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ES2255064T3 - Procedimientos de produccion de helicobacter sp antigenico potenciado y vacunas que comprenden el mismo. - Google Patents

Procedimientos de produccion de helicobacter sp antigenico potenciado y vacunas que comprenden el mismo.

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ES2255064T3
ES2255064T3 ES95937405T ES95937405T ES2255064T3 ES 2255064 T3 ES2255064 T3 ES 2255064T3 ES 95937405 T ES95937405 T ES 95937405T ES 95937405 T ES95937405 T ES 95937405T ES 2255064 T3 ES2255064 T3 ES 2255064T3
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ES
Spain
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helicobacter
bacteria
culture
vaccine
animal
Prior art date
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ES95937405T
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John L. Pace
Richard I. Walker
Steven M. Frey
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Emergent Product Development Gaithersburg Inc
Original Assignee
Emergent Immunosolutions Inc
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Publication date
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Abstract

SE DESCRIBEN METODOS DE UTILIZACION DE PROCEDIMIENTOS IN VITRO PARA INDUCIR O MEJORAR LA EXPRESION DE ANTIGENOS BACTERIANOS ENTERICOS O FACTORES DE VIRULENCIA. LOS METODOS, POR TANTO, PRODUCEN BACTERIAS ENTERICAS ANTIGENICAMENTE MEJORADAS. TAMBIEN SE DESCRIBEN METODOS DE UTILIZACION DE LA BACTERIA ANTIGENICAMENTE MEJORADA, ASI COMO VACUNAS QUE CONTIENEN LA BACTERIA ENTERICA. ESPECIFICAMENTE, UNA BACTERIA ENTERICA O COMPONENTES DE LA MISMA ESTAN PROVISTAS POR ESPECIES HELICOBACTER. ADEMAS HAY OTRAS BACTERIAS ENTERICAS QUE SON UTILES PARA LA INVENCION DESCRITA. UN TIPO, CAMPYLOBACTER JEJUNI, SE DESCRIBE GRAFICAMENTE EN DONDE SE MUESTRAN LOS RESULTADOS DE CROMATOGRAFIA LIQUIDA DE ALTO RENDIMIENTO DE MONOSACARIDOS DE HIDROLISATOS DE EXTRACTO DE SUPERFICIE DE C. JEJUNI.

Description

Procedimientos de producción de Helicobacter sp antigénico potenciado y vacunas que comprenden el mismo.
1. Campo de la invención
Esta invención se refiere en general a procedimientos in vitro para inducir o incrementar la expresión de antígenos bacterianos entéricos y/o factores de virulencia produciendo así bacterias entéricas potenciadas antigénicamente, con procedimientos para utilizar bacterias entéricas potenciadas antigénicamente y con vacunas que comprenden bacterias entéricas potenciadas antigénicamente.
2. Antecedentes de la invención
Es ampliamente reconocido que las bacterias cultivadas in vitro utilizando medios y condiciones convencionales expresan características que son diferentes de las características expresadas durante el crecimiento en sus ambientes naturales, lo que incluye el crecimiento in vivo de la microflora normal o de patógenos en un huésped animal. Por lo tanto, tales bacterias patogénicas crecidas in vitro podrían no ser apropiadas para utilizar como componentes de vacunas. Sin embargo, si fuera posible definir condiciones que provoquen o incrementen la expresión de los factores de virulencia, la fisiología pertinente o los antígenos, incluidos los antígenos de la superficie externa, se podría entonces identificar rápidamente importantes productos terapéuticos (por ejemplo, nuevos antígenos para vacunas, nuevas dianas para antibióticos y características microbianas novedosas para aplicaciones de diagnóstico).
Se han identificado diversos factores ambientales que influyen en la expresión de los determinantes de virulencia en bacterias (Mekalanos, J.J. J. Bacteriol. 174:1-7, 1992). Por ejemplo, existe una larga historia de investigación de la relación entre el hierro y la virulencia de las bacterias, particularmente de la Shigella (Payne, Mol. Microbiol., 3:1301-1306, 1989). Neisseria (Payne y Finkelstein, J. Clin. Microbiol., 6:293-297, 1977) y Pasteurella (Gilmour y col., Vaccine, 9:137-140, 1991).
Otras señales ambientales de las que se ha demostrado que controlan la expresión de los determinantes de virulencia regulados de manera coordinada de una amplia variedad de bacterias en plantas y animales incluyen compuestos fenólicos, monosacáridos, aminoácidos, temperatura, osmolaridad y otros iones (Mekalanos, J. Bacteriol. 174:1-7, 1992).
Los patógenos bacterianos que entran en un huésped animal a través del intestino (es decir, por vía oral) encuentran numerosos componentes y condiciones ambientales del huésped que pueden afectar a la fisiología bacteriana y a la expresión de los factores de virulencia. Estos componentes y condiciones incluyen la bilis, los ácidos o sales biliares, el pH del estómago, las condiciones microaerófilas (el intestino tiene niveles altos de CO_{2} y bajos de O_{2}), osmolaridad y muchos otros no definidos todavía. Los patógenos entéricos invasivos requieren una síntesis de novo de proteínas para lograr la internalización (Headley y Payne, Proc. Natl. Acad. Sci., USA, 87:4179-4183, 1990). Por lo tanto, las bacterias pueden producir de manera óptima estos factores invasivos solamente como respuesta a ciertas señales ambientales que no se encuentran normalmente presente in vitro. Esta hipótesis recibe el respaldo de un informe reciente que demuestra que los antisueros preparados contra C. jejuni cultivado convencionalmente tuvieron solamente un efecto marginal sobre el bloqueo de la internalización in vitro (Konkel y col., J. Infect. Dis., 168:948-954, 1993). Sin embargo, la inmunización de conejos con extractos de Campylobacter cultivados en presencia de monocapas de células epiteliales, una condición que incrementa la invasión, resultó en la producción de un antisuero que inhibió pronunciadamente la internalización de las bacterias.
