Immunomodulatory impact of Leishmania tarentolae extracellular vesicles, towards a new platform for vaccines

Medina Jaramillo, Ana Catalina (2022). Immunomodulatory impact of Leishmania tarentolae extracellular vesicles, towards a new platform for vaccines Mémoire. Québec, Université du Québec, Institut national de la recherche scientifique, Maîtrise en Microbiologie Appliquée, 63 p.

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Résumé

Sub-unit vaccines use key antigens to stimulate a long-lasting protective immune response; however, they exhibit low immunogenicity and often require an adjuvant for support.

Extracellular vesicles (EVs) are spherical lipid bilayer particles which are released from all cells. It has been previously shown that Leishmania, a protozoan parasite, can actively release EVs which can modulate mammalian immune cells. Therefore, we hypothesized that EVs derived from Leishmania tarentolae, a non-pathogenic species, may have an immunostimulatory effect towards the development of vaccine adjuvants.

We used a modified SARS-CoV-2 Spike (S) protein as a proof of concept. The full-length S-glycoprotein was produced synthetically, and codon-optimized for the constitutive expression in L. tarentolae. EVs derived from L. tarentolae were isolated by ultracentrifugation and Fast protein liquid chromatography (FPLC), characterized via Nano tracking analysis (NTA), and Transmission electron microscopy (TEM). Protein expression was demonstrated by western blot. To evaluate the use of EV as a potential adjuvant in vitro, we stimulated bone marrow-derived macrophages (BMM) and bone marrow-derived dendritic cells (BMDC) with EVs expressing S protein (EV-rS), EV which do not express S protein (EV-WT), and recombinant S (rS) protein and then quantified the expression of immunomodulatory cytokine genes 6h post-stimulus by RT-qPCR.

We observed a dose-dependent immunostimulatory effect. Also, rS proteins induced a higher relative cytokine gene expression compared to EV-rS. This effect was overcome by EV-rS only at higher doses in BMDC. Interestingly, we found that EV-rS reduce cytokine expression in BMM when compared with EV-WT and rS in all doses.

This project serves as a baseline for the to exploitation of EVs released by Leishmania tarentolae as a vaccine platform, which represents an expression system that can be easily implemented around the world.

Les vaccins sous-unitaires utilisent des antigènes clés pour stimuler une réponse immunitaire protectrice de longue durée. Cependant, ils présentent une faible immunogénicité et nécessitent le support d’un adjuvant.

Les vésicules extracellulaires (VE) sont des particules formées par une bicouche lipidique sphérique qui sont libérées par toutes les cellules. Il a été démontré que Leishmania, un parasite protozoaire, peut activement libérer des EV qui modulent les cellules immunitaires des mammifères. Par conséquent, nous avons émis l'hypothèse que les EV dérivées de Leishmania tarentolae, une espèce non pathogène, ont un effet immunostimulant sur le développement d'adjuvants vaccinaux.

Nous avons utilisé la protéine SRAS-CoV-2 Spike (S) comme preuve de concept. La glycoprotéine S pleine longueur a été produite par synthèse et optimisée en codons pour l'expression constitutive dans L. tarentolae. Les EV dérivées de L. tarentolae ont été isolées par ultracentrifugation et FPLC et caractérisées via NTA, TEM. L'expression des protéines a été démontrée par western-blot. Pour évaluer le potentiel adjuvant de le VE in vitro, nous avons stimulé des macrophages dérivés de la moelle osseuse (BMM) et des cellules dendritiques dérivées de la moelle osseuse (BMDC) avec VE exprimant S (EV-rS), VE qui n'expriment pas S (EV-WT), et S recombinant (rS) et quantification de l'expression de gènes de cytokines après 6h par RT-qPCR.

Nous avons trouvé un effet immunostimulant dose-dépendant. En outre, rS induit une expression relative des gènes de cytokines plus élevée que EV-rS. Cet effet n'a été surmonté par EV-rS qu'aux doses les plus élevées chez les BMDC. Fait intéressant, chez les BMM, nous avons constaté que EV-rS réduisent l'expression des cytokines par rapport à EV-WT et rS à toutes les doses.

Il s'agit d'un projet de base pour exploiter les VE libérées par Leishmania tarentolae en tant que plateforme vaccinale, qui est en soi un système d'expression, qui peut être facilement mis en oeuvre dans le monde entier.

Type de document:	Thèse Mémoire
Directeur de mémoire/thèse:	Descoteaux, Albert
Mots-clés libres:	Extracellular vesicles; sub-unit vaccines; adjuvants; Leishmania tarentolae; Vésicules extracellulaires; vaccins sous-unitaires; adjuvant
Centre:	Centre INRS-Institut Armand Frappier
Date de dépôt:	01 juill. 2024 14:01
Dernière modification:	01 juill. 2024 14:01
URI:	https://espace.inrs.ca/id/eprint/15768

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