VIII International Symposium on Chemistry and Pharmaceutical Sciences

VIII Conference "Chemical Sciences"

Synthesis and characterization of capsular polysaccharide glycoconjugates from Streptococcus pneumoniae serotype 15B

Abstract

Streptococcus pneumoniae is the main cause of pneumonia and acute otitis media in children under five years old. Conjugated 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 antigen. Some polysaccharides have structural characteristics that can be affected during the chemical modification reactions such as presence of O-acetyl groups. These groups are relevant for the immunogenicity of capsular polysaccharide serotype 15B. The present work studied two pathways to conjugate this polysaccharide to different carrier proteins without decreasing O-acetylation. First sequence of reactions consists in periodate oxidation of capsular polysaccharide and reductive amination with protein. Second sequence consists in controlled depolymerization of capsular polysaccharide previous the other steps mentioned above. Depolymerization extension was controlled by the initial concentration of H2O2. The changes in the size were evaluated by HPLC-SEC. It was obtained fragments with desired KD values. Oxidized capsular and depolymerized polysaccharides as well as conjugates were characterized by HPLC-SEC, 1H-NMR, colorimetric assays and ELISA. Oxidation did not alter the O-acetyl content but slightly increased the KD value of polysaccharides. Oxidized capsular polysaccharide conserved its antigenicity but fragmented polysaccharide did not. Conjugates were obtained with different unconjugated protein contents indicating that oxidation level influences the efficiency of conjugation. Both pathways guarantee the preparation of polysaccharide-protein conjugates conserving O-acetyl groups, but the first approach is better for conjugate vaccine production.

Resumen

Streptococcus pneumoniae es la principal causa de neumonía y otitis media aguda en niños. Las vacunas conjugadas inducen títulos elevados de anticuerpos específicos contra los polisacáridos de la cápsula del patógeno. El enlace entre polisacárido y proteína requiere suficientes grupos funcionales complementarios, que deben introducirse sin afectar las propiedades antigénicas y físico-químicas del antígeno. Algunos polisacáridos tienen grupos O-acetilo que pueden afectarse durante las reacciones de modificación química y son relevantes para la inmunogenicidad del polisacárido capsular serotipo 15B. El presente trabajo estudió dos vías para conjugar este polisacárido a diferentes proteínas portadoras sin disminuir la O-acetilación. La primera secuencia de reacciones consiste en la oxidación con peryodato del polisacárido capsular y la aminación reductiva con proteína. La segunda consiste en la despolimerización controlada del polisacárido capsular previo a los pasos mencionados anteriormente. La extensión de la despolimerización se controló por la concentración inicial de H2O2 según el análisis por SEC-HPLC. Se obtuvieron fragmentos con valores de KD deseados. Los polisacáridos modificados y los conjugados, se caracterizaron por SEC-HPLC, RMN-H1, ensayos colorimétricos y ELISA. La oxidación no alteró el contenido de O-acetilo pero aumentó ligeramente el valor KD de polisacárido. El polisacárido capsular oxidado conservó su antigenicidad pero el fragmentado no. Se obtuvieron conjugados con diferentes contenidos de proteína no conjugada. Ambas vías garantizan la preparación de conjugados que conservan la O-acetilación, pero el primer enfoque es mejor para la producción de vacunas conjugadas.