GENERATION AND CHARACTERIZATION OF STREPTOCOCCUS PYOGENES STREPTOLYSIN O DERIVATIVES AS VACCINE CANDIDATES

Streptococcus pyogenes o Streptococco di Gruppo A (GAS) è un patogeno prettamente umano che colonizza la gola e la pelle causando patologie non invasive, come faringiti o impetigine, ma anche patologie più severe, come polmoniti, meningiti, fasciti necrotizzanti, e sequelae non suppurative, generalmente associate a fenomeni autoimmuni, come la febbre reumatica o il deposito a livello renale di immunocomplessi con conseguenti glomerulo-nefriti. Uno dei fattori di virulenza più importanti e conosciuti di GAS è la streptolisina O (SLO) il cui titolo (titolo ASO) nell’uomo viene generalmente utilizzato come marker di recenti infezioni da Streptococcus pyogenes. Questa tossina fa parte della famiglia delle Cholesterol Depending Cytolysins (CDCs), un gruppo di proteine secrete da batteri Gram positivi che, legando il colesterolo sulle cellule eucariotiche, inducono lisi attraverso la formazione di pori. SLO presenta anche altri effetti tossici, tra cui le capacità di: i) favorire il rilascio di citochine, ii) attivare il complemento, iii) traslocare un altro fattore di virulenza secreto da GAS (la NADasi) dentro cellule target, iv) causare, in vivo, la formazione di aggregati piastrine/linfociti polimorfonucleati (PMNL), probabilmente alla base di una sindrome conosciuta come shock tossico streptococcico (STSS) dall’esito così fulmineo che causa ancora oggi la morte nel 30% dei soggetti colpiti. Inoltre è stato dimostrato che animali da laboratorio trattati endovena con pochi microgrammi della tossina muoiono in breve tempo dopo l’inoculo. All’interno del progetto di ricerca Novartis per un vaccino contro GAS, è stato dimostrato che topi immunizzati con una forma ricombinante di SLO (rSLOwt) sopravvivono (90% di protezione) ad una successiva infezione per via intranasale con una dose letale del ceppo M1 3348 (appartenente alla collezione dell’Istituto Superiore di Sanità – ISS). A causa dei suoi effetti tossici, non è però possibile inserire la proteina nella sua versione wild type in un vaccino per utilizzo umano. Per questo motivo, lo scopo di questo lavoro è stato quello di generare dei mutanti genetici con ridotto profilo tossico che mantenessero, però, le capacità protettive della proteina wild type. In particolare, abbiamo generato un doppio mutante (rSLOdm) che presenta una ridotta abilità, rispetto a rSLOwt, nell’indurre emolisi di cellule eucariotiche sia perché la sua capacità di legare le cellule è ridotta sia perché, una volta legato, non è in grado di formare oligomeri attivi. rSLOdm è inoltre meno tossico, in vivo, della proteina wild type, come mostrato in un modello murino di iniezione endovena. Abbiamo infine dimostrato, in vitro ed in vivo, che il doppio mutante induce anticorpi in grado di inibire l’attività emolitica di rSLOwt e che topi immunizzati con questa forma detossificata sono protetti sia contro un iniezione endovena di una dose letale di rSLOwt sia contro un’infezione intranasale con il ceppo M1 3348. Sulla base dei nostri risultati è quindi possibile prendere in considerazione l’inclusione di questa forma detossificata di SLO in un vaccino per GAS ad uso umano per favorire la generazione di una risposta immunitaria protettiva.