Varios investigadores han estado estudiando el crecimiento de bacterias en el ambiente intestinal para identificar los factores de virulencia pertinentes. Por ejemplo, la cepa 81-176 de Campylobacter crecida en los asas ileales de conejo expresa proteínas que no expresa en condiciones convencionales de laboratorio de cultivo in vitro (Panigrahi y col., Infect. Inmun., 60:4938-4944, 1992). Se ha visto una síntesis de proteínas nueva o potenciada en Campylobacter cultivado con monocapas de células INT 407 en comparación con bacterias cultivadas en ausencia de células epiteliales (Konkel y col., J. Infect. Dis., 168:948-954, 1993). Más aún, estos cambios se asociaron temporalmente con una invasividad potenciada del C. jejuni. Otros cambios tales como la morfología celular, la pérdida de flagelos, la expresión de una nueva proteína de membrana externa y la alteración de los carbohidratos de la superficie celular fueron inducidos o potenciados en una cepa no virulenta de C. jejuni cuando fueron pasados intravenosa y corioalantoidea a través de embriones de pollo (Field y col., J. Med. Microbiol., 38:293-300, 1993).
Otros componentes intestinales, tales como los ácidos sales biliares, son conocidos como inhibidores de algunas bacterias, pero los ácidos biliares pueden desempeñar otro papel que afecta la expresión de la virulencia por la bacteria.
Pope y Payne (93º Am. Soc. Microbiol., B-147, 1993) informaron que la Shigella flexneri cultivada en medios de cultivo con quenodesoxicolato de sodio muestran un incremento de tres a cinco veces la capacidad de infección de las monocapas de células HeLa. Los autores informaron, sin embargo, que otros detergentes y sales biliares incluyendo colato, glicocolato, taurodesoxicolato, las series CHAPS, digitonina y Tritón X100 y las sales de sodio de los mismos, no tienen efecto sobre la invasividad de S. flexneri. Más aún, un medio de cultivo con quenodesoxicolato tampoco tiene ningún efecto sobre la invasividad del E. coli u otras cepas no virulentas de Shigella.
La síntesis de proteínas nuevas por el S. flexneri también es inducida mediante cambios del pH, la temperatura y la composición iónica del medio de cultivo iones (Mekalanos, J. Bacteriol. 174:1-7, 1992).
La publicación de solicitud de patente PCT número WO 93/22423, publicada el 11 de noviembre de 1993, divulga procedimientos para el crecimiento de bacterias en lípidos, tales como fosfatidilserina o moco y para el aislamiento de proteínas cuya expresión se incrementa mediante el crecimiento ante la presencia de fosfatidilserina. Esta referencia no divulga ni sugiere los procedimientos de la presente invención para producir bacterias entéricas que tengan virulencia o propiedades antigénicas potenciadas.
Todavía no se encuentran disponibles vacunas contra muchos patógenos entéricos, tales como Campylobacter y Shigella, pero la epidemiología de estos agentes infecciosos hacen que dichas vacunas sean un objetivo de importancia. La shigelosis es endémica en todo el mundo y en los países en desarrollo representa aproximadamente un 10% de las 5 millones de muertes infantiles anuales debidas a la diarrea. Se sabe ahora que Campylobacter, aunque sólo recientemente haya sido identificada como un patógeno entérico, es una de las causas principales de la enfermedad diarreica tanto en los países desarrollados como en los países en desarrollo. Se estima que anualmente se producen entre 400 a 500 millones de diarreas causadas por Campylobacter, y más de 2 millones de casos tienen lugar en los Estados Unidos.
La shigelosis es una consecuencia de la invasión bacteriana de la mucosa del colon. Esta invasión está asociada con la presencia de un plásmido que se encuentra en todos los aislados invasivos (Sansonetti y col., Infect. Inmun., 35:852-860, 1982). Un fragmento de este plásmido contiene los genes del antígeno de invasión del plásmido (Ipa), Ipa A, -B, -C y -D. Las proteínas Ipa B, -C y -D son esenciales para el proceso de entrada (Baudry y col., J. Gen. Microbiol., 133:3403-3412, 1987).
Las proteínas Ipa son candidatos lógicos para vacunas aunque no se ha establecido claramente su eficacia protectora. Las Ipa B e Ipa C son proteínas inmunodominantes (Hale y col., Infect. Inmun., 50:620-629, 1985). Más aún, la proteína Ipa B de 62 kDa (la invasora que inicia la entrada celular y funciona en la lisis de la vacuola fagocítica vinculada a la membrana) (High y col., EMBO J., 11:1991-1999, 1992) está altamente conservada entre las especies de Shigella. La enfermedad prolongada que se observa en los niños malnutridos que no tienen de manera significativa un anticuerpo de mucosa anti Ipa de la Shigella sugiere que la presencia de un anticuerpo de mucosa anti Ipa puede limitar la diseminación y la seriedad de la infección.
Aunque se ha probado varios candidatos para la vacuna contra la Shigella tanto en animales como humanos, no se ha encontrado ninguno con éxito. A pesar del significado potencial de las proteínas Ipa en la virulencia, la mayoría de los candidatos para vacunas contra la shigelosis que se han desarrollado están basados en el antígeno de lipopolisacárido, que tiene determinantes específicos de serotipo. Se ha desarrollado una vacuna del conjugado polisacárido-proteína administrada parenteralmente, pero aún no ha demostrado una protección significativa en los animales (Robbins y col., Rev. Inf. Dis., 13:S362-365, 1991). Una vacuna ribosómica que se administra de una manera similar induce la inmunidad de mucosa, pero aún no se ha demostrado su eficacia protectora (Levenson y col., Arch. Allergy Appl. Inmunol., 87:25-31, 1988).
La patogénesis de las infecciones por Campylobacter no se conoce tan bien como las de las infecciones por Shigella. Los estudios de invasión celular in vitro (Konkel y col., J. Infect. Dis., 168:948-954, 1993) y los exámenes histopatológicos (Russell y col., J. Infect. Dis., 168:210-215, 1993) sugieren que la invasión colónica también es importante. Esta conclusión concuerda con la observación de que la diarrea causada por Campylobacter puede ser grave y estar asociada con sangre en las heces fecales. Estas actividades pueden estar asociadas con la proteína flagelina de 62 kDa inmunodominante. Un informe reciente indica que la presencia de flagelos es esencial para que Campylobacter cruce las monocapas de células epiteliales polarizadas (Grant y col., Infect. Inmun., 61:1764-1771, 1993).
