マイクロカプセル化されたSterne株34F2胞子を用いた経口ワクチン接種後の保護抗体反応

Protective antibody response following oral vaccination with microencapsulated Sterne strain 34F2 spores.

• Jamie Benn Felix
• Sankar P Chaki
• Yi Xu
• Thomas A Ficht
• Allison C Rice-Ficht
• Walter E Cook

抄録

世界中の放し飼いの家畜や野生動物に壊滅的な損失をもたらしている炭疽菌の毎年の発生を防ぐために、炭疽菌に対する経口ワクチン（）が緊急に必要とされている。現在の家畜用注射ワクチンであるスターンワクチンは、生きたまま減衰したスターン株34F2胞子（スターン胞子）をサポニン中に懸濁させたものである。経口投与では効果がなく、野生動物への個別皮下注射は実用的な接種方法とは言えない。本研究では、炭疽菌に対するマイクロカプセル化経口ワクチンの開発について報告する。インビトロでのSterne芽胞のpH変化に対する安定性を評価した結果、pH2に曝露すると芽胞が死滅することが明らかになり、経口ワクチンを製造する際には胃内環境からの保護が重要であることが確認された。そこで、Sterneの胞子をアルギン酸塩でカプセル化し、ポリ-L-リジン（PLL）とビテリンプロテインB（VpB）を含むタンパク質シェルでコーティングした。カプセルをpH2に曝露することで、アルギン酸マイクロカプセルが胞子が胃内環境で生き残るために必要な保護を提供していることが示唆された。ワクチン接種後のBALBc/Jマウス血清中のIgGレベルは、カプセル化された胞子が皮下接種群と経口接種群の両方で抗アントラクス特異的な応答を誘導することが示された。さらに、両方のワクチン接種経路からの抗体反応は、in vitroで炭疽菌致死毒素に対して保護されており、このワクチン製剤のさらなる最適化により、野生生物集団における炭疽菌の予防に便利で効果的な信頼性の高い経口ワクチンが得られる可能性があることを示唆している。

An oral vaccine against anthrax () is urgently needed to prevent annual anthrax outbreaks that are causing catastrophic losses in free-ranging livestock and wildlife worldwide. The Sterne vaccine, the current injectable livestock vaccine, is a suspension of live attenuated Sterne strain 34F2 spores (Sterne spores) in saponin. It is not effective when administered orally and individual subcutaneous injections are not a practical method of vaccination for wildlife. In this study, we report the development of a microencapsulated oral vaccine against anthrax. Evaluating Sterne spore stability at varying pH's in vitro revealed that spore exposure to pH 2 results in spore death, confirming that protection from the gastric environment is of main concern when producing an oral vaccine. Therefore, Sterne spores were encapsulated in alginate and coated with a protein shell containing poly-L-lysine (PLL) and vitelline protein B (VpB), a non-immunogenic, proteolysis resistant protein isolated from . Capsule exposure to pH 2 demonstrated enhanced acid gel character suggesting that alginate microcapsules provided the necessary protection for spores to survive the gastric environment. Post vaccination IgG levels in BALBc/J mouse serum samples indicated that encapsulated spores induced anti-anthrax specific responses in both the subcutaneous and the oral vaccination groups. Furthermore, the antibody responses from both vaccination routes were protective against anthrax lethal toxin in vitro, suggesting that further optimization of this vaccine formulation may result in a reliable oral vaccine that will conveniently and effectively prevent anthrax in wildlife populations.

© The Author(s) 2020.