Pertussis is a contagious disease which is commonly seen among infants and children and caused by a human pathogen known as Bordetella pertussis. There are currently two vaccine types available against the disease; whole-cell (wP) and acellular pertussis (aP) vaccines. Due to the side effects of wP vaccine, aP vaccines are commonly preferred for vaccination. Despite high vaccination coverage, high incidence rates among adolescents and adults have been reported causing the resurgence of pertussis to be the focus of interest in many countries. Main reason is thought to be early waning immunity due to low efficiency of current aP vaccines. Thus, discovery of new antigens and development of new adjuvant systems are promising approaches to improve the efficacy of current aP vaccines. In the present study, protective capacities of recombinant outer membrane protein Q (OmpQ), putative lipoprotein (Lpp) and iron superoxide dismutase (FeSOD) proteins were evaluated in mice models infected with B. pertussis. The genes of interest from B. pertussis Tohama I were cloned and introduced into E. coli BL21(DE) cells. After purification, recombinant proteins were formulated with alum or monophospholipid A (MPLA) and intraperitoneally introduced to female BALB/c mice twice at intervals of three weeks. While spleens of mice were obtained for evaluation of antigen-specific IFN-γ levels, the lungs of mice were excised after bacterial challenge with B. pertussis Saadet strain to evaluate colonization. Sera were also collected to measure IgG1, IgG2a and IL-10 levels. All three recombinant proteins induced high level of antibody responses. While IgG2a-type response was slightly higher in MPLA formulations, Alum-adjuvanted formulations induced higher IgG1 production. Recombinant OmpQ and putative Lpp could not trigger antigen-specific IFN-γ and IL-10 production in both alum- and MPLA-adjuvanted formulations. FeSOD-MPLA vaccination resulted in production of higher level of IFN-γ and IL-10, while there was no significant increase induced by FeSOD-Alum. Moreover, only FeSOD-MPLA vaccination was able to reduce bacterial colonization in mice lungs. In view of these results, recombinant FeSOD adjuvanted with MPLA represents a promising formulation for development of new generation aP vaccines.

Boğmaca, yenidoğanlarda ve çocuklarda yaygın şekilde görülen ve insan patojeni olan Bordetella pertussis'in neden olduğu bulaşıcı bir hastalıktır. Hâlihazırda tam-hücre (wP) ve aselüler (aP) olmak üzere iki çeşit boğmaca aşısı bulunmaktadır. wP aşısının yan etkilerinden dolayı aşılama için aselüler aşılar yaygın olarak tercih edilmektedir. Yüksek aşılama oranına rağmen, hastalığın gençler ve yetişkinler arasındaki yüksek görülme sıklığına dair raporlar mevcuttur; ayrıca boğmaca hastalığının yeniden ortaya çıkması birçok ülkede endişe konusudur. Ana nedenin mevcut aP aşılarının düşük etkinliği nedeni ile koruyucu bağışıklığın erkenden kaybolması olduğu düşünülmektedir. Bu nedenle, yeni antijenlerin bulunması ve yeni adjuvan sistemlerinin geliştirilmesi mevcut aP aşılarının etkinliğini güçlendirmede umut verici yöntemler olarak görülmektedir. Mevcut çalışmada, rekombinant dış membrane protein Q (OmpQ), putatif lipoprotein (Lpp) ve demir süperoksit dismutaz (FeSOD) proteinlerinin koruyucu kapasiteleri B. pertussis ile enfekte edilmiş fare modellerinde değerlendirilmiştir. İlgili genler B. pertussis Tohama I genomundan klonlanmış ve E. coli BL21(DE) hücrelerine aktarılmıştır. Saflaştırma sonrasında, rekombinant proteinler alum veya monofosfolipit A (MPLA) ile formüle edilmiş ve dişi BALB/c farelerine intraperitonal yolla üç hafta aralıklarla iki kere uygulanmıştır. Fare dalakları antijene özel IFN-γ seviyelerinin değerlendirilmesi amacıyla alınırken, fare akciğerleri kolonizasyon değerlendirmesi için B. pertussis Saadet hücreleri ile bağışıklanmadan sonra çıkarılmıştır. IgG1, IgG2a ve IL-10 seviyelerinin ölçülmesi için serum örnekleri toplanmıştır. Rekombinant proteinlerin üçü de yüksek antikor cevabını tetiklemiştir. MPLA formülasyonlarında IgG2a tipi cevap daha yüksek iken, alum formülasyonları daha yüksek IgG1 üretimini tetiklemiştir. Rekombinant OmpQ ve putatif Lpp proteinleri hem alum hem de MPLA ile yapılan formülasyonlarda antijene özel IFN-γ ve IL-10 üretimini arttırmamıştır. FeSOD-MPLA ile yapılan aşılama yüksek seviyede IFN-γ ve IL-10 üretimi sağlarken, FeSOD-Alum formülasyonunda önemli bir artış bulunamamıştır. Ayrıca, sadece FeSOD-MPLA aşılaması fare akciğerlerinde bakteri kolonizasyonunu azaltabilmiştir. Bu sonuçlar göz önüne alındığında, FeSOD ve MPLA'nın yeni jenerasyon aP aşıları geliştirilmesi için sırasıyla umut verici bir antijen ve adjuvan adayı olabileceği görülmektedir.