No se ha establecido ningún antígeno de Campylobacter que sea protector. Sin embargo, se piensa que las proteínas de bajo peso molecular (28-31 kDa), o proteínas PEB, y la proteína flagelar inmunodominante son prometedoras en este respecto (Pavlovskis y col., Infect. Inmun., 59:2259-2264, 1992; Blaser y Gotschilch, J. Biol. Chem., 265:14529-14535, 1990). La importancia de la proteína flagelar está indicada por su asociación con la colonización del intestino y con la protección de cepa cruzada contra la infección dentro de los subgrupos Lior (Pavlovskis y col., Infect. Inmun., 59:2259-2264, 1992). Sin embargo, una vacuna para Campylobacter que se base en proteínas flagelares puede tener que incluir el antígeno de la proteína flagelar de los 8 a 10 serogrupos Lior de mayor relevancia clínica.
En el Resumen B-147 del 93º Encuentro de la Sociedad Estadounidense de Microbiología, Sesión 133, de 1993, Pope y col. divulgan que el cultivo de Shigella flexneri en un medio que contenga desoxicolato de sodio demuestra una infecciosidad potenciada de las monocapas de células HeLa.
Panigrari y col., Infection and Immunity, 1992, p4938-4944 describen la respuesta inmunitaria humana a las proteínas de Campylobacter jejuni expresadas in vivo.
El buscador de Taxonomía del NCBI identifica que Campylobacter pylori y Helicobacter pylori son sinónimos.
Por lo tanto, los objetos de la presente invención incluyen 1) las condiciones de cultivo in vitro para cultivar o tratar bacterias entéricas que óptimamente induzcan o incrementen las actividades invasivas y/o ciertas características celulares incluyendo características de la superficie celular; 2) la correlativa invasividad modificada o características celulares que incluyen características de la superficie con cambios en los perfiles antigénicos; 3) la virulencia potenciada de estos organismos en modelos de animales pequeños; y 4) los antisueros contra organismos con invasividad potenciada o características modificadas que incluyen características de la superficie que son más eficaces para neutralizar organismos vivos utilizados para desafíos in vitro o in vivo que los antisueros preparados contra bacterias que se han hecho crecer de manera convencional. Esta invención se dirige a estas necesidades, entre otras.
Ninguna de las referencias que se tratan anteriormente enseñan ni sugieren los procedimientos in vitro de la presente invención ni las vacunas de dicha invención que comprenden bacterias entéricas potenciadas antigénicamente. La cita o identificación de cualquier referencia en esta sección o en cualquier otra sección de esta solicitud no deberá interpretarse como una indicación de que dicha referencia esté disponible como técnica anterior a la invención.
3. Resumen de la invención
Esta invención proporciona condiciones de cultivo definidas y componentes incorporados en un medio de cultivo de Helicobacter pylori o Helicobacter felis para inducir o incrementar la presencia de factores de virulencia y otros antígenos. Preferentemente, tales antígenos son inmunogénicos. Más preferentemente, tales antígenos inmunogénicos se correlacionan con los índices de virulencia.
Las bacterias se hacen crecer en presencia de condiciones y componentes que simulan ciertas condiciones in vivo a las cuales los organismos están expuestos en la naturaleza. Los procedimientos de la presente invención producen bacterias entéricas potenciadas antigénicamente con cambios fenotípicos tales como un incremento de proteína total por célula, proteínas individuales nuevas o potenciadas, carbohidratos de superficie modificados o aumentados, lipopolisacáridos de superficie modificados, capacidad de adhesión potenciada, capacidad de invasión potenciada y/o escape intracelular aumentado. Más aún, los procedimientos de la presente invención son adaptables a fermentaciones para usos comerciales mediante prácticos aumentos de escala progresivos.
Dichas bacterias antigénicamente potenciadas pueden utilizarse para producir vacunas protectoras, tales como vacuna de célula entera inactivada o subunidades, o para fines de diagnóstico tales como la producción de anticuerpos y la detección de bacterias patogénicas o para producir antibióticos. Además, los antibióticos inducidos por las bacterias entéricas potenciadas de la presente invención pueden ser usados como vacunas pasivas.
Por lo tanto, un aspecto de la presente invención es un procedimiento para producir Helicobacter pylori o Helicobacter felis de acuerdo con la reivindicación 1.
Un aspecto adicional de la invención es Helicobacter pylori o Helicobacter felis de acuerdo con la reivindicación 4.
Otro aspecto de la invención es una vacuna de acuerdo con la reivindicación 4.
Aún otro objeto adicional de la invención es un procedimiento in vitro para detectar la producción por parte de un huésped de antibióticos para bacterias en una muestra animal o biológica del mismo, procedimiento que comprende los pasos de la puesta en contacto una muestra biológica de un huésped con bacterias de la presente invención que tengan propiedades antigénicas potenciadas y la evaluación de las interacciones anticuerpo-antígeno.
Otro objeto de la presente invención se relaciona con un kit de diagnóstico para detectar la producción de anticuerpos de la bacteria por parte de un huésped.
La presente invención está basada, en parte, en el descubrimiento sorprendente de que las bacterias antigénicamente potenciadas de la invención inducen respuestas inmunitaria que proporcionan una protección cruzada contra una amplia gama de cepas o serotipos de la misma especie bacteriana que son inducidas por las mismas bacterias pero que se haya hecho crecer utilizando condiciones de cultivo convencionales. En al menos una ocasión, la respuesta inmunitaria inducida por las bacterias entéricas antigénicamente potenciadas es la protección cruzada contra una especie diferente de bacteria entérica.
4. Descripción breve de los dibujos
La Figura 1 presenta gráficamente el efecto de la concentración de la bilis y de la fase de crecimiento del cultivo de Helicobacter pylori sobre la adhesividad de células NB3-2 de Helicobacter pylori. Se hicieron crecer células NB3-2 de H. pylori en un medio de cultivo que contenía bilis al 0%, 0,025%, 0,05% o 0,1% y se recogieron a las 8, 10, 12 y 18 horas después de la inoculación. Se muestra la invasividad de estas distintas preparaciones de células NB3-2 de H. pylori contra las células INT-407. Véase el Ejemplo 38 en la Sección 14 para mayores detalles.
La Figura 2 presenta gráficamente el efecto de la concentración de la bilis y de la fase de crecimiento del cultivo de Helicobacter pylori sobre la adhesividad de células G1-4 de Helicobacter pylori. Se hicieron crecer células G1-4 de H. pylori en un medio de cultivo que contenía bilis al 0%, 0,1% o 0,2% y se recogieron a las 6, 8, 10, 12, 14 y 16 horas después de la inoculación. Se muestra la invasividad de estas distintas preparaciones de células G1-4 de H. pylori contra las células INT-407. Véase el Ejemplo 38 en la Sección 15 para mayores detalles.
