéine dans le conjugué purifié, la stratégie de conjugaison, nature de l’espaceur et la protéine porteuse.La taille de la partie saccharidique et le ratio de cette partie / protéine a été étudiée dans différents travaux de Seppälä et Mäkelä,.Dans l'une des premières études sur l'effet de la taille sur l'immunogénicité de la protéine conjuguées à des dextrans, il a été montré que des dextrans de faible poids moléculaire conjugué à l’albumine sérique de poluet induit des réponses anti-dextran fortes chez la souris. L’augmentation de la taille du dextran, a abouti à une réduction de l’immunogénicité. Peeters et al. a montré qu’un tétramère synthétique de Hib unité capsulaire polysaccharide, conjuguée à un support protéique, induit chez des souris adultes, des niveaux d'anticorps primates non humains comparables à un conjugué Hib commercial. Ces niveaux sont plus élevées que ceux induits par un trimère répété, ce qui indique que pour le Hib un minimum de huit sucres est nécessaire pour une bonne réponse immunologique. Laferrière et al. a trouvé peu d'influence de la longueur de la chaîne glucidique sur l'immunogénicité des vaccins antipneumococciques conjugués chez la souris. Pozsgay et al. a étudié chez la souris, l'immunogénicité de l’oligosaccharides du LPS de Shigella dysenteriae de type 1 conjugué à l'albumine sérique humaine (HSA). Les auteurs ont constaté que les octa-, dodéca-, et des fragments de hexadécasaccharides induit des niveaux élevés d'anticorps IgG après trois injections. Ces niveaux sont supérieurs à ceux obtenus avec un conjugué tétrasaccharidique. L'influence du ratio glucides / protéine est différente pour les trois conjugués. Le conjugué octasaccharide-HSA avec la plus forte densité provoque une bonne réponse immunitaire, tandis que dans le cas des conjugués dodéca- et hexadécasaccharides, la densité médiane est optimal. Ces études suggèrent que la longueur de la chaîne d'oligosaccharides et le chargement de l’haptène peuvent être liés entre eux pour déterminer l'immunogénicité des vaccins glycoconjugués.L'espaceur est une molécule linéaire courte qui est généralement liée à la chaîne polysaccharidique et la protéine ou de fragments. Il ya des évidences dans la littérature qui suggèrent que les espaceurs rigides, contraints comme le maléimide cyclohexyle, provoquent une importante quantité d'anticorps indésirables, avec le risque de conduire à une réponse immunitaire éloignée de l'épitope ciblé sur la haptène. L'utilisation d'un alkyle souple type maleimido a été rapporté comme un moyen de surmonter l'immunogénicité observée précédemment. Un certain nombre de transporteurs protéiques ont été utilisés jusqu'ici dans l'évaluation préclinique et clinique de vaccins conjugués. Des protéines telles que les anatoxines diphtériques et tétaniques, qui dérivent des toxines respectives, après la décontamination chimique avec le formaldéhyde, ont été initialement choisies comme transporteur en raison de inocuité (tétanos et la vaccination contre la diphtérie). CRM 197, un mutant non toxique de la toxine 61 de la diphtérie a été largement utilisé comme support pour Hib. Un complexe protéique de la membrane externe de méningocoque du sérogroupe B a été utilisé par Merck comme support pour leur vaccin conjugué Hib. GSK dans leur vaccin antipneumococcique, conjugué multivalent, introduit la protéine D Hib liée à la plupart des polysaccharides inclus dans le vaccin. L'équipe de John Robbins fait un large usage de la forme recombinante non toxique de l’exo-toxine de Pseudomonas aeruginosa comme support contre Staphylococcus aureus de type 5 et 8 ainsi que pour Salmonella.

CHARACTERIZATION OF CARBOHYDRATE BASED VACCINES Variables influencing the immunogenicity and physicochemical properties of glycoconjugate vaccinesMany aspects can influence the immunogenicity of conjugate vaccines and the main variables investigated so far are the size of the saccharide moiety, the saccharide:protein ratio in the purified conjugate, the conjugation strategy, the nature of the spacer and the protein carrier. The size of the saccharide moiety and saccharide/protein ratio were investigated in different works such as Seppälä and Mäkelä in one of the first studies on the effect of size and chemistry on the immunogenicity of dextrans-protein conjugates found that dextrans of low molecular weight conjugated to chicken serum albumin, induced strong anti-dextran responses in mice, while increasing the dextrans' size resulted in reduced immunogenicity.47 Peeters et al. showed that a synthetic tetramer of Hib capsular polysaccharide repeating unit, conjugated to a protein carrier, induced in adult mice and non-human primates antibody levels comparable to a commercial Hib conjugate and higher than those induced by a trimer, indicating that for Hib a minimum of eight sugars is needed for a proper immunological response.48 Laferriere et al. found little influence of the carbohydrate chain length on the immunogenicity of pneumococcal conjugate vaccines in mice.49 Pozsgay et al. studied the immunogenicity in mice of synthetic Shigella dysenteriae type 1 LPS oligosaccharides conjugated to human serum albumin (HSA). The authors found that octa-, dodeca-, and hexadecasaccharide fragments induced high levels of lipopolysaccharide binding IgG antibodies in mice after three injections and were superior to a tetrasaccharide conjugate. The influence of the carbohydrate/protein ratio was different for the three conjugates. The octasaccharide-HSA conjugate with the highest density evoked a good immune response, while in the case of dodeca- and hexadecasaccharide conjugates, the median density was optimal.50 These studies suggest that oligosaccharide chain length and hapten loading might be interconnected in determining the immunogenicity of glycoconjugate vaccines. The spacer is a short linear molecule that is generally linked to the polysaccharide chain or to the protein or to both moieties, depending on the chemistry, used to facilitate the coupling between the protein and sugar. There are evidences in the literature which suggest that rigid, constrained spacers like cyclohexyl maleimide, elicit a significant amount of undesirable antibodies, with the risk of driving the immune response away from the targeted epitope on the hapten.51 52 The use of a flexible alkyl type maleimido spacer has been reported as a way to overcome the previous observed immunogenicity of cyclic maleimide linkers.53 A number of protein carriers have been used so far in preclinical and clinical evaluation of conjugate vaccines. 54 55 56 57 58 59 60Proteins such as diphtheria and tetanus toxoids, which derive from the respective toxins after chemical detoxification with formaldehyde, were initially selected as carrier because of the safety track record accumulated with tetanus and diphtheria vaccination. CRM197, a non-toxic mutant of diphtheria toxin61 which instead does not need chemical detoxification, has been extensively used as carrier for licensed Hib, pneumococcal, meningococcal conjugate vaccines and for other vaccines being developed. An outer membrane protein complex of serogroup B meningococcus has been used by Merck as carrier for their Hib conjugate vaccine.62 GSK in their multivalent pneumococcal conjugate vaccine introduced the use of the Hib-related protein D as carrier for most of the polysaccharides included into the vaccine.63 64 The team of John Robbins made extensive use of the recombinant non toxic form of Pseudomonas aeruginosa exo-toxin as carrier for Staphylococcus aureus type 5 and 8 as well as for Salmonella