FR2859218A1 - Microvesicles made from the outer membrane of bacteria, useful e.g. as vectors for therapeutic agents, include a detectable signature, preferably fluorescent, to facilitate visualization - Google Patents
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Abstract
Description
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MICROVESICULES DE MEMBRANE EXTERNE MARQUEES,
LEUR PROCEDE DE PRODUCTION ET LEURS UTILISATIONS
La présente invention a pour objet des microvésicules de membrane externe marquées, leur procédé de production et leurs utilisations. EXTERNAL MEMBRANE MICROVESICLES MARKED,
PRODUCTION PROCESS AND USES THEREOF
The present invention relates to marked outer membrane microvesicles, their method of production and their uses.
Les microvésicules membranaires sont des protrusions de la membrane externe de bactéries à Gram négatif, qui se détachent de la cellule pour s'échapper dans le milieu. Ces microvésicules sont des compartiments de forme sphérique. L'invention s'intéresse particulièrement aux microvésicules de taille inférieure à environ 250 nm. Membrane microvesicles are protrusions of the outer membrane of Gram-negative bacteria, which detach from the cell to escape into the medium. These microvesicles are spherical compartments. The invention is particularly interested in microvesicles smaller than about 250 nm.
Certains micro-organismes produisent naturellement ces microvésicules, sans qu'il soit nécessaire d'apporter une quelconque stimulation. Ces microvésicules sont longtemps passées inaperçues, du fait qu'elles sont de très faible taille et que les techniques d'analyse ne permettaient pas de les identifier. Aujourd'hui encore, les techniques d'analyse à mettre en #uvre pour identifier ces microvésicules, en particulier la microscopie électronique utilisant ou non les techniques d'immunomarquages sont lourdes et coûteuses. Some microorganisms naturally produce these microvesicles, without the need for any stimulation. These microvesicles have long gone unnoticed, because they are very small and the analysis techniques did not identify them. Even today, the analysis techniques to be used to identify these microvesicles, in particular electron microscopy using or not immunostaining techniques are cumbersome and expensive.
Les microvésicules de membrane externe sont connues de l'art antérieur, et citées notamment par Beveridge, Journal of Bacteriology, Aug 1999, Vol. 181, N 16 pp. The outer membrane microvesicles are known from the prior art, and cited in particular by Beveridge, Journal of Bacteriology, Aug. 1999, Vol. 181, No. 16 pp.
4725-4733, ou encore par Bernadac et al. Journal of Bacteriology . Sep 1998 Vol. 180, N 18 pp. 4872-4878. 4725-4733, or by Bernadac et al. Journal of Bacteriology. Sep 1998 Vol. 180, N, 18 pp. 4872-4878.
Les microvésicules de membrane externe sont notamment utilisées pour élaborer des vaccins. EP 1248647 décrit un vaccin à partir de microvésicules de membrane externe contre les maladies causées par la Neisseria meningitidis External membrane microvesicles are used in particular to develop vaccines. EP 1248647 discloses a vaccine from outer membrane microvesicles against diseases caused by Neisseria meningitidis
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Serogroup B. W097/05899 décrit un vaccin utilisant des microvésicules de membrane externe comme vecteur d'un antigène associé à la surface de la microvésicule. W097/05899 décrit également une composition pharmaceutique comprenant des vésicules membranaires d'un ou plusieurs microorganismes comprenant des enzymes et ayant des effets bactéricides. Les microvésicules utilisées dans cette demande de brevet sont soit des microvésicules naturelles, de tailles comprises entre 10-200 nm, soit des vésicules de nature différentes et de plus grande taille, comprenant de la membrane externe, de la membrane cytoplasmique ou plasmatique et du cytoplasme. Serogroup B. WO97 / 05899 discloses a vaccine using outer membrane microvesicles as a vector of an antigen associated with the surface of the microvesicle. WO97 / 05899 also discloses a pharmaceutical composition comprising membrane vesicles of one or more microorganisms comprising enzymes and having bactericidal effects. The microvesicles used in this patent application are either natural microvesicles, sizes between 10-200 nm, or different and larger size vesicles, including the outer membrane, the cytoplasmic or plasma membrane and the cytoplasm .
L'utilisation de ces vésicules de taille plus importante est dictée par les difficultés de visualisation et de suivi des microvésicules naturelles, mais elle présente de nombreux inconvénients : en premier lieu, il est difficile d'assurer que ces vésicules sont homogènes et toutes de même nature ; par ailleurs, certaines vésicules contiennent du cytoplasme, et donc, statistiquement, certaines au moins d'entre elles contiennent de l'ADN cytoplasmique. L'utilisation de ce type de vésicules présente donc un risque de transmission d'ADN non souhaitée et difficilement contrôlable. The use of these vesicles larger size is dictated by the difficulties of visualization and monitoring of natural microvesicles, but it has many disadvantages: first, it is difficult to ensure that these vesicles are homogeneous and all the same nature ; moreover, some vesicles contain cytoplasm, and thus, statistically, some of them contain cytoplasmic DNA. The use of this type of vesicle therefore presents a risk of unwanted DNA transmission and difficult to control.