5. Descripción detallada de la invención
Los procedimientos de la presente invención se relacionan con el crecimiento de bacterias Helicobacter pylori o Helicobacter felis en presencia de una combinación de ciertas condiciones con ciertos componentes seleccionados para inducir o incrementar la expresión de antígenos y/o los factores de virulencia.
Los términos "componentes" y "condiciones" de la manera en que se utilizan en la presente memoria descriptiva y en las reivindicaciones se relacionan con muchos factores asociados con un ambiente in vivo natural de una bacteria y otros factores. Tales componentes y condiciones incluyen, entre otros, bilis, ácidos biliares o sales de los mismos o sus precursores biológicos tales como el colesterol, pH, condición microaerófila, osmolaridad y la cosecha o recolección de las bacterias en la fase de crecimiento bacteriano deseada.
El término "antígenos" y el término relacionado "antigénico" de la manera en que se utilizan en la presente memoria descriptiva y en las reivindicaciones incluyen antígenos o características antigénicas incluidas, entre otras, macromoléculas que contribuyen a la morfología o motilidad celular; proteínas; más particularmente proteínas, lipopolisacáridos y carbohidratos de la superficie. Preferentemente dichos antígenos son inmunogénicos.
El término " inmunogénico" de la manera en que se lo utiliza en la presente memoria descriptiva y en las reivindicaciones se refiere a la capacidad de inducir en un animal la producción de anticuerpos después de que dicho animal haya sido expuesto a una composición que comprenda bacterias enteras producidas por la presente invención o un fragmento de dicha bacteria entera.
El término "potenciado antigénicamente" o "propiedades antigénicas potenciadas" o "potenciado/a" de la manera en que se utiliza en la presente memoria descriptiva y en las reivindicaciones se refiere al estado antigénico de bacterias entéricas crecidas de acuerdo con los procedimientos de la presente invención. Tales bacterias tienen niveles más altos de ciertos antígenos inmunogénicos y/o antígenos inmunogénicos nuevos en comparación con las mismas bacterias crecidas utilizando procedimientos convencionales.
El término "convencional" de la manera en que se utiliza en la presente memoria descriptiva y en las reivindicaciones se relaciona con lo conocido en la técnica anterior.
El término "condiciones microaerófilas" de la manera en que se utiliza en la presente memoria descriptiva y en las reivindicaciones se refiere a condiciones anaeróbica o a niveles altos de CO_{2}, tales como del 5% al 20% de CO_{2} con del 80 al 95% de aire; o 5% de O_{2} con 10% de CO_{2} y 85% de N_{2}.
El término "virulencia" de la manera en que se utiliza en la presente memoria descriptiva y en las reivindicaciones se refiere a aquellos factores de una bacteria entérica asociados con la capacidad de adherirse y/o invadir a un huésped y/o sobrevivir en el mismo y/o causar una condición patológica.
El término "inmunoprotector cruzado" de la manera en que se utiliza en la presente memoria descriptiva y en las reivindicaciones se refiere a la capacidad de la respuesta inmunitaria inducida por una cepa o serotipo bacteriano, célula entera o de otra manera, de evitar o atenuar una infección de dicho huésped por una cepa o serotipo bacteriano diferente o una especie distinta del mismo género.
El término "inmunoreactivo cruzado" de la manera en que se utilizan la presente memoria descriptiva y en las reivindicaciones se refiere a la capacidad de la respuesta inmunitaria humoral (es decir, anticuerpos) inducidos por una cepa o serotipo bacteriano, célula entera o de otra manera, para reaccionar de forma cruzada (es decir, enlazando el anticuerpo) con una cepa o serotipo bacteriano diferente o una especie distinta del mismo género. La inmunoreactividad cruzada es indicativa del potencial del inmunógeno bacteriano para inmunoproteger de manera cruzada y viceversa.
El término "huésped" de la manera en que se utiliza en la presente memoria descriptiva y en las reivindicaciones se refiere tanto a un animal in vivo como a cultivos de células del animal in vitro. El término "animal" de la manera en que se utiliza en la presente memoria descriptiva y en las reivindicaciones incluye, entre otras, animales de sangre caliente tales como mamíferos y aves (por ejemplo, pollos, pavos, patos, etc.).
De acuerdo con la invención, en una vacuna que comprenda bacterias potenciadas antigénicamente, las bacterias pueden estar tanto vivas como inactivadas y pueden además comprender un adyuvante, tal como, entre otros, alumbre, una emulsión de aceite y agua, la toxina termolábil de E. coli enterotoxigénica (LT, por sus siglas en inglés), formas no toxigénicas de la misma (por ejemplo, mLT) y/o subunidades individuales de la misma, bacilo Calmette-Guerin (BCG) o adyuvante de Freund y también pueden comprender además un vehículo farmacéutico apropiado incluidos, entre otros, solución salina, dextrosa o otras soluciones acuosas. Hay otros vehículos farmacéuticamente apropiados descritos en Remington's Pharmaceutical Sciences, Merck Publishing Company, un texto de referencia estándar en este campo.
El término "bacterias inactivadas", de la manera en que se utiliza en la presente memoria descriptiva y en las reivindicaciones, se refiere a bacterias que son incapaces de infección y/o colonización y abarca tanto bacterias atenuadas como bacterias muertas. Las bacterias atenuadas pueden replicarse pero no pueden causar infecciones ni enfermedades. La inactivación de dichas bacterias puede lograrse por cualquier procedimiento conocido por los expertos en la materia. Por ejemplo, las bacterias pueden ser inactivadas químicamente, por ejemplo mediante fijación con formalina, o inactivadas físicamente, como por ejemplo por medio del calor, ultrasonidos o radiación, de tal manera que se impide su replicación y/o capacidad de infección y/o de causar enfermedades.
