VIII International Symposium on Chemistry and Pharmaceutical Sciences

VIII Conference "Chemical Sciences"

Synthesis and characterization of capsular polysaccharide glycoconjugates from Streptococcus pneumoniae serotype 10A

Abstract

Streptococcus pneumoniae is the main cause of pneumonia and acute otitis media in children under five years old. Conjugate vaccines are protective and induce high titers of specific antibodies against capsule polysaccharides of the pathogen. To link polysaccharide and protein requires sufficient complementary functional groups, which must be introduced without affecting the antigenic and physicochemical properties of the antigen. A common procedure for obtain conjugates generally have three steps: fragmentation of capsular polysaccharide, oxidation of fragmented polysaccharide and conjugation to carrier protein. Capsular polysaccharide of serotype 10A has the presence of the ribitol phosphate linked in a way that implicates a periodate oxidation site between each repetitive unit. By that reason, during the oxidation reaction, a reduction in polysaccharide size may occur. The present work established a methodology to conjugate this polysaccharide to different carrier proteins. Different oxidized polysaccharides were prepared using various concentrations of sodium periodate. It was synthetized conjugates with different physicochemical properties depending of polysaccharide oxidation level. Modified polysaccharide and conjugates were characterized by HPLC-SEC, 1H-NMR, colorimetric assays and ELISA. As we expected, as the concentration of oxidant increases it was observed an increment in the KD values. NMR spectroscopic analysis showed that structural integrity of polysaccharide was maintained. There were obtained conjugates with different unconjugated protein content and KD values, indicating that oxidation level influences the efficiency of conjugation. Oxidized-fragmented polysaccharide conserved its antigenicity. These results suggest that the methodology described above can be employed for the synthesis of polysaccharide-protein conjugates for future anti-pneumococcal multivalent vaccines.

Resumen

Streptococcus pneumoniae es la principal causa de neumonía y otitis media aguda en niños menores de cinco años. Las vacunas conjugadas inducen títulos elevados de anticuerpos específicos contra los polisacáridos de la cápsula del patógeno. Para unir polisacárido y proteína se requieren suficientes grupos funcionales complementarios, que deben introducirse sin afectar las propiedades antigénicas y fisicoquímicas del antígeno. Un procedimiento común para obtener conjugados generalmente tiene tres pasos: fragmentación del polisacárido capsular, oxidación del polisacárido fragmentado y conjugación a proteína portadora. El polisacárido capsular del serotipo 10A un sitio de oxidación en el residuo de ribitol fosfato que enlaza cada unidad repetitiva. Durante la reacción de oxidación puede ocurrir una reducción en el tamaño del polisacárido. El presente trabajo estableció una metodología para conjugar este polisacárido a diferentes proteínas portadoras. Se prepararon diferentes polisacáridos oxidados usando varias concentraciones de peryodato de sodio. Se sintetizaron conjugados con diferentes propiedades fisicoquímicas dependiendo del nivel de oxidación del polisacárido. El polisacárido modificado y los conjugados se caracterizaron por HPLC-SEC, 1H-NMR, ensayos colorimétricos y ELISA. Como esperábamos, a medida que aumenta la concentración de oxidante se observa un incremento en los valores de KD. El análisis por RMN mostró que se mantuvo la integridad estructural del polisacárido. Se obtuvieron conjugados con diferentes contenidos de proteína no conjugada y valores de KD. El polisacárido oxidado conservó su antigenicidad. Estos resultados sugieren que la metodología descrita anteriormente puede emplearse para la síntesis de conjugados de polisacárido-proteína para futuras vacunas multivalentes antineumocócicas.