Lait 84 (2004) 191-206
DOI: 10.1051/lait:2003048

Immunisation intranasale chez la souris avec des lactocoques exportant l'interleukine-12 et l'antigène E7 du Hpv-16

Luis G. Bermúdez-Humarán^{a, b}, Philippe Langella^a, Naima G. Cortes-Perez^{a, b}, Alexandra Gruss^a, Juan M. Alcocer-Gonzales^b, Reyes S. Tamez-Guerra^b, Roberto Montes de Oca-Luna^b and Yves Le Loir<sup>a

a</sup>  Unité de Recherches Laitières et de Génétique Appliquée, INRA, Domaine de Vilvert, 78352 Jouy-en-Josas Cedex, France
^b  Laboratorio de Inmunología y Virología, Facultad de Ciencias Biológicas, Universidad Autónoma de Nuevo León, Monterrey, N.L., Mexique

Abstract
Intranasal immunization in mice with recombinant lactococci expressing the interleukin-12 and the HPV-16 E7 antigen. Interleukin-12 (IL-12), a heterodimeric cytokine, plays an important role in cellular immunity against several bacterial, viral and parasitic infections, and has adjuvant activity when co-delivered with DNA vaccines. IL-12 has also been used with success in cancer immunotherapy treatments. However, systemic IL-12 therapy has been limited by high-level toxicity. Here, we describe the inducible expression and secretion of IL-12 performed in the food-grade model lactic acid bacterium (LAB), Lactococcus lactis. IL-12 was expressed as 2 separate polypeptides (p35-p40), or as a single recombinant polypeptide (scIL-12). Local administration of IL-12 producing strains at the intranasal mucosal surface resulted in an antigen-specific cellular response (i.e., secretion of Th1 cytokines, IL-2 and IFN- ) elicited by a recombinant L. lactis strain displaying a cell wall-anchored HPV-16 E7 antigen was dramatically increased by co-administration with an L. lactis strain secreting IL-12 protein. This work shows that IL-12 is produced and secreted in active form by L. lactis and that this strategy can be used successfully to enhance an antigen-specific immune response and to stimulate local mucosal immunity.

Résumé
L'interleukine-12 (IL-12) est une cytokine hétérodimérique qui joue un rôle important dans la réponse immunitaire cellulaire lors d'infections d'origine virale, bactérienne ou parasitaire. Son adjuvanticité a été démontrée lors de co-administration avec des vaccins à ADN et son utilisation est envisagée pour le développement de vaccins contre diverses maladies infectieuses. Elle a également été utilisée avec succès dans le traitement de cancers par immunothérapie. Cependant, son utilisation en traitement systémique reste délicat du fait d'effets secondaires liés à une haute toxicité. Le travail présenté ici décrit la construction de souches de Lactococcus lactis permettant (i) l'expression monocistronique d'une protéine de fusion regroupant les deux sous-unités de l'IL-12 et (ii) l'expression bicistronique des deux sous-unités, p35 et p40, donnant la forme hétérodimérique native de l'IL-12. Nos résultats montrent que L. lactis est capable de sécréter les deux formes d'IL-12. L'analyse des surnageants de culture par électrophorèse en conditions non-dénaturantes et par test ELISA montre que les sous-unités sont correctement assemblées pour former une IL-12 native. Ceci démontre la capacité de L. lactis à former des ponts disulfures. Par ailleurs, nous décrivons ici la construction d'une souche de L. lactis produisant une forme ancrée de la protéine E7 du papillomavirus de type 16. Des essais de co-administration de souches de L. lactis produisant l'IL-12 et de souches ancrant l'E7 démontrent l'effet adjuvant de l'IL-12 lors d'immunisation intranasale chez la souris. Ces souches recombinantes de L. lactis pourraient être utilisées pour la production industrielle de cytokine ou pour l'élaboration de cocktail de souches dans le développement de vaccins vivants.

Key words: Lactococcus lactis / IL-12 / E7 antigen / IFN- / adjuvant

Mots clés : Lactococcus lactis / IL-12 / E7 antigène / IFN- / adjuvant

Correspondence and reprints: Philippe Langella langella@jouy.inra.fr

© INRA, EDP Sciences 2004