La présente invention remédie aux inconvénients cidessus et propose des microvésicules de membrane externe qui sont marquées, ce qui permet de les visualiser rapidement et à moindre coût, par exemple avec l'analyse directe d'une culture bactérienne par microscopie de fluorescence, en évitant d'avoir recours aux techniques nettement plus lourdes et onéreuses de microscopie électronique ou de purification, et qui peuvent être produites massivement. The present invention overcomes the above drawbacks and proposes external membrane microvesicles which are labeled, which makes it possible to visualize them rapidly and at a lower cost, for example with the direct analysis of a bacterial culture by fluorescence microscopy, avoiding use much more expensive and expensive techniques of electron microscopy or purification, which can be produced massively.
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Les microvésicules selon l'invention sont formées d'une seule membrane, la membrane externe. A ce jour, toutes les expériences réalisées par les inventeurs sur Escherichia coli montrent qu'aucun matériel cytoplasmique ne se retrouve dans les microvésicules selon l'invention. The microvesicles according to the invention are formed of a single membrane, the outer membrane. To date, all the experiments carried out by the inventors on Escherichia coli show that no cytoplasmic material is found in the microvesicles according to the invention.
Les microvésicules selon l'invention ne contiennent donc que du matériel intermembranaire, en particulier périplasmique pour les bactéries à gram négatif. Les microvésicules de l'invention présentent de ce fait l'avantage d'être homogènes entre elles, et d' assurer la non-transmission de matériel génétique d'origine cytoplasmique. Par ailleurs, les microvésicules selon l'invention contiennent un seul compartiment contenant des protéines dans un état oxydé, donc plus aptes à l'utilisation. The microvesicles according to the invention therefore contain only intermembrane material, in particular periplasmic for gram-negative bacteria. The microvesicles of the invention thus have the advantage of being homogeneous with each other, and of ensuring the non-transmission of genetic material of cytoplasmic origin. Moreover, the microvesicles according to the invention contain a single compartment containing proteins in an oxidized state, and therefore more suitable for use.
L'invention a donc pour objet de proposer des microvésicules détectables, alors même que leur taille est très faible. The object of the invention is therefore to propose detectable microvesicles, even though their size is very small.
Plus particulièrement, la présente invention a pour objet une ou des microvésicules de membrane externe, de diamètre inférieur à 250 nanomètres, formée avec une seule membrane, et comprenant un marqueur ou une signature détectable, notamment par fluorescence, par des techniques type RPE ou par mesure de radioactivité, qui se trouve soit au niveau intravésiculaire, soit au niveau de la membrane. More particularly, the subject of the present invention is one or more outer membrane microvesicles, of diameter less than 250 nanometers, formed with a single membrane, and comprising a marker or a detectable signature, in particular by fluorescence, by RPE type techniques or by measurement of radioactivity, which is either at the intravesicular level or at the level of the membrane.
Suivant un premier mode de réalisation de l'invention, cette signature est une protéine intravésiculaire détectable, de préférence fluorescente. De nombreuses protéines fluorescentes sont appropriées. A titre d'exemple, on peut citer la Green Fluorescent Protein. According to a first embodiment of the invention, this signature is a detectable intravesicular protein, preferably a fluorescent protein. Many fluorescent proteins are suitable. By way of example, mention may be made of the Green Fluorescent Protein.
Suivant un autre mode de réalisation de l'invention, cette signature intravésiculaire est une protéine qui fixe According to another embodiment of the invention, this intravesicular signature is a protein which fixes
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un cofacteur détectable. De nombreux cofacteurs sont susceptibles d'être fixés par les protéines adéquates. a detectable cofactor. Many cofactors are likely to be fixed by the appropriate proteins.
Parmi les cofacteurs convenables, on cite notamment les cofacteurs détectables par RPE. A titre d'exemple, on peut citer comme protéine liée à un cofacteur détectable les protéines du système d'oxydo-réduction et pour Escherichia coli, la triméthylamine N-oxide reductase (TorA). D'autres protéines à cofacteurs d'origine bactérienne périplasmiques comme les hydrogénases à centre Nickel-Fer ou des protéines recombinantes peuvent être aussi envisagées. Dans le cas de protéines membranaires réceptrices de fer sous forme ferrique couplé à un sidérophore, ces protéines issues de genre bactériens variés peuvent être surproduites et retrouvées dans les microvésicules purifiées. Ainsi on pourra procéder à un marquage membranaire via le complexe fer (ferrique)-sidérophore. Among the suitable cofactors, mention is made in particular of cofactors detectable by EPR. By way of example, mention may be made, as a protein linked to a detectable cofactor, of the proteins of the oxidation-reduction system and for Escherichia coli, trimethylamine N-oxide reductase (TorA). Other periplasmic bacterial cofactor proteins such as nickel-iron core hydrogenases or recombinant proteins may also be contemplated. In the case of iron-receiving membrane proteins in iron form coupled to a siderophore, these proteins from various bacterial genus can be overproduced and found in purified microvesicles. Thus we can proceed to membrane labeling via the complex iron (ferric) -siderophore.