Se debe administrar una cantidad eficaz de la vacuna, donde "cantidad eficaz" se define como una cantidad de bacterias que sea capaz de producir una respuesta inmunitaria en un sujeto. La cantidad necesaria variará con la antigenicidad de la bacteria utilizada y la especie y el peso del sujeto que se va a vacunar, pero puede determinarse mediante técnicas estándar. En realizaciones preferidas pero no limitantes de la invención, una cantidad eficaz de vacuna produce un incremento del título de anticuerpos antibacterianos de al menos dos veces el título de anticuerpos antes de la vacunación. En una realización preferida, específica pero no limitante, de la invención se administran a un huésped aproximadamente entre 10^{7} y 10^{11} bacterias y, preferentemente, entre 10^{8} y 10^{10}. Se prefieren vacunas que comprendan bacterias enteras inactivadas.
El término "cantidad eficaz" cuando se aplica a vacunas pasivas es la cantidad de anticuerpo que es capaz de prevenir o atenuar una enfermedad o infección bacteriana. La cantidad necesaria dependerá del tipo de anticuerpo y del título del mismo, y de la especie y el peso del sujeto que se va a vacunar, pero puede determinarse utilizando técnicas estándar.
Las vacunas de la presente invención pueden administrarse local y/o sistemáticamente por cualquier procedimiento conocido en la técnica, incluido, entre otros, procedimientos que empleen las vías intravenosa, subcutánea, intramuscular, intravaginal, intraperitoneal, intranasal, oral u otras rutas a través de la mucosa.
Las vacunas pueden administrarse en un vehículo apropiado, farmacéuticamente no tóxico y pueden estar comprendidas en microcápsulas y/o implantes de liberación controlada.
Puede ser conveniente que las vacunas se administren a diversos intervalos para mantener los niveles del anticuerpo.
Las vacunas de la invención pueden utilizarse junto con otros procedimientos bactericidas o bacteriostáticos.
Los procedimientos para detectar anticuerpos en un huésped incluyen inmunoensayos. Estos inmunoensayos son conocidos en la técnica e incluyen, entre otros, radioinmunoensayos (RIA, por sus siglas en inglés), ensayos de inmunoadsorción enzimática (ELISA, por sus siglas en inglés), inmunoensayos fluorescentes e inmunoensayos de polarización de fluorescencia (FPIA, por sus siglas en inglés).
Otra realización incluye equipos (kits) de diagnóstico que comprenden todos los reactivos esenciales requeridos para llevar a cabo un inmunoensayo deseado de acuerdo con la presente invención. El equipo de diagnóstico puede presentarse en una forma empaquetada comercialmente como una combinación de uno o más recipientes que contengan los reactivos necesarios. Tales equipos comprenden una bacteria de la presente invención, en combinación con diversos componentes convencionales de equipos. Los componentes convencionales de equipos serán fácilmente identificables para aquellas personas capacitadas en la técnica y son divulgados en numerosas publicaciones, incluyendo Antibodies. A Laboratory Manual (E. Harlow, D. Lane, Cold Spring Harbor Laboratory Press, 1989). Los componentes de equipos convencionales pueden incluir artículos tales como, por ejemplo, placas de microtitulación, amortiguadores para mantener el pH de la mezcla de prueba (tales como, entre otros, Tris, HEPES, etc.) y similares y otros reactivos estándar.
Los procedimientos de la presente invención incluyen el crecimiento de bacterias en un medio de cultivo esencial basal apropiado, tales como, entre otros, medios disponibles comercialmente de medio de cultivo de infusión de cerebro y corazón ("BHI", por sus siglas en inglés), medio de cultivo de Luria-Bertani ("LB", por sus siglas en inglés), agar de sangre de oveja ("SBA", por sus siglas en inglés), medio de cultivo de Brucella, medio de cultivo de Meuller-Hinton, medio de cultivo con extracto de carne y peptona Proteose, etc., con diversas condiciones y componentes incluyendo, entre otras, bilis del 0,025% al 0,25%, a una temperatura de 37ºC, hasta una fase de crecimiento de aproximadamente la fase logarítmica temprana, entre la fase logarítmica temprana y la estacionaria o aproximadamente la fase estacionaria, en aire o en condiciones microaerófilas, tales como del 5% al 20% de CO_{2}, con un 80% a 95% de aire o 5% de O_{2} con 10% de CO_{2} y 85% de N_{2}; y opcionalmente en presencia de un agente quelante de cationes divalentes tal como, entre otros, de 0 a 100 \muM, preferentemente 25 \muM, de BAPTA/AM (ácido 2'(etilendioxi)dianilino n, n, n', n'-tetraacético/éster acetoximetílico; Molecular Probes, Eugene, OR), de 0 a 10 mM de EGTA (ácido etilenbis(oxietilenonitrilo)-tetraacético; Sigma Chemical Co., St. Louis, MO), de 0 a 100 \muM de EGTA/AM (ácido etilenbis(oxietilenonitrilo)-tetraacético/éster acetoximetílico; Molecular Probes, Eugene, OR); donde la combinación de condiciones y componentes resultante produce bacterias entéricas potenciadas antigénicamente.
La sal de bilis útil para la presente invención es glicocolato (GC).
Los cultivos pueden prepararse como soluciones madre congeladas mediante procedimientos generalmente conocidos por las personas capacitadas en la técnica y se mantienen a -80ºC para un uso futuro. Las soluciones madre de Helicobacter pylori pueden prepararse haciendo crecer el organismo en medio de cultivo de infusión de cerebro y corazón ("BHI"). Las bacterias se pueden recoger congelando mediante cualquier procedimiento conocido, por ejemplo, limpiando el cultivo y volviéndolo a suspender en BHI que contenga glicerol al 30%. Los cultivos para los experimentos analíticos o para la producción de fermentaciones pueden prepararse por cualquiera de los procedimientos generalmente conocidos, tales como el crecimiento del organismo en BHI con agar al 1,5% a 37ºC bajo MC o condiciones atmosféricas y luego transfiriendo una colonia única al medio de cultivo y cultivando de acuerdo con los procedimientos de la presente invención que se describen en la presente memoria descriptiva. Las bacterias se pueden recoger utilizando cualquiera de los procedimientos generalmente conocidos por aquellas personas capacitadas en la técnica, por ejemplo mediante centrifugación.
