A PROMISING NOVEL FORMULATION OF STAPHYLOCOCCUS AUREUS VACCINE PROTECTS MICE VIA ANTIBODIES AND CD4+ EFFECTOR T CELLS

Life-threatening Staphylococcus aureus infections and the emergence of antibiotic-resistant strains make vaccination a major medical need. Novartis Vaccines developed a vaccine candidate (Combo) that consists of HlaH35L, a non-toxic mutant of the α-toxin, EsxAB, a fusion of the secreted factors EsxA and EsxB, and of two surface proteins, FhuD2 and Sur2. Combo±alum has shown efficacy in pre-clinical mouse models and has recently been tested in a human phase I clinical trial. To improve this vaccine further, Combo antigens were formulated with alum/SMIP-7.10 (alum-S-7), a novel adjuvant formulation composed of a Toll-like receptor 7 agonist small molecule adsorbed to alum. We characterized the immune responses elicited by this novel formulation, and compared its efficacy to that induced by Combo±alum in a mouse model of S. aureus-induced peritonitis. Combo+alum-S-7 showed increased efficacy than Combo+alum, with 75%, respectively 40%, of mice surviving a lethal challenge. Compared to Combo+alum, Combo+alum-S-7 induced higher vaccine-specific antibody titers, and polarized CD4+ T-cell responses towards Th1 and Th17 effectors (IFN-ϒ or IL-17 production, respectively). In vivo depletion of CD4+ effector T cells in mice vaccinated with Combo+alum-S-7 reduced the efficacy of this vaccine by 20%. The residual protection was likely due to Combo-specific antibodies since passive transfer of sera from mice immunized with Combo+alum-S-7 to naïve mice resulted in 30% of survival. The requirement of B cells/antibodies to confer protection against S. aureus in the peritonitis model by Combo vaccination was confirmed by the death of 96% of B-cell ko JH mice vaccinated with Combo+alum/S-7 or Combo+alum. In vivo neutralization of IL-17A, either alone or together with IFN-ϒ, but not of IFN-ϒ alone, increased bacterial loads in kidneys of mice immunized with Combo+alum-S-7 as did the depletion of CD4+ effector T cells. Overall these data show that adding SMIP-7.10 to Combo+alum increases the efficacy of this candidate vaccine through combined antibody and Th17 responses in an animal model of S. aureus infection.

L'emergenza di ceppi di Staphylococcus aureus resistenti agli antibiotici rende il trattamento dei pazienti più difficile e, al tempo stesso, più urgente la necessità di un vaccino. Novartis Vaccines ha sviluppato un candidato vaccino (Combo) che consiste di: HlaH35L, un mutante atossico della tossina-α; EsxAB, fusione delle due proteine secrete EsxA e EsxB; FhuD2 e Sur2, due proteine di superficie. È stato dimostrato che Combo±alum è efficace in modelli animali preclinici ed il vaccino è stato recentemente testato nella fase I di un clinical trial. Al fine di migliorare ulteriormente il vaccino, gli antigeni di Combo sono stati formulati con alum/SMIP-7.10 (alum-S-7), un nuovo adiuvante composto da una small molecule, agonista del Toll-like receptor 7, adsorbita all’alum. Abbiamo caratterizzato le risposte immunitarie indotte da questa nuova formulazione e abbiamo confrontato la sua efficacia con quella di Combo±alum in un modello murino di peritonite indotta da S. aureus. Combo+alum-S-7 ha dimostrato un’efficacia superiore a quella di Combo+alum, con il 75% dei topi, rispetto al 40%, che sopravvivevano all’infezione letale. In confronto a Combo+alum, Combo+alum-S-7 ha indotto titoli anticorpali specifici per il vaccino più elevati e ha polarizzato le riposte T CD4+ verso risposte di tipo Th1 e Th17 effettrici (produzione di IFN-ϒ o IL-17, rispettivamente). La deplezione in vivo delle cellule T CD4+ effettrici nei topi vaccinati con Combo+alum-S-7 ha ridotto l’efficacia del vaccino del 20%. La protezione residua era verosimilmente dovuta agli anticorpi specifici per il vaccino: un passive transfer di sieri di topi immunizzati con Combo+alum-S-7 in topi naïve ha infatti conferito una protezione del 30%. La necessità della presenza di cellule B/anticorpi per proteggere i topi vaccinati con Combo dall’infezione con S. aureus nel modello di peritonite è stata confermata dalla morte del 96% dei topi JH (deficienti delle cellule B) vaccinati con Combo+alum/S-7 o Combo+alum. La neutralizzazione in vivo di IL-17A, sia da sola che in combinazione con IFN-ϒ, ma non del solo IFN-ϒ, ha aumentato la carica batterica nei reni dei topo immunizzati con Combo+alum-S-7, come successo in seguito a deplezione delle cellule T CD4+ effettrici. Nell’insieme, questi dati dimostrano che l’aggiunta dello SMIP-7.10 al vaccino Combo+alum ne aumenta l’efficacia in un modello animale di infezione con S. aureus attraverso l’induzione di anticorpi e risposte Th17.