Cette signature peut encore être issue d'un radiomarquage in vivo ou in vitro, mettant en #uvre les techniques de marquage radioactif connues de l'homme du métier ; la signature peut aussi consister en un marquage fluorescent in vitro, c'est-à-dire un marquage par couplage chimique de sondes fluorescentes commerciales sur des molécules présentes à la surface ou dans les microvésicules. Comme sondes on peut citer le Texas Red-X succinimidyl ester (Molecular Probes) ou l'Oregon Green 488 carboxylic acid succinimidyl ester (Molecular Probes) qui sont des sondes fluorescentes pouvant réagir et se coupler avec les fonctions réactives des molécules comme la fonction amine présente entre autres dans les protéines. This signature may also be derived from an in vivo or in vitro radiolabelling, using radioactive labeling techniques known to those skilled in the art; the signature may also consist of an in vitro fluorescent labeling, that is to say a marking by chemical coupling of commercial fluorescent probes on molecules present on the surface or in the microvesicles. As probes there may be mentioned Texas Red-X succinimidyl ester (Molecular Probes) or Oregon Green 488 carboxylic acid succinimidyl ester (Molecular Probes) which are fluorescent probes that can react and couple with the reactive functions of molecules such as the amine function present among others in proteins.
Cette signature peut aussi être un anticorps couplé à un réactif fluorescent. Cet anticorps pourra reconnaître une protéine ou molécule exposée à la surface de la bactérie (voir l'utilisation d'un anticorps anti-Lamb : Lloubes et This signature can also be an antibody coupled to a fluorescent reagent. This antibody may recognize a protein or molecule exposed on the surface of the bacterium (see the use of an anti-Lamb antibody: Lloubes and
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al. Research Microbiology Jul-Aug 2001 Vol. 152 N 6 pp. al. Research Microbiology Jul-Aug 2001 Vol. 152 N 6 pp.
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Suivant un mode de réalisation particulier de l'invention, il est envisagé de combiner plusieurs signatures ou marquages, notamment de prévoir de marquer les microvésicules à la fois au niveau intravésiculaire et au niveau de la membrane. 523-529)
According to one particular embodiment of the invention, it is envisaged to combine several signatures or markings, in particular to provide for marking the microvesicles both at the intravesicular level and at the level of the membrane.
Les microvésicules selon l'invention présentent de nombreux avantages, et peuvent notamment être utilisées comme outils de ciblage. Suivant un mode de réalisation avantageux de l'invention, les microvésicules de l'invention sont associées à des molécules d'intérêt, destinées au ciblage ou à la thérapie, du type comprenant les saccharides et en particulier les oligosaccharides, les protéines et en particulier les enzymes, mais aussi les antibiotiques. The microvesicles according to the invention have many advantages, and can in particular be used as targeting tools. According to an advantageous embodiment of the invention, the microvesicles of the invention are associated with molecules of interest, intended for targeting or therapy, of the type comprising saccharides and in particular oligosaccharides, proteins and in particular enzymes, but also antibiotics.
Parmi les molécules d'intérêt, l'invention s'intéresse en particulier à associer aux microvésicules marquées des molécules d'adressages, des protéines pouvant être cibles de récepteurs cellulaires notamment des toxines, des récepteurs spécifiques notamment du type de celui permettant l'entrée de l'ADN décrit par Lambert et al. Molecular Microbiology Nov 1998 Vol 30 N 4 pp.761-765, ou des anticorps notamment de type scFv exposés à la surface de la membrane externe. Ces protéines d'intérêt seraient présentes sur la cellule bactérienne utilisée pour le procédé selon l'invention. La préparation d'une telle bactérie est réalisable conformément aux procédés décrits dans Francisco et al. (Production and fluorescenceactivated cell sorting of Escherichia coli expressing a functional antibody fragment on the external surface. ) Proc Natl Acad Sci U S A. 1993 Nov 15;90(22):10444-10448. Among the molecules of interest, the invention is particularly interested in associating with labeled microvesicles addressing molecules, proteins that may be targets of cellular receptors, in particular toxins, specific receptors notably of the type allowing entry. DNA described by Lambert et al. Molecular Microbiology Nov 1998 Vol 30 N 4 pp.761-765, or antibodies of particular scFv type exposed on the surface of the outer membrane. These proteins of interest would be present on the bacterial cell used for the process according to the invention. The preparation of such a bacterium is feasible according to the methods described in Francisco et al. (Production and fluorescenceactivated cell sorting of Escherichia coli expressing a functional antibody fragment on the external surface.) Proc Natl Acad Sci U S A. 1993 Nov 15; 90 (22): 10444-10448.
Francisco et Georgiou (The expression of recombinant Francisco and Georgiou (The expression of recombinant
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proteins on the external surface of Escherichia coli.) Biotechnological applications. Ann N Y Acad Sci. 1994 Nov 30;745:372-382. Earhart (Use of an Lpp-OmpA fusion vehicle for bacterial surface display.) Methods Enzymol. Escherichia coli.) Biotechnological applications. Ann N Y Acad Sci. 1994 Nov. 30; 745: 372-382. Earhart (Use of an Lpp-OmpA fusion vehicle for bacterial surface display.) Methods Enzymol.
2000;326:506-516. 2000; 326: 506-516.
Suivant un autre mode de réalisation, qui peut être combiné avec le précédent, les microvésicules de l'invention sont combinées à au moins un déterminant exposé à la surface de la microvésicule, par exemple le lipopolysaccharide (LPS) présent à la surface des bactéries et aussi des microvésicules, et qui joue un rôle dans la réponse inflammatoire (Chen et al., J Cell Biochem. Aug 2003 Vol. 89, N .6 pp 1206-1214) ; l'enterotoxine issue des bactéries Escherichia coli pathogènes, qui est aussi retrouvée à la surface des microvésicules (Horstman et Khuehn J Biol Chem. Sep 2002 Vol. 277 N 36 pp. 32538-32545) ; la cytotoxine VacA d' Hélicobacter pylori, qui est aussi retrouvée active dans les microvésicules formées par cet organisme (Keenan et Allardyce, Dec 2000, Eur J Gastroenterol Hepatol. Vol. 12 N 12 pp. 1267-1273). According to another embodiment, which can be combined with the above, the microvesicles of the invention are combined with at least one determinant exposed on the surface of the microvesicle, for example the lipopolysaccharide (LPS) present on the surface of the bacteria and also microvesicles, which plays a role in the inflammatory response (Chen et al., J Cell Biochem, Aug. 2003 Vol 89, N 6 pp 1206-1214); enterotoxin from pathogenic Escherichia coli bacteria, which is also found on the surface of microvesicles (Horstman and Khuehn J Biol Chem Sep 2002 Vol 277 N 36 pp. 32538-32545); the Helicobacter pylori cytotoxin VacA, which is also found active in microvesicles formed by this organism (Keenan and Allardyce, Dec 2000, Eur J Gastroenterol Hepatol, Vol 12 N 12 pp. 1267-1273).
Suivant une variante avantageuse de l'invention, la microvésicule marquée ou non contient un fragment d'acide nucléique, qui a été introduit in vitro, et peut ainsi servir de transport à une information génétique destinée à une cible particulière. Dans ce cas, on purifie des microvésicules contenant la protéine membranaire FhuA (surproduite à partir d'un plasmide). Cette protéine permettra l'entrée de l'ADN du phage T5 (Lambert et al. According to an advantageous variant of the invention, the microvesicle, which may or may not be labeled, contains a nucleic acid fragment, which has been introduced in vitro, and may thus serve as a transport for a genetic information intended for a particular target. In this case, microvesicles containing the membrane protein FhuA (overproduced from a plasmid) are purified. This protein will allow the entry of phage T5 DNA (Lambert et al.
Molecular Microbiology Nov 1998 Vol 30 N 4 pp.761-765). Ainsi des gènes d'intérêt pourront être clonés dans l'ADN de ce phage. Cette variante est particulièrement destinée Molecular Microbiology Nov 1998 Vol 30 N 4 pp.761-765). Thus genes of interest can be cloned into the DNA of this phage. This variant is particularly intended
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aux situations où les microvésicules selon l'invention sont utilisées en thérapie génique. in situations where the microvesicles according to the invention are used in gene therapy.
L'invention a également pour objet un procédé de production de microvésicules marquées caractérisé en ce que : (a) on introduit ou l'on produit ou l'on repère une signature détectable, dans une cellule d'origine bactérienne sauvage ou mutée, productrice de microvésicules, (b) on cultive ladite bactérie en milieu solide ou en milieu liquide. The subject of the invention is also a process for the production of labeled microvesicles, characterized in that: (a) a detectable signature is introduced or is produced or labeled in a cell of bacterial origin which is wild or mutated, producing microvesicles, (b) said bacterium is cultured in a solid medium or in a liquid medium.
