DNA-vaccine mod salmonella

Forsøg med vaccinering af rotter skal vise, om en ny DNA-vaccine gør dyrene immune over for salmonella. Forskningen kan føre til udvikling af DNA-vacciner mod bakterier, som ofte findes i fødevarer.

Vacciner består traditionelt af svækkede bakterier eller virus, som aktiverer immunsystemet til at modstå fremtidige infektioner med den pågældende mikroorganisme. Men der er ulemper ved de traditionelle vacciner. Svækkede bakterier og virus fremkalder typisk de karakteristiske symptomer for sygdommen i mild grad. Selvom symptomerne er mildere end ved den egentlige sygdom, kan de give anledning til en del ubehag, især hos mindre børn.

Man kan også vaccinere med komponenter af bakterier og virus, hvorved man ofte undgår disse problemer. Sådanne vacciner aktiverer især den del af immunforsvaret, som sørger for dannelsen af antistoffer, som kan opspore de pågældende mikroorganismer. Men det er ikke altid nok til at nedkæmpe sygdomsfremkaldende bakterier og virus.

For at vaccinationen skal virke optimalt, må man også aktivere den anden del af immunforsvaret. Immunforsvarets anden arm er baseret på dræberceller, som destruerer de celler i kroppen, der er inficeret af mikroorganismer. Dræbercellerne spiller en vigtig rolle ved bekæmpelsen af en række infektionssygdomme, specielt intracellulære bakterier og virus, og her er de traditionelle former for vaccination ikke altid tilstrækkelige til at opnå en effektiv beskyttelse.

På grund af ulemperne ved de eksisterende vacciner forskes der intenst i nye måder at vaccinere på. Adskillige studier har vist, at DNA-vacciner er i stand til at stimulere immunforsvaret. Princippet er, at der indføres et stykke DNA fra en mikroorganisme i kroppens egne celler. Genet indeholder opskriften på et protein fra den bakterie eller virus, som man ønsker beskyttelse imod. Når genet er kommet ind i cellerne, producerer de proteinet, hvorpå det bliver præsenteret på cellernes overflader. Dét sætter immunforsvarets celler i alarmberedskab mod den pågældende bakterie eller virus. På den måde opnår man en situation, der ligner en egentlig infektion med intracellulære bakterier.

For at øge beskyttelsen yderligere kan genet for bakterieproteinet indgives i kombination med gener for immunforsvarets signalstoffer, og ved hjælp af dem kan immunresponset stimuleres i den retning, man ønsker.

Som modelsystem har vi valgt infektion med Salmonella typhimurium i rotter. S. typhimurium er en af de salmonellabakterier, der optræder hyppigt i fødevareforgiftninger hos mennesker. I organismen lever bakterien inde i cellerne, og dens infektionsmønster ligner en anden salmonellaart, Salmonella typhi, der er årsag til den langt farligere infektionssygdom tyfus hos mennesker. Tyfus optræder hyppigt i situationer, hvor mange mennesker er samlet på et lille areal med få vandressourcer og dårlige sanitære forhold.

Til at alarmere immunforsvaret mod S. typhimurium har vi valgt et protein fra bakteriens overflade, det såkaldte flagelprotein (FliC).

For at forstærke immunresponset vil vi samtidig forsøge at stimulere det cellulære immunsystem. Reguleringen af det cellulære immunsystem er meget kompliceret, og der indgår flere forskellige hjælperceller og signalstoffer, der stimulerer hjælpercellerne. Et af vigtigste signalstoffer er et gamma-interferon. Af denne grund indeholder vaccinen også DNA, der danner gamma-interferon.

Genet for flagelproteinet er blevet isoleret fra S. typhimurium ved hjælp af PCR-teknik. Med denne metode kan man mangfoldiggøre et bestemt gen fra en organisme, så genet efterfølgende kan isoleres. Genet for gamma-interferon er blevet fremstillet på samme måde ud fra hvide blodlegemer fra rotter. For at sikre at rottecellerne udtrykker gamma-interferon, anvendte vi blodlegemer, som blev isoleret fra rotter, der er stimuleret med en ikke dødelig dosis af S. typhimurium. Disse celler har en øget produktion af gamma-interferon.

Ved opformeringen af generne for flagelproteinet og for gamma-interferon kobles de to gener sammen således, at de syntetiseres som et sammenhængende protein. De fusionerede gener indsættes derpå i et plasmid, et lille ringformet stykke DNA, der fungerer som genfærge. Plasmidet kan indføre de indsatte gener i både colibakterier og i rotteceller.

Fordelen ved at bruge en sådan genfærge er, at alt DNA-arbejdet kan foretages i colibakterier. Ved at analysere sammensætningen af DNA-molekylerne har vi sikret os, at generne er opformeret fejlfrit, at de er koblet rigtigt sammen, samt at de sidder korrekt i forhold til den gensekvens, der starter produktionen af proteinet fra salmonella i kombination med gamma-interferon.

I første omgang undersøgte vi, om fusionsproteinet kan udtrykkes i cellekultur af celler fra mus. Her brugte vi en analyseteknik, der er baseret på antistoffer, som genkender fusionsproteinet. Metoden er meget følsom, og tilstedeværelsen af det ønskede protein kan spores i meget små mængder. Undersøgelsen viste, at cellerne danner fusionsproteinet.

Næste trin er at afprøve vaccinen i rotter, hvilket vi netop er gået i gang med. DNA'et indgives ved direkte injektion i musklerne, fordi muskelceller er i stand til at optage og udtrykke fremmed DNA. Vaccinationen gentages efter 14 dage på samme måde som i traditionel vaccination for at forstærke immuniseringseffekten. 14 dage efter den sidste vaccination gives rotterne en normalt dødelig dosis af S. typhimurium, og vaccinens effekt på overlevelsen anvendes som mål for vaccinens effektivitet.