En realizaciones adicionales preferidas, se hacen crecer células de Helicobacter pylori potenciadas antigénicamente, preferentemente de las cepas ATCC 49503, NB3-2 o G1-4, en un medio de cultivo esencial basal, preferentemente medio de cultivo BHI, que además comprende desde aproximadamente 0,05% hasta aproximadamente 0,2% de bilis o aproximadamente 0,05% de glicocolato (GC) a 37ºC en una mezcla de aproximadamente del 5% al 20% de CO_{2} con aproximadamente del 80% al 95% de aire, o de aproximadamente del 10% de CO_{2} con aproximadamente el 5% de O_{2} y aproximadamente el 85% de N_{2} y recogida después de que el crecimiento del cultivo haya alcanzado aproximadamente la fase logarítmica o aproximadamente la fase estacionaria. En una realización más preferida, las células se cosechan después de que el cultivo haya alcanzado aproximadamente la fase logarítmica.
Las bacterias cultivadas de acuerdo con los procedimientos de la presente invención tienen alteradas la morfología y/o la motilidad celular y/o producen ciertas nuevas proteínas, lipopolisacáridos y/o carbohidratos y/o tales macromoléculas a niveles alterados en comparación con células cultivadas solamente en un medio basal. Se pueden identificar las condiciones de cultivo óptimas que incrementen la producción celular y los índices de patogenicidad. Utilizando estas condiciones de cultivo, se pueden identificar los antígenos asociados con la virulencia que son potenciados o inducidos.
Los cambios de motilidad y morfológicos brutos pueden observarse mediante un examen microscópico ya sea de bacterias no tratadas o de bacterias teñidas. Es posible que pudieran aparecer otros cambios morfológicos a partir de los procedimientos de la presente invención como podría observarse por medio de microscopía electrónica o microscopía de fluorescencia.
La morfología y las características similares al moco de las bacterias entéricas cultivadas de acuerdo con los procedimientos de la presente invención sugieren que se podría inducir la expresión de la capa superficial y/o de la cápsula. Para verificar la producción de la cápsula se pueden preparar extractos fenólicos de los componentes de la superficie, tales como proteínas, carbohidratos y lipopolisacáridos. Los carbohidratos potenciados pueden observarse mediante cromatografía líquida de alta presión (HPLC, por sus siglas en inglés).
Se pueden caracterizar los perfiles de las proteínas de las membranas externas preparadas a partir de bacterias entéricas, crecidas bajo las condiciones de cultivo de la presente invención que incrementan la virulencia, mediante electroforesis en gel de dodecilsulfato de sodio y poliacrilamida (SDS-PAGE, por sus siglas en inglés) y compararse con los correspondientes a organismos crecidos en medios convencionales. La SDS-PAGE se realiza para evaluar los cambios inducidos en las proteínas celulares y extraídas de bacterias en respuesta a condiciones que incrementan o alteran antígenos. Estos datos presentan información cualitativa y cuantitativa con respecto a los cambios de la superficie asociados con una invasividad incrementada o una antigenicidad alterada.
El potencial inmunogénico de antígenos de proteínas inducidas o alteradas puede identificarse mediante el ensayo Western Blotting. La inmunogenicidad de las proteínas bacterianas inducidas o alteradas identificadas mediante SDS-PAGE puede evaluarse mediante las técnicas de Western Blotting generalmente aceptadas como se describe a continuación. Se puede utilizar cualquier fuente de anticuerpos, tal como suero de hurón o de conejo inmune convaleciente (fuente de anticuerpo de animales infectados oralmente con organismos vivos crecidos de manera convencional o de acuerdo con los procedimientos de la presente invención), moco intestinal (fuente de anticuerpo IgA) o antisuero policlonal.
La producción potenciada de varios de estos antígenos bacterianos está acompañada por el incremento de las propiedades asociadas con la virulencia. Estas propiedades incluyen la adhesión a células epiteliales del intestino humano cultivadas y la invasión de las mismas y unión de colorante rojo Congo. La prueba de unión de colorante rojo Congo es un procedimiento predictivo de virulencia generalmente aceptado y se describe a continuación así como en Andrews y col., Infect. Inmun., 60:3287-3295, 1992; y Yoder, Avian Dis., 33:502-505, 1989. La unión bacteriana de rojo Congo indica la capacidad de unirse a la hemina, capacidad que se correlaciona con la virulencia. La unión de rojo Congo también se correlaciona con una invasión bacteriana potenciada de las células epiteliales.
Los procedimientos de la presente invención para la producción de bacterias potenciadas antigénicamente se correlacionan con la virulencia potenciada en modelos de animales pequeños. Junto con Helicobacter pylori, el modelo de colonización gástrica del Helicobacter felis descrito por Chen y col., Lancet, 339:1120-1121, 1992, se utiliza para evaluar el potencial de la vacuna de H. pylori producida por los procedimientos de la presente invención.
Las bacterias potenciadas antigénicamente producidas por los procedimientos de la presente invención se utilizan para preparar prototipos de vacunas de células enteras muertas o de subunidades. Cuando se administran estas vacunas a animales, se puede demostrar que inducen anticuerpos y, por lo tanto, se establece el potencial protector de las vacunas. La elevación o inducción de estos antígenos en una célula bacteriana produce células de las que se hacen vacunas más eficaces.
Las preparaciones que son candidatas para vacunas producidas por los procedimientos de la presente invención pueden utilizarse con diversas estrategias de inmunización de mucosa para inducir una respuesta inmunitaria intestinal. Los protocolos de inmunización exitosos pueden entonces ser utilizados para proteger animales expuestos a los patógenos con o sin antigenicidad potenciada. Las vacunas también pueden formularse y probarse como vacunas combinadas.
Los enfoques experimentales escritos a continuación permiten la detección de cambios en los antígenos de superficie y otras características que están asociadas con una invasividad potenciada. Estos cambios son tanto cualitativos como cuantitativos. De modo más importante, estos experimentos establecen que los procedimientos de la presente invención incrementan la invasividad e inducen antígenos inmunogénicamente relevantes. Tales bacterias antigénicamente potenciadas inducen una respuesta inmunogénica que es protectora contra infecciones de una gama más amplia de cepas, serotipos y/o especies bacterianas y son por lo tanto útiles como vacunas eficaces en comparación con bacterias crecidas de manera convencional.
Existen diversos modelos bien establecidos y generalmente conocido por aquellas personas capacitadas en la técnica que son útiles para evaluar las propiedades antigénicas, virulencia de las bacterias y eficacia de la vacuna potenciadas como se describe a continuación.
A continuación se describen ejemplos no limitantes de la presente invención.
