Modification of Brucella O-Pstowards new tagged brucellosis vaccines and associated diagnostic tests

Resumen

La brucelosis es una de las zoonosis bacterianas más importantes que afecta tanto a mamíferos terrestres como marinos. El lipopolisacárido (LPS) de Brucella tiene un papel crucial en la virulencia y su cadena O contiene los epítopos inmunodominantes claves en el diagnóstico de la brucelosis. Las únicas vacunas útiles para el control de esta enfermedad son Rev1 para el control de la brucelosis en pequeños rumiantes causada fundamentalmente por B. melitensis y B. ovis y S19 para el control de la brucelosis bovina causada fundamente por B. abortus. Ambas vacunas son vacunas vivas atenuadas y mantinenen un LPS liso. Por ello, la diferenciación entre animales infectados y vacunados, un aspecto crucial para el control de la brucelosis, no es posible ya que ambos grupos producen anticuerpos frente al LPS. Con el fin de solventar este problema, en este trabajo estudiamos distintas posibilidades de modificación de la cadena O de Brucella, las consecuencias de estas modificaciones en la inmunogenicidad y su aplicación en la mejora del diagnóstico. La cadena O del LPS de Brucella es un homopolímero de N-formil-perosamina. La inserción en el cromosoma de Brucella del gen wbdR de E. coli O157:H7, que codifica una acetil-transferasa de perosamina, permite la expresión estable de este gen y la incorporación de grupos acetilo a los residuos de perosamina de la cadena O de Brucella. La inserción de wbdR puede ser combinada con la deleción del gen wbkC, que codifica la formil-transferasa de perosamina en Brucella. Ambas construcciones se caracterizan por tener un LPS completo, con una cadena O que contiene nuevos epítopos inmunogénicos derivados de la acetilación de la perosamina que no están presentes en el LPS de las cepas de campo. La expresión de estos nuevos epítopos ha permitido desarrollar dos nuevas pruebas serológicas que facilitan la diferenciación de animales infectados con cepas silvestres de aquellos infectados con las Brucellas modificadas genéticamente con wbdR o wbdR- wbkC en el modelo murino. Estos resultados han podido confirmarse en el huésped natural (oveja) donde la vacunación con Rev1 marcada con wbdR ha permitido mejorar la diferenciación entre los animales vacunados y los animales infectados. El marcaje con wbdR o con wbdRΔwbkC ha podido extrapolarse a la vacuna S19 y a otros candidatos vacunales disponibles en el laboratorio. Por ello, este marcaje podría representar una nueva estrategia para resolver el problema de la interferencia en el diagnóstico asociado a las vacunas utilizadas actualmente. El marcaje con wbdR reduce la capacidad de protección de la vacuna clásica Rev1 frente a una infección por B. melitensis mientras que mantienen la capacidad de protección frente a B. ovis, en las condiciones habituales empleadas para el ensayo de vacunas en el modelo murino. Además, resultados frente a B. ovis sugieren que la capacidad protectora es dependiente de la dosis, por lo que la protección inducida por las cepas marcadas podría mejorarse optimizando las condiciones de vacunación.