Title Development of meningococcal polysaccharide-specific monoclonal antibodies for the characterization of protective epitopes Title (english) Razvoj monoklonskih antitijela specifičnih za polisaharide meningokoka sa svrhom karakterizacije protektivnih epitopa Author Gian Pietro Pietri Mentor Stipan Jonjić (mentor)Mentor Tihana Lenac Roviš (komentor)Committee member Berislav Lisnić (predsjednik povjerenstva)Committee member Marina Šantić (član povjerenstva)Granter University of Rijeka Defense date and country 2022, Croatia Scientific / art field, BIOMEDICINE AND HEALTHCARE Universal decimal classificationUDC ) 61 - Medical sciences ThesaurusMESH - Medical Subject Headings )
Neisseria meningitidis
Meningococcal Vaccines
Abstract Objectives: Glycoconjugate vaccines have been very successful in the fight against
meningococcal disease. Despite alternative methods for capsular polysaccharide (CPS)
production, the complexity of these sugars is still a limitation for implementing them at a
large scale. This applicability is likely to improve if the target is a smaller and simpler
glycan fragment. The present work aims to elucidate the key characteristics of different
Men capsular polysaccharides that are fundamental in a protective antibody response.
Materials and methods: A panel of monoclonal anti-Men antibodies was generated, and
its bactericidal nature was confirmed using the serum bactericidal assay. The antibodies
were tested by the inhibition enzyme-linked immunosorbent assay against a set of
oligosaccharide fragments of different lengths. The molecular interactions between the
monoclonal antibodies and the fragments were detailed at the atomic level by saturation
transfer difference using nuclear magnetic resonance (NMR) spectroscopy. Anti-Fab
models using X-ray diffraction data were built for in-silico docking studies.
Results: We found that meningococcal glycoconjugates produce a strong IgG1 and
IgG2b bactericidal antibody response in BALB/c mice. These antibodies specifically
recognize their target and do not cross-react with the other CPSs. The MenC/Y/W/X mAbs
minimal epitopes are conserved within five to six repeating units. O-acetyl groups in MenC,
MenY and MenW CPSs and phosphodiester groups in MenX CPS are fundamental
binding moieties for the recognition of their bactericidal mAbs. A platform for X-ray
characterization tools from the parental mAb was established.
Conclusion: The importance of O-acetylation in the case of MenC, MenY and MenW
CPSs, and phosphodiester groups in the case of MenX CPS as well as the minimal
epitope length were established for bactericidal epitopes. These findings may be
beneficial for the development of epitope-based meningococcal vaccines.
Abstract (english) PROŠIRENI SAŽETAK
Uvod: Bakterijski meningitis ima visoku smrtnost (7-14%) što dovodi do najtežih ishoda u
preko 135 000 slučajeva godišnje. Povezan je prvenstveno s Neisseria meningitidis (Men)
serogrupama A, B, C, Y i W. Meningokokni kapsularni polisaharidi (CPS) bili su prva
cjepiva, no danas su zamijenjeni polisaharidima konjugiranim s proteinskim nosačima koji
su poboljšali imunogenost. Proizvodnja samih bakterijskih CPS-a temelji se međutim još
i danas na kulturama bakterija. Iako postoje sintetske i enzimske metode, složenost
polisaharida ograničavajući je faktor za proizvodnju dovoljnih količina. Primjenjivost bi se
poboljšala korištenjem manjih i time jednostavnijih fragmenta.
Ciljevi: Obrnuta vakcinologija na osnovi strukture, kojom se nastoji odrediti idealne
komponente budućih cjepiva, temelji se na korištenju antitijela na CPS. Pri tome je cilj
karakterizirati protektivna antitijela, obzirom da bi poznavanje 'protektivnih epitopa' unutar
ukupnog CPS-a omogućilo dizajn optimalnih manjih fragmenata. Svrha rada je razjasniti
ključne karakteristike različitih Men CPS koji su temeljni u odgovoru protektivnih antitijela.
Cilj predloženih studija je karakterizirati strukturne i imunogene uloge duljine CPS-a,
sijaliranja, O-acetilacije i konformacija Men serogrupa X, C, Y i W.
Materijali i metode: Proizvedena je kolekcija monoklonskih anti-Men CPS antitijela, a
njihova baktericidna priroda potvrđena je baktericidnim testom u serumu. Antitijela su
testirana inhibicijskim enzimskim imunotestom (ELISA) putem oligosaharidnih fragmenata
različitih duljina. Molekularne interakcije između monoklonskih antitijela i fragmenata
detaljizirane su na atomskoj razini pomoću razlike u prijenosu zasićenja metodom
spektroskopije nuklearne magnetske rezonancije (NMR). Modeli strukture antitijela su
dobiveni metodom difrakcije rendgenskih zraka na proizvedenim kristalima antitijela. Isti
su korišteni prilikom studija in-silico koje su analizirale vezivanje Men šećera na
protektivna antitijela.
Rezultati: Otkrili smo da meningokokni glikokonjugati proizvode snažan odgovor
baktericidnih antitijela izotipa IgG1 i IgG2b u BALB/c miševa. Ta antitijela specifično
prepoznaju svoju metu i ne reagiraju unakrsno s drugim CPS-ovima. Minimalni epitopi
MenC/Y/W/X mAbs sačuvani su unutar pet do šest ponavljajućih jedinica. O-acetilne skupine u MenC, MenY i MenW CPS-ovima i fosfodiesterske skupine u MenX CPS-u
osnovni su vezni dijelovi za prepoznavanje njihovih baktericidnih antitijela. Uspostavljena
je platforma za karakterizaciju antitijela rendgenskim zrakama koja polazi iz početnih
protektivnih antitijela te osigurava dovoljnu količinu i kvalitetu rekombinantnih antitijela za
kristalizaciju.
Zaključak: Za baktericidne, protektivne epitope utvrđena je važnost O-acetilacije u
slučaju MenC, MenY i MenW CPS-a, te fosfodiesterskih skupina u slučaju MenX CPS-a,
kao i minimalna duljina epitopa. Ova otkrića mogu biti korisna za razvoj cjepiva protiv
meningokoka na bazi optimalnih epitopa.
Keywords
capsular polysaccharide
glycoconjugates
Neisseria meningitidis
structural glycobiology
vaccines.
Keywords (english)
kapsularni polisaharid
glikokonjugati
Neisseria meningitidis
strukturna glikobiologija
cjepiva.
Language english URN:NBN urn:nbn:hr:184:600258 Promotion 2022 Project Number: 675671 Project Number: KK.011.1.01.0006 Study programme Title: Biomedicine Postgraduate (doctoral) study programme Type of resource Text File origin Born digital Access conditions Access restricted to students and staff of home institution Terms of use Public note Povjerenstvo za obranu doktorskog rada : izv. prof. dr. sc. Berislav Lisnić, dipl. ing. bioteh., prof. dr. sc. Dušan Turk, dipl. ing i prof. i dr. sc. Marina Šantić, dipl. sanit. ing. Repository Repository of the University of Rijeka, Faculty of Medicine Created on 2022-12-05 12:33:20