6. Ejemplos Procedimientos para producir bacterias antigénicas potenciadas Ejemplo 1
Se agregó Helicobacter pylori a un medio de cultivo BHI junto con suero de ternero bovino al 4%. Después de la inoculación, los matraces se lavaron con O_{2} al 5%, CO_{2} al 10% y N_{2} al 85% y se incubaron durante 22 horas a 37ºC con agitación. Después de la incubación, se transfirieron 2,5 ml del cultivo a un matraz que contenía medio de cultivo BHI con suero de ternero bovino al 4% o el mismo medio que contenía además glicocolato de sodio al 0,05%. Estos cultivos se lavaron nuevamente con la mezcla gaseosa (O_{2} al 5%, CO_{2} al 10% y N_{2} al 85%) y se incubaron durante 20 a 24 horas a 37ºC. Las células se recogieron como se describe con anterioridad.
Ejemplo 2
Se agregó Helicobacter pylori a un medio de cultivo BHI más suero de ternero bovino al 4%. Después de la inoculación, los matraces se lavaron con O_{2} al 5%, CO_{2} al 10% y N_{2} al 85% y se incubaron durante 22 horas a 37ºC con agitación. Después de la incubación, se transfirieron 2,5 ml del cultivo a un matraz que contenía medio de cultivo BHI con suero de ternero bovino al 4% o el mismo medio que contenía además bilis bovina entre aproximadamente 0,1% a aproximadamente 0,2%. Estos cultivos se lavaron nuevamente con la mezcla gaseosa microaerófila (O_{2} al 5%, CO_{2} al 10% y N_{2} al 85%) y se incubaron durante 20 a 24 horas a 37ºC. Las células se recogieron como se describe con anterioridad.
7. Ejemplo Factores que afectan la adhesividad de H. pylori a células animales Ejemplo 3
Se potencia la adherencia de H. pylori mediante el crecimiento en glicocolato o bilis. Se agregaron células de las cepas NB3-2 o G1-4 de H. pylori a un medio de cultivo BHI más suero de ternero bovino al 4%. Después de la inoculación, los matraces se lavaron con CO_{2} al 10%, O_{2} al 5% y N_{2} al 85% y se incubaron durante 22 horas a 37ºC con agitación. Después de esta incubación, el cultivo se diluyó 1 a 10 en un matraz que contenía 1 litro del medio BHI con suero de ternero bovino al 4% con varias concentraciones de bilis bovina (de 0,025% a 0,2%). Estos cultivos se lavaron nuevamente con la misma mezcla gaseosa y se incubaron a 37ºC. Las células se recogieron a diversos tiempos hasta 18 horas y se probó su adherencia a las células INT-407 utilizando los métodos descritos en el Ejemplo 28. Los resultados mostraron que cultivando con bilis incrementó la adhesividad de H. pylori a las células INT-407 (vea la Figura 1 y la Figura 2). Para la cepa NB3-2, el pico de adhesividad, un incremento de 4 a 6 veces la correspondiente a un cultivo no potenciado, ocurrió después de las aproximadamente 8 horas de crecimiento (Figura 1). Para la cepa G1-4, la el pico de adhesividad, un incremento de 2 a 3 veces la correspondiente a un cultivo no potenciado, ocurrió después de entre 12 a 14 horas de crecimiento en 0,2% de bilis (Figura 2). Estos tiempos "pico" generalmente corresponden al período en que el cultivo de cada cepa se encontraba en la fase logarítmica de crecimiento.
Ejemplo Eficacia de la vacuna de Helicobacter crecida de acuerdo con los procedimientos de la presente invención Ejemplo 4
Se determinó la eficacia protectora de células enteras de Helicobacter pylori fijadas con formalina y crecidas de acuerdo con los procedimientos de la presente invención utilizando el modelo de colonización gástrica de Helicobacter felis en ratones descrito por Chen y col. (Lancet, 339:1120-1121, 1992). La cepa G1-4 de Helicobacter pylori creció como preinóculo durante aproximadamente 22 horas a 37ºC en una atmósfera de CO_{2} al 10% y aire al 90% en un medio BHI que contenía suero de ternero bovino al 4%. Se utilizó una alícuota de este cultivo para inocular un volumen 10 veces mayor del mismo medio, el que contenía bilis bovina al 0,1% (v/v). Tras 12 a 14 horas de crecimiento a 37ºC, las células se recogieron por centrifugación y se resuspendieron en 1/10 del volumen original de la solución de sales de Hank equilibradas (HBSS, por sus siglas en inglés) a temperatura ambiente. Las células se volvieron a centrifugar y nuevamente se suspendieron en 1/100 del volumen original de HBSS. A la suspensión celular amortiguada, se agregó formalina a una concentración del 0,075% y se inactivaron las células agitando la suspensión a temperatura ambiente durante 6 horas y luego enfriando la solución a 4ºC durante 18 horas.
El potencial protector se midió de manera habitual administrando 3 dosis de esta vacuna de células enteras inactivadas por vía oral a ratones hembras Balb/c, libres de Helicobacter, de 6 a 8 semanas de edad, a los días 0, 7 y 14 o a los días 0, 7 y 21. Se evaluaron dosis de 10^{9} partículas de bacterias por dosis en combinación con la enterotoxina de E. coli termolábil. Catorce días después de la tercera dosis de inmunización, los animales fueron expuestos oralmente con una dosis única (10^{7} UFC/dosis) de H. felis vivo.
Dos semanas después de la exposición, los animales se sacrificaron y se analizó la actividad ureasa en segmentos de estómago antral para determinar la presencia de H. felis. Se determinó la actividad ureasa incubando muestras de tejido antral en 0,5 ml de medio de cultivo de ureasa de Stuart (Remel) a temperatura ambiente durante 4 a 24 horas. El cambio de color de claro a rojo que se produjo durante este período se tomó como un resultado positivo para la ureasa.
Como se muestra en la Tabla 1, la administración de una vacuna de células enteras de Helicobacter potenciadas preparada utilizando la cepa G1-4 de H. pylori protegió a los animales contra la exposición oral a H. felis.
