DE2530275A1 - Salmonella-coli hybrids useful for vaccination - produced by transferring 09.12 determinant salmonella chromosomes to a genetically related recipient strain - Google Patents
Salmonella-coli hybrids useful for vaccination - produced by transferring 09.12 determinant salmonella chromosomes to a genetically related recipient strainInfo
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Abstract
Description
Salmonella-Coli-Hybride, Verfahren zu deren Herstellung und Vermehrung und apathogener Lebend-Impfstoff gegen Salmonellosen Die Erfindung betrifft eine vermehrungsfähige Hybride bzw.Salmonella coli hybrids, process for their production and propagation and non-pathogenic live vaccine against salmonellosis. The invention relates to a reproducible hybrids or
Rekombinante aus Salmonella-Bakterien als Donor der Antigenspezifität der Salmonella-Serogruppe D1 und Escherichia coli-Bakterien als Rezipienten dieser serologischen Spezifität, Verfahren zur Herstellung der Salmonella-Coli-Hybride, Verfahren zur Vermehrung der Hybride und einen oral wie parenteral zu verabreichenden Impfstoff gegen Salmonellosen, insbesondere gegen Typhus-Infektionen, der als wesentlichen immunisierenden Bestandteil die neue Salmonella-Coli-Hybride enthält.Recombinants from Salmonella bacteria as donors of the antigen specificity the Salmonella serogroup D1 and Escherichia coli bacteria as recipients of these serological specificity, process for the production of the Salmonella coli hybrids, Method for propagating the hybrids and one to be administered orally and parenterally Vaccine against salmonellosis, especially against typhoid infections, which is considered essential immunizing component containing the new Salmonella coli hybrids.
Es ist bekannt, daß die Verabreichung von abgetöteten Typhus-Bakterien bei Versuchstier und Mensch zu humoralen Immunreaktionen führt, die durch Bestimmung von Serum-Antikörpern nachweisbar sind. Es ist jedoch ebenfalls bekannt, daß eine exakte Korrelation zwischen humoraler Immunität und Infektionsschutz nicht besteht. Durch Tierversuche wurde gezeigt, daß im wesentlichen lokale und zelluläre Immunmechanismen für den aktiven Infektionsschutz von Bedeutung sind und daß diese vorzugsweise durch Gaben von Lebendimpfstoff hervorgerufen werden. Die hierzu bislang verwendeten bzw. empfohlenen Lebendkeime haben indessen eine Reihe von Nachteilen. So kann beispielsweise bei streptomycinabhängigen Typhuskeimen eine Reversion zur Streptomycin-Unabhängigkeit und damit zur Pathogenität nicht ausgeschlossen werden. Außerdem sind in einem solchen Fall langfristige Gaben von Streptomycin notwendig, wodurch u.a. eine nachteilige Veränderung der Darmflora des Impflings eintritt, deren Normalisierung nach der Impfung längere Zeit in Anspruch nehmen kann. It is known that the administration of killed typhoid bacteria leads to humoral immune reactions in test animals and humans, which is determined by determination are detectable by serum antibodies. However, it is also known that a there is no exact correlation between humoral immunity and protection against infection. Animal experiments have shown that there is essentially local and cellular immune mechanisms are important for active protection against infection and that these are preferably carried out by Live vaccine administration. The previously used or However, recommended live germs have a number of disadvantages. For example in streptomycin-dependent typhoid germs, a reversion to streptomycin independence and therefore pathogenicity cannot be ruled out. Also are in such a If long-term administration of streptomycin is necessary, which among other things causes a disadvantageous Change in the intestinal flora of the vaccinee occurs, the normalization of which occurs after the Vaccination can take a long time.
Das System ist überdies schwer kontrollierbar und nur in Ländern mit gut entwickeltem Gesundheitsdienst durchführbar. In dem canadischen Patent Nr. 939608 ist eine Salmonella typhi-Mutante mit einem Deletionsdefekt im Galaktose-Operon als Typhus-Lebendimpfstoff beschrieben.The system is also difficult to control and only in countries with feasible with a well-developed health service. In Canadian Patent No. 939608 is a Salmonella typhi mutant with a deletion defect in the Galactose operon described as a live typhoid vaccine.
Es handelt sich um einen Keim von abgeschwächter Pathogenität aber noch mit fast allen biochemischen Charakteristika von S.typhi. Es stellt sich deshalb nach wie vor die Aufgabe, einen stabilen Mikroorganismus zu finden oder herzustellen, der geeignet ist, als Lebendkeim für die Herstellung einer insbesondere oral applizierbaren Vakzine verwendet zu werden und dessen wesentliche Eigenschaft darin bestehen soll, frei von Virulenz zu sein und adäquate immunogene Eigenschaften zu besitzen.It is a germ of weakened pathogenicity, however still with almost all the biochemical characteristics of S.typhi. It therefore arises still the task of finding or producing a stable microorganism, which is suitable as a living germ for the production of a particularly orally administrable Vaccine to be used and the essential property of which is to be to be free from virulence and have adequate immunogenic properties.
Es wurde nun gefunden, daß Salmonella-Coli-Hybriden, die die für Salmonella-Stämme der Serogruppe D1 charakteristische O- Antigen-Kombination 9 und 12 des Kauffmann-White-Schemas besitzen, sich im übrigen aber wie E.coli verhalten, für den vorgesehenen Zweck besonders geeignet sind. It has now been found that Salmonella coli hybrids which are suitable for Salmonella strains of serogroup D1 characteristic O-antigen combination 9 and 12 of the Kauffmann-White scheme, but otherwise behave like E. coli, are particularly suitable for the intended purpose.
Gegenstand der vorliegenden Erfindung sind demnach neue Salmonella-Coli-Hybriden. Sie sind dadurch charakterisiert, daß sie die für die Salmonella-Serogruppe D1 charakteristische 0 -Antigen-Kombination 9 und 12 des Kauffmann-White-Schemas besitzen, sich im übrigen aber wie E.coli-Keime verhalten. The present invention accordingly relates to new Salmonella coli hybrids. They are characterized in that they are characteristic of the Salmonella serogroup D1 0 antigen combination 9 and 12 of the Kauffmann-White scheme, otherwise but behave like E. coli germs.
Gegenstand der Erfindung ist insbesondere die Salmonella-Coli-Hybride, welche bei der American Type Culture Collection unter der Nr. 31161 hinterlegt wurde. The invention relates in particular to the Salmonella coli hybrids, which has been deposited with the American Type Culture Collection under No. 31161.
Gegenstand der Erfindung sind ferner Verfahren zur Herstellung derartig charakterisierter Salmonella-Coli-Hybriden. Das Prinzip zur Herstellung der Hybride besteht in einem genetischen Transfer der die O-Antigen-Synthese bestimmenden Chromosomenfragmente von einem diese Fragmente besitzenden Salmonella -Donor stamm auf einen Escherichia -coli-Rezipientenstamm und die anschließende Isolierung der Hybride oder Rekombinante mit den wes&ntlichen Stoffwechsel-Eigenschaften von Escherichia coli, jedoch der Antigen-Spezifität des Donors. Für einen derartigen genetischen Transfer sind im Grunde 3 Verfahrenstypen bekann, gegen deren Anwendung keine grundsätzlichen Bedenken bestehen, nachdem die grundsätzliche Möglichkeit mit einem erfolgreich durchgeführten Konjugationsverfahren aufgezeigt wurde. The invention also relates to processes for producing such characterized Salmonella coli hybrids. The principle for making the hybrids consists in a genetic transfer of the chromosome fragments that determine O-antigen synthesis from a Salmonella donor possessing these fragments to an Escherichia coli recipient strain and the subsequent isolation of the hybrid or recombinant with the essential metabolic properties of Escherichia coli, however the antigen specificity of the donor. For one such genetic Transfer are basically 3 types of procedures, against the application of which there are no fundamental ones Concerns exist after having the fundamental possibility of having a successful performed conjugation procedure was demonstrated.
In der Konjugation vermittelt das Donorbakterium einen wesentlichen Teil seiner in der Desoxyribonukleinsäure niedergelegten Information auf den einen genetisch verwandten Rezipienten. Die Übertragung einer derartigen Information erfordert einen direkten Kontakt der Zellen miteinander, wobei vom Donor auf den Rezipienten der chromosomenähnliche Desoxyribonukleinsäure -Anteil, in welchem die Information niedergelegt ist, von einer Zelle auf die andere übertragen wird. Sogenannte Hfr-Stämme (High frequency of recombination) sind als Chromosomengeber besonders geeignet. Sie übertragen Chromosomenmarker auf die Rezipienten mit besonders hoher Frequenz. Für die erfindungsgemäß herzustellenden Mutanten wird demnach vorzugsweise ein S.typhi -Hfr- 5 .typhi-Hfr-Stamm benutzt. Die für die O-Spezifität verantwortlichen Chromosomenteile der Salmonellen werden als rfb-Gene bezeichnet, die auf dem Chromosomenring nahe dem Histidin-Operon angeordnet sind. Die Polymerisation der für die O-Spezifität verantwortlichen polysaccharidischen Einheiten wird von dem rfc-Gen kontrolliert. Die erfindungsgemäß gestellte Aufgabe besteht genetisch darin, die rfb- und rfc-Gen-Regionen des Salmonella-Donors auf einen geeigneten E .coli-Rezipienten zu übertragen. Danach ist die resultierende Hybride aus dem Kreuzungs-Gemisch zu selektieren. In conjugation, the donor bacterium mediates an essential Part of his information laid down in deoxyribonucleic acid on the one hand genetically related recipients. The transmission of such information requires direct contact of the cells with one another, from the donor to the recipient the chromosome-like deoxyribonucleic acid part in which the information is deposited, is transmitted from one cell to the other. So-called Hfr strains (High frequency of recombination) are particularly suitable as chromosome donors. They transfer chromosome markers to the recipients with a particularly high frequency. For the mutants to be produced according to the invention, an S.typhi -Hfr- 5 .typhi-Hfr strain used. The chromosome parts responsible for O specificity the salmonellae are referred to as rfb genes that are close to the chromosome ring the histidine operon. The polymerization for the O specificity responsible polysaccharidic units is controlled by the rfc gene. The problem posed according to the invention is, genetically, to identify the rfb and rfc gene regions of the Salmonella donor to a suitable E. coli recipient. Thereafter the resulting hybrid is to be selected from the crossbreeding mixture.
Besonders vorteilhaft kann die Selektion der Hybride erfolgen, wenn für die Kreuzung ein S.typhi-Hfr-Stamm verwendet wird, der eine besondere Stoffwechsel-Eigenschaft besitzt. Dies kann beispielsweise Streptomycin-Empfindlichkeit sein. Die Wahl des E .coli-Rezipienten richtet sich nach den gewünschten Stoffwechsel-Leistungen der Hybride und nach dem Verwendungszweck der Hybride als Impfstoff, d.h. nach den gewünschten Eigenschaften des als Antigen wirksamen Keimes. The selection of the hybrids can be particularly advantageous if a S.typhi-Hfr strain is used for the crossing, which has a special metabolic property owns. This can be streptomycin sensitivity, for example. The choice of the E.coli recipients depend on the desired metabolic performance of the Hybrids and according to the intended use of the hybrids as a vaccine, i.e. according to the desired Properties of the germ effective as an antigen.
Für die orale Applikation wird vorzugsweise ein aus der menschlichen Darmflora isolierter als Rezipient geeigneter und apathogener E.coli-Stamm als Empfänger verwendet. Mit einer Hybride auf der Grundlage des genannten Rezipienten ist eine wesentlich längere Verweildauer im Darmkanal des Impflings gegeben. Die entsprechend langanhaltende Antigenstimulierung führt zu hohem und langanhaltendem Infektionsschutz. Bei der Isolierung von als Rezipienten geeigneten Keimen aus Stuhlproben werden als E.coli nur solche gramnegative Keime akzeptiert, welche auf Grund der biochemischen Differentialdiagnose, die für E.coli-Spezies typischen Merkmale aufweisen. Diesen Kriterien entspricht beispielsweise E.coli 08:K :H, (K- und H-Antigene fehlen), der kein H2S bildet, auf Ammoniumcitrat-Nährboden nicht wächst, Indol bildet und Laktose vergärt und sich dadurch von anderen Enterobacteriaceae wesentlich unterscheidet. For oral administration, a human is preferably used Intestinal flora isolated as recipient and apathogenic E. coli strain as recipient used. Having a hybrid based on the named recipient is one significantly longer residence time in the intestinal canal of the vaccinee. The accordingly long-lasting antigen stimulation leads to a high and long-lasting protection against infection. When isolating germs suitable as recipients from stool samples E.coli only accepts gram-negative germs which, due to the biochemical Differential diagnosis showing characteristics typical of E. coli species. This one E.coli 08: K: H, (K and H antigens are missing), corresponds to criteria which does not form H2S, does not grow on ammonium citrate medium, forms indole and Lactose ferments and thus differs significantly from other Enterobacteriaceae.
Die Herstellung der Hybriden nach dem Konjngationsverfahren wird in der Weise vorgenommen, daß in üblicher Weise vermehrte Keime des S.typhi-Donors mit denen des E.coli-Rezipienten, zweckmäßig mit einem zahlenmäßigen Überschuß des Rezipienten in einem wäßrigen geeigneten Nährmedium miteinander gemischt werden, danach die Mischung mindestens so lange inkubiert wird, bis das die Spezifität 09> 12 bestimmende Chromosomenfragment vom Donor auf den Rezipienten übertragen ist. Die Inkubation richtet sich nach der feststellbaren Frequenz der Übertragung des zu übertragenden Genteils. Bei der Verwendung eines Hfr-Stammes von S.typhi wird die Inkubation annähernd 2 Stunden und länger durchzuführen sein. Die Temperatur, die bei der Inkubation einzuhalten ist, ist die, die auch üblicherweise bei der Züchtung von Salmonella- oder Coli-Keimen eingehalten wird, nämlich etwa 37°C. Die Konzentration des Salmonella-Hfr-Donors liegt zwischen 103 und 1010/ml, vorzugsweise 5 x lO Keimen/ml und die des E.coli-Rezipienten bei lO bis 1010 Keimen/ml, vorzugsweise 5 x 108 Keimen/ml. Vorzugsweise wird diese Inkubation für 2-4 Stunden bei 370C durchgeführt, ohne daß die Mischung besonders behandelt wird. The production of the hybrids by the Konjngationsverfahren is made in such a way that in the usual way increased germs of the S.typhi donor with those of the E. coli recipient, expediently with a numerical excess of the Recipients are mixed with one another in a suitable aqueous nutrient medium, then the mixture is incubated at least until the specificity is 09> 12 determining chromosome fragment is transferred from the donor to the recipient. The incubation depends on the ascertainable frequency of the transmission of the part of the gene to be transmitted. When using an Hfr strain of S.typhi the incubation should be carried out for approximately 2 hours and longer. The temperature, which must be observed during the incubation is that which is also usually observed during the Breeding of Salmonella or Coli germs is observed, namely about 37 ° C. the The concentration of the Salmonella Hfr donor is between 10 3 and 10 10 / ml, preferably 5 x 10 germs / ml and that of the E. coli recipient at 10 to 10 10 germs / ml, preferably 5 x 108 germs / ml. This incubation is preferably carried out for 2-4 hours at 370C, without the Mixture is specially treated.
Anschließend an die Inkubationszeit werden die Hybriden aus der Po,pulation des Donors und des Rezipienten selektiert. Dies wird vorzugsweise in einer besonderen Auswahl der Nährmedien vorgenommen, in denen das Wachstum der Hybride bevorzugt, die des Donors bzw. Rezipienten verhindert wird. Eine derartige Selektion ist am einfachsten vorzunehmen, wenn die Auswahl des Donors und des Rezipienten auf die erforderliche Selektion der Hybride Rücksicht nimmt; beispielsweise indem Donor und Rezipient sich hinsichtlich ihrer Stoffwechsel-Leistungen bei der Verwertbarkeit bestimmter Aminosäuren oder Kohlenhydrate unterscheiden und zudem eine verschiedene Antibiotika-Empfindlichkeit zeigen. Following the incubation period, the hybrids from the Po, pulation selected by the donor and recipient. This is preferably done in a special Selection of the culture media made in which the growth of the hybrid is preferred, that of the donor or recipient is prevented. Such a selection is on Easiest to make when the selection of the donor and recipient on the the required selection of the hybrid takes into account; for example by donor and recipients themselves in terms of their metabolic performance in terms of usability distinguish between certain amino acids or carbohydrates and also a different one Show sensitivity to antibiotics.
Die Selektion der Hybride kann demnach oft selektiv auf den entsprechend den Eigenschaften der Keime abgestellten festen Selektivmedien erfolgen, auf welchen nur die Hybride Wachstum und Vermehrung zeigt und von der sie nach einer bestimmten Inkubationszeit isoliert werden kann. Danach kann die Hybride auf einem festen Nährboden oder in einem flüssigen Nährmedium in Suspensionskultur vermehrt werden. Die Vermehrung der Hybride, die nach grundsätzlich bekannten Verfahren durch Beimpfung eines geeigneten Kulturmediums und Aufrechterhaltung günstiger Wachstumsbedingungen für die Hybride erfolgt, wird ebenfalls erfindungsgemäß beansprucht. Nach dem Erreichen einer ausreichenden Keimdichte wird die Hybride von dem Kulturmedium z.B. durch Zentrifugation oder Filtration abgetrennt und gewonnen.The selection of the hybrids can therefore often be selective on the corresponding the properties of the germs deposited solid selective media on which only the hybrid shows growth and reproduction and of which it is after a certain Incubation period can be isolated. Then the hybrid can be put on a solid nutrient medium or propagated in a liquid nutrient medium in suspension culture. The increase the hybrids, which are made by inoculating a suitable one according to fundamentally known methods Culture medium and maintaining favorable growth conditions for the hybrid takes place, is also claimed according to the invention. After achieving a sufficient Germ density is the hybrid from the culture medium e.g. by centrifugation or Separated by filtration and recovered.
Die Keime werden im Labormaßstab in der Regel in kleinen Kolben vermehrt oder in technischem Maßstab in einem Fermenter. The germs are usually propagated in small flasks on a laboratory scale or on an industrial scale in a fermenter.
Hat man beispielsweise einen Streptomycin-empfindlichen S.typhi als Hfr-Donorstamm verwendet und einen Streptomycin-resistenten E.coli-Rezipienten, der zudem einen Defekt in der Histidinsynthese aufweist, so kann mit einem Selektivnährmedium, das als Minimalmedium ausgestattet ist und Streptomycin enthält, das Anwachsen sowohl von