Suivant un mode de réalisation particulier de l'invention, la cellule est une souche bactérienne sélectionnée parmi les mutants tol, pal ou lpp ou parmi les genres bactériens qui produisent des microvésicules. According to a particular embodiment of the invention, the cell is a bacterial strain selected from tol, pal or lpp mutants or from bacterial genera that produce microvesicles.
Sont adaptées pour la réalisation du procédé selon l'invention les bactéries pathogènes présentant ces caractéristiques, du type, mais non exclusivement, Escherichia coli, Shigella flexneri, Salmonella typhimurium, Helicobacter pylori... Suitable for carrying out the process according to the invention are pathogenic bacteria having these characteristics, of the type, but not exclusively, Escherichia coli, Shigella flexneri, Salmonella typhimurium, Helicobacter pylori ...
Dans le cas où la signature est protéique ou associée à une protéine, la cellule et en particulier la souche bactérienne utilisée dans le procédé selon l'invention doit posséder un système d'exportation ou avoir la capacité naturelle d'exporter la signature présente dans le cytoplasme, vers la membrane externe ou vers le périplasme. Suivant un mode de réalisation préféré de l'invention, la bactérie utilisée pour la production des microvésicules selon l'invention possède un système Tol-Pal nonfonctionnel ; avantageusement, la bactérie est sélectionnée In the case where the signature is protein or associated with a protein, the cell and in particular the bacterial strain used in the process according to the invention must have an export system or have the natural ability to export the signature present in the cytoplasm, to the outer membrane or periplasm. According to a preferred embodiment of the invention, the bacterium used for the production of microvesicles according to the invention has a non-functional Tol-Pal system; advantageously, the bacterium is selected
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parmi les mutants tol, pal ou 1pp ou parmi les genres bactériens producteurs de microvésicules. among the mutants tol, pal or 1pp or among the bacterial genera producing microvesicles.
Dans le cas où cette signature est une protéine repliée, notamment une protéine fluorescente ou liée à un cofacteur détectable, la cellule et en particulier la bactérie doit posséder un système d'exportation de protéines repliées ou permettre naturellement une telle exportation. Avantageusement, la bactérie utilisée dans le procédé selon l'invention possède le système TAT (Tween Arginine Translocation) d'exportation. In the case where this signature is a folded protein, in particular a fluorescent protein or linked to a detectable cofactor, the cell and in particular the bacterium must have a system for exporting folded proteins or naturally allow such an export. Advantageously, the bacterium used in the process according to the invention possesses the export TAT (Tween Arginine Translocation) system.
Suivant un premier mode de réalisation de l'invention, l'on introduit dans une cellule d'origine bactérienne un plasmide qui permet la production d'une signature détectable. Avantageusement, ce plasmide comprend un gène codant pour une protéine marquée, par exemple une protéine fluorescente. According to a first embodiment of the invention, a plasmid which enables the production of a detectable signature is introduced into a cell of bacterial origin. Advantageously, this plasmid comprises a gene coding for a labeled protein, for example a fluorescent protein.
Suivant un autre mode de réalisation de l'invention, l'on marque, notamment en utilisant des radiomarquages in vitro ou des marquages avec des sondes fluorescentes, ou l'on détecte sans marquage préalable, les composants naturels de la membrane externe ou du contenu intravésiculaire, sans qu'il soit nécessaire d'introduire un plasmide. Ce composant naturel peut être un cofacteur fixé par une protéine. According to another embodiment of the invention, it is noted, in particular by using in vitro radiolabelling or labeling with fluorescent probes, or is detected without prior marking, the natural components of the outer membrane or content intravesicular, without the need to introduce a plasmid. This natural component can be a cofactor fixed by a protein.
Suivant un mode de réalisation préféré de l'invention, on effectue préalablement à la culture cellulaire, une étape destinée à induire une production plus massive de microvésicules. Cette étape consiste par exemple à déstabiliser l'intégrité de la membrane externe, notamment par la production périplasmique de séquences protéiques déstabilisatrices. Ces séquences peuvent être des protéines chimères, de type protéine autofluorescenteprotéine déstabilisatrice de l'intégrité de la membrane According to a preferred embodiment of the invention, a step intended to induce a more massive production of microvesicles is carried out prior to cell culture. This step consists, for example, in destabilizing the integrity of the outer membrane, in particular by the periplasmic production of destabilizing protein sequences. These sequences may be chimeric proteins, of the autofluorescent proteinprotein protein destabilizing the integrity of the membrane
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externe ou des protéines co-produites avec la protéine détectable dans la même bactérie. De telles séquences déstabilisatrices de l'intégrité membranaire permettant la production de microvésicules ont été décrites par Bouveret et al. Biochimie. May-Jun 2002 Vol. 84 N 5-6 pp.413-421. external or proteins co-produced with the detectable protein in the same bacterium. Such destabilizing sequences of membrane integrity allowing the production of microvesicles have been described by Bouveret et al. Biochemistry. May-Jun 2002 Vol. 84 N 5-6 pp.413-421.
Suivant un autre mode de réalisation particulier de l'invention, le procédé comprend une étape de purification qui intervient après l'étape de culture cellulaire. Cette étape de purification consiste en premier lieu à éliminer toutes les bactéries, de manière à récupérer les microvésicules. En second lieu, une étape permet notamment de concentrer les microvésicules mais aussi de les suspendre dans un tampon de choix. Selon l'invention, on est aussi capable de fournir une production uniforme de microvésicules ayant un diamètre d'environ 40 nm. According to another particular embodiment of the invention, the method comprises a purification step which occurs after the cell culture step. This purification step consists first of all in eliminating all the bacteria, so as to recover the microvesicles. In the second place, a step makes it possible in particular to concentrate the microvesicles but also to suspend them in a buffer of choice. According to the invention, it is also capable of providing a uniform production of microvesicles having a diameter of about 40 nm.
Suivant un mode de réalisation particulier de l'invention, le procédé comprend en outre une étape de mesure quantitative ou qualitative du marquage des microvésicules, et en particulier quand la signature est une protéine fluorescente, une étape de mesure de la fluorescence des microvésicules marquées. Cette mesure permet de vérifier la production, et de la quantifier. According to a particular embodiment of the invention, the method further comprises a step of quantitative or qualitative measurement of the microvesicles marking, and in particular when the signature is a fluorescent protein, a step of measuring the fluorescence of the marked microvesicles. This measurement makes it possible to verify the production, and to quantify it.
Un autre objet de l'invention est d'utiliser les microvésicules en suivant et en quantifiant in vivo leur production. Ce suivi permet d'étudier le devenir des vésicules in vivo, en particulier leur devenir au contact d'autres bactéries ou cellules. Pour cette application, les microvésicules portant des déterminants naturels ou artificiels exposés seront de grande importance pour le ciblage. Les microvésicules selon l'invention sont utiles comme outil de ciblage de molécules d'intérêt thérapeutique ou de diagnostic, en particulier pour mesurer l'impact d'un principe actif ou d'une molécule active. Another object of the invention is to use microvesicles by following and quantifying their production in vivo. This monitoring makes it possible to study the fate of the vesicles in vivo, in particular their fate in contact with other bacteria or cells. For this application, microvesicles carrying natural or artificial determinants exposed will be of great importance for targeting. The microvesicles according to the invention are useful as a tool for targeting molecules of therapeutic interest or of diagnosis, in particular for measuring the impact of an active principle or an active molecule.
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L'invention a également pour objet l'utilisation des microvésicules marquées selon l'invention, en particulier de microvésicules contenant un fragment d'acide nucléique, comme outil de vectorisation. The subject of the invention is also the use of labeled microvesicles according to the invention, in particular microvesicles containing a nucleic acid fragment, as a vectorization tool.
Une autre utilisation selon l'invention comprend l'utilisation des microvésicules marquées pour l'identification d'un agent actif, principe actif ou molécule active sur une bactérie, caractérisé en ce que l'on stimule la production de microvésicules de ladite bactérie, notamment par un agent de stimulation, et on identifie ledit agent par visualisation des microvésicules marquées. La simplicité de la détection et l'efficacité de la technique développée par la présente invention permet l'analyse par les techniques de criblage à haut débit où, sur des plaques multipuits. Ainsi, des cultures bactériennes seraient traitées par chacun des composés issus de chimiothèques. Les surnageants obtenus après centrifugation des cultures seraient analysés par microscopie de fluorescence automatisés. La présence de points fluorescents et la quantité de ces points étant liés à l'activité du composé testé. Another use according to the invention comprises the use of labeled microvesicles for the identification of an active agent, active principle or active molecule on a bacterium, characterized in that the production of microvesicles of said bacterium is stimulated, in particular by a stimulating agent, and said agent is identified by visualization of the labeled microvesicles. The simplicity of the detection and the efficiency of the technique developed by the present invention allows the analysis by high throughput screening techniques where on multiwell plates. Thus, bacterial cultures would be treated by each of the compounds from chemical libraries. The supernatants obtained after centrifugation of the cultures would be analyzed by automated fluorescence microscopy. The presence of fluorescent dots and the amount of these dots being related to the activity of the test compound.
L'invention sera plus explicite au vu des exemples qui suivent, qui illustrent non limitativement l'invention. The invention will be more explicit in the light of the following examples, which illustrate the invention without limitation.
Exemple Unique
Deux conditions de culture ont été utilisées:
Conditions de production en milieu liquide. Les cellules tolA (Bernadac et al., 1998, J Bacteriol. 180, 4872-4878) transformées par le plasmide RR-GFP (Santini et al., 2001, Journal of Biological Chemistry, 276,8159-8164) sont cultivées en milieu riche (Luria-Bertani ou LB) en Unique example
Two culture conditions were used:
Production conditions in liquid medium. The tolA cells (Bernadac et al., 1998, J Bacteriol 180, 4872-4878) transformed by the plasmid RR-GFP (Santini et al., 2001, Journal of Biological Chemistry, 276, 8159-8164) are cultured in medium rich (Luria-Bertani or LB) in
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anaérobiose et en présence de glucose (0,4 %). Après 4 heures d'incubation à 37 C, la culture est centrifugée et le surnageant est enlevé. Les cellules sont ensuite lavées en milieu minimum puis reprises dans le même milieu minimum (milieu M9 contenant du saccharose comme source de carbone, supplémenté avec les 20 acides aminés) contenant 0,2 % de L-arabinose pour permettre l'induction de l'expression de la GFP pendant une incubation de 2 heures à 30 C. anaerobiosis and in the presence of glucose (0.4%). After 4 hours of incubation at 37 ° C., the culture is centrifuged and the supernatant is removed. The cells are then washed in a minimum medium and then taken up in the same minimum medium (medium M9 containing sucrose as carbon source, supplemented with 20 amino acids) containing 0.2% of L-arabinose to allow the induction of the expression of GFP during a 2 hour incubation at 30 C.
Conditions de production en milieu solide. Les cellules tolA transformées par le plasmide RR-GFP ont été cultivées sur support solide en milieu LB-agar en présence de glucose 0,4 % (conditions de répression de la GFP) puis ensemensées sur milieu LB-agar contenant de l'arabinose (0,1 %, conditions d'induction de la GFP) et incubées une nuit (environ 16 heures) à 30 C. Production conditions in solid medium. The tolA cells transformed with the RR-GFP plasmid were cultured on a solid support in LB-agar medium in the presence of 0.4% glucose (GFP repression conditions) and then assayed on LB-agar medium containing arabinose ( 0.1%, GFP induction conditions) and incubated overnight (about 16 hours) at 30 ° C.
Les cellules récoltées du milieu solide (grattage de colonies sur boîte de Pétri et suspension en tampon TN: Tris-HCl pH8. 0, NaCl 100mM) ou du milieu liquide sont centrifugées à basse vitesse pour faire sédimenter les bactéries. Le surnageant contenant les vésicules de membrane externe est à nouveau centrifugé dans les mêmes conditions, puis filtré 2 fois sur filtre de 0,2 mm pour éviter tout risque de contamination par des bactéries ou des débris membranaires. Deux conditions de purification de vésicules sont utilisées :
Soit les vésicules contenues dans les surnageants sont directement sédimentées par ultracentrifugation (45 min à 250 000 g moyen). Après lavage rapide du culot en tampon TN (et nouvelle ultracentrifugation) celui-ci est resuspendu dans le tampon TN (VesC). The cells harvested from the solid medium (scraping colonies on Petri dishes and suspension in TN buffer: Tris-HCl pH8.0, 100 mM NaCl) or liquid medium are centrifuged at low speed to sediment the bacteria. The supernatant containing the outer membrane vesicles is again centrifuged under the same conditions and then filtered twice on a 0.2 mm filter to avoid any risk of contamination by bacteria or membrane debris. Two vesicle purification conditions are used:
Either the vesicles contained in the supernatants are directly sedimented by ultracentrifugation (45 min at 250,000 g average). After rapid washing of the pellet in TN buffer (and new ultracentrifugation) it is resuspended in TN buffer (VesC).
Soit le surnageant est déposé à la surface d'un gradient formé de trois couches de densité : 1,08,3ml (15 The supernatant is deposited on the surface of a gradient formed of three layers of density: 1.08,3 ml (15
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%), 1,16, 2 ml (30 %) et 1,24, 1 ml (45 %) (% OptiprepTM) . Après ultracentrifugation 1 heure à 30 000 rpm (SW41Ti) les fractions de 2 ml du gradient sont récupérées (VesG). %), 1.16, 2 ml (30%) and 1.24, 1 ml (45%) (% Optiprep ™). After ultracentrifugation for one hour at 30,000 rpm (SW41Ti) the 2 ml fractions of the gradient are recovered (VesG).
Nous avons choisi de mesurer la quantité de GFP par dosage spectrofluorimétrique et de suivre l'activité blactamase par dosage enzymatique (utilisant un substrat chromogène de cephalosporine, CENTATM). We chose to measure the amount of GFP by spectrofluorimetric assay and to follow the blactamase activity by enzymatic assay (using a chromogenic cephalosporin substrate, CENTATM).
Tous les résultats ont été exprimés en unité arbitraire utilisant pour référence (100) les mesures effectuées sur le contenu périplasmique des cellules productrices (obtenu après choc osmotique). L'analyse du contenu intravésiculaire est réalisée sur le culot de vésicules remis en suspension (VesC) ainsi que sur les microvésicules obtenues dans la fraction de densité 1,24 (VesG) . All the results were expressed in arbitrary units using for reference (100) the measurements made on the periplasmic content of the producing cells (obtained after osmotic shock). The intravesicular content analysis is performed on the resuspended vesicle pellet (VesC) as well as on the microvesicles obtained in the 1.24 (VesG) density fraction.
Afin de doser l'activité b-lactamase à l'intérieur de microvésicules membranaires et d'éviter de suivre la diffusion du substrat à travers la membrane, nous avons recherché la concentration minimale en détergent nécessaire pour solubiliser la membrane externe des microvésicules (tests réalisés par microscopie optique avec des vésicules fluorescentes). Ainsi le détergent Triton X100 a été ajouté à 0,02% dans toutes les expériences de dosage enzymatique. In order to measure the β-lactamase activity within membrane microvesicles and to avoid following the diffusion of the substrate through the membrane, we sought the minimum concentration of detergent necessary to solubilize the outer membrane of the microvesicles (tests carried out by light microscopy with fluorescent vesicles). Thus the Triton X100 detergent was added at 0.02% in all enzyme assay experiments.
D'autre part nous avons mesuré l'effet des concentrations d'optiprepTM sur l'activité de la blactamase et tenu compte d'une faible inhibition dans l'expression de nos résultats quand celui-ci était présent : ces mesures sont reportées dans le tableau I cidessous, dans lequel les valeurs sont ramenées a la valeur On the other hand we measured the effect of optiprepTM concentrations on the activity of blactamase and took into account a weak inhibition in the expression of our results when it was present: these measurements are reported in the Table I below, in which the values are reduced to the value
<Desc/Clms Page number 13><Desc / Clms Page number 13>
100 qui correspond au dosage du contenu périplasmique des bactéries. VesC et VesG correspondent respectivement aux microvésicules purifiées par ultracentrifugation et par gradient de sédimentation respectivement.
100 which corresponds to the determination of the periplasmic contents of the bacteria. VesC and VesG correspond respectively to purified microvesicles by ultracentrifugation and by sedimentation gradient respectively.
<tb>
<tb> b-lactamase <SEP> GFP
<tb> Milieu <SEP> Liquide
<tb> VesC <SEP> 0,2 <SEP> 0,5
<tb> VesG <SEP> 0,8 <SEP> 2,8 <SEP>
<tb> Milieu <SEP> solide
<tb> VesC <SEP> 3,1 <SEP> 5,4
<tb> VesG <SEP> 1,5 <SEP> 2,3 <SEP>
<tb> <Tb>
<tb> b-lactamase <SEP> GFP
<tb> Medium <SEP> Liquid
<tb> VesC <SEP> 0.2 <SEP> 0.5
<tb> VesG <SEP> 0.8 <SEP> 2.8 <SEP>
<tb> Medium <SEP> Solid
<tb> VesC <SEP> 3.1 <SEP> 5.4
<tb> VesG <SEP> 1.5 <SEP> 2,3 <SEP>
<Tb>
Tableau I . dosage de la b-lactamase par mesure enzymatique et dosage de la GFP par mesure de fluorescence. Table I. assay of the β-lactamase by enzymatic measurement and determination of GFP by fluorescence measurement.
Le marquage fluorescent selon l'invention est donc particulièrement efficace. Les inventeurs ont même constaté que, de manière inattendue, le marquage obtenu en mettant en #uvre le procédé de l'invention avec une protéine fluorescente, est plus fort que celui d'une protéine périplasmique naturelle. Ainsi les microvésicules sont directement et facilement détectables par microscopie optique de fluorescence. Leur observation directe serait impossible en absence de fluorescence de par la petite taille des microvésicules. De plus, cette détection confirme la présence de microvésicules étanches qui renferment de la GFP dans un état concentré. The fluorescent marking according to the invention is therefore particularly effective. The inventors have even found that, unexpectedly, the labeling obtained by implementing the method of the invention with a fluorescent protein is stronger than that of a natural periplasmic protein. Thus the microvesicles are directly and easily detectable by fluorescence optical microscopy. Direct observation would be impossible in the absence of fluorescence due to the small size of microvesicles. In addition, this detection confirms the presence of sealed microvesicles that contain GFP in a concentrated state.
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