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TABLA 1 Protección contra infecciones por Helicobacter con vacunas que comprenden H. pylori inactivado hecho crecer de acuerdo con los procedimientos de la presente invención
Organismos
Agentes Expuestos Colonizado/ Porcentaje de
Inmunizantes^{a} (10^{7} UFC) Total Protección
Experimento 1
\hskip0,5cm H. pylori^{b} H. felis 4/13 71
\hskip0,5cm PBS + LT H. felis 9/9 0
Experimento 1
\hskip0,5cm H. pylori^{b} H. felis 2/15 87
\hskip0,5cm PBS + LT H. felis 10/10 0
^{a} \begin{minipage}[t]{152mm} Todos los agentes fueron dados con 10 \mug de LT (toxina lábil de ETEC, LT por sus siglas en inglés) como adyuvante en tres dosis orales a intervalos de 7 días. \end{minipage}
^{b} Dado como 1 x 10^{9} UFC de cepa G1-4 en una dosis de 0,25 ml
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Los resultados de estos experimentos muestran la relevancia de las propiedades bacterianas entéricas potenciadas para la inmugenicidad in vivo.
Los procedimientos de la presente invención producen bacterias capaces de inducir una respuesta inmunogénica que es protectora y por lo tanto son útiles como vacunas.
1
2

Claims (16)

1. Un procedimiento para producir bacterias Helicobacter pylori o Helicobacter felis que tengan propiedades antigénicas potenciadas que comprende el crecimiento de un cultivo de bacterias Helicobacter in vitro con cerebro y corazón en una combinación de condiciones que comprenden:
a)
de 0,025% a 0,2% de bilis o 0,05% de sal glicocolato; y
b)
a una temperatura de 37ºC; y
c)
en una condición microaerófila, caracterizada porque la condición microaerófila comprende i) de 5% a 20% de CO_{2} con de 80% a 95% de aire; o ii) 5% de O_{2}, 10% de CO_{2} con 85% de N_{2};
durante un tiempo suficiente como para que el cultivo se encuentre en la fase logarítmica caracterizado porque la propiedad antigénica potenciada es un nivel más alto de un antígeno inmunogénico o un antígeno inmunogénico nuevo cuando se compara con la propiedad antigénica de bacterias de un cultivo de la especie Helicobacter en un medio de cultivo de infusión de cerebro y corazón complementado con suero de ternero bovino.
2. El procedimiento de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado porque las condiciones comprenden 0,05% de sal biliar de glicocolato.
3. El procedimiento de acuerdo con la reivindicación 3, caracterizado porque dicho Helicobacter es la cepa de NB3-2 de Helicobacter pylori que tiene el No. de registro de ATCC 55174 o la cepa G1-4 que tiene el No. de registro de ATCC 55173.
4. Una bacteria Helicobacter pylori o Helicobacter felis que tenga propiedades antigénicas potenciadas, que se obtiene cultivando bacterias Helicobacter in vitro en un medio de cultivo de infusión de cerebro y corazón complementado con suero de ternero bovino bajo una combinación de condiciones que comprenden:
a)
de 0,025% a 2% de bilis bovina o 0,05% de sal glicocolato; y
b)
a una temperatura de 37ºC; y
c)
en una condición microaerófila, caracterizada porque la condición microaerófila comprende i) de 5% a 20% de CO_{2} con de 80% a 95% de aire; o ii) 5% de O_{2}, 10% de CO_{2} con 85% de N_{2};
durante un tiempo suficiente como para que el cultivo se encuentre en la fase logarítmica donde la propiedad antigénica potenciada es un nivel más alto de un antígeno inmunogénico o un antígeno inmunogénico nuevo cuando se compara con la propiedad antigénica de bacterias de un cultivo de la especie Helicobacter en un medio de cultivo de infusión de cerebro y corazón complementado con suero de ternero bovino.
5. La bacteria Helicobacter de acuerdo con la reivindicación 4, caracterizada porque dichas condiciones comprenden 0,05% de glicocolato de sodio.
6. La bacteria Helicobacter de acuerdo con la reivindicación 4, caracterizada porque dicha Helicobacter es la cepa NB3-2 de Helicobacter pylori que tiene el No. de registro de ATCC 55174 o la cepa G1-4 que tiene el No. de registro de ATCC 55173.
7. Una vacuna que comprende la bacteria Helicobacter de la reivindicación 4; y que comprende además un vehículo o diluyente farmacéuticamente aceptable.
8. La vacuna de acuerdo con la reivindicación 7, caracterizada porque dicha bacteria Helicobacter está inacti-
vada.
9. La vacuna de acuerdo con la reivindicación 8 caracterizada porque dicha bacteria Helicobacter se inactiva mediante un tratamiento con formalina.
10. La vacuna de acuerdo con la reivindicación 7, caracterizada porque dicha vacuna es apropiada para una administración vía mucosa o parenteral o para una administración vía mucosa y parenteral.
11. La vacuna de acuerdo con la reivindicación 7 que comprende además un adyuvante.
12. Un procedimiento para analizar un potencial agente antimicrobiano caracterizado porque el procedimiento comprende la puesta en contacto in vitro de la bacteria Helicobacter de la reivindicación 4 con dicho agente y analizar los efectos bactericidas o bacteriostáticos de dicho agente sobre la bacteria Helicobacter.
\newpage
13. Un procedimiento para detectar los anticuerpos de un huésped contra la bacteria Helicobacter en un animal o una muestra biológica del mismo, que comprende los pasos de a) poner en contacto in vitro dicha muestra biológica con la bacteria Helicobacter de la reivindicación 4 y b) examinar el enlace a anticuerpo de la bacteria Helicobacter o un fragmento de la misma.
14. Un equipo de inmunoensayo de diagnóstico para detectar en un huésped la producción a la bacteria Helicobacter o para detectar la bacteria Helicobacter, que comprende la bacteria Helicobacter de la reivindicación 4.
15. Un procedimiento para producir anticuerpos anti Helicobacter en un animal no humano donde el procedimiento comprende el uso de una cantidad eficaz de un inmunógeno que comprende la bacteria Helicobacter de la reivindicación 4, caracterizado porque los anticuerpos anti Helicobacter se unen a dicha bacteria Helicobacter o a un componente de la misma.
16. Un inmunógeno que comprende la bacteria Helicobacter de la reivindicación 4 para estimular una respuesta inmunitaria en un animal caracterizado porque dicho inmunógeno se administra al animal y dicha respuesta inmunitaria evita, atenúa o cura enfermedades o infecciones por Helicobacter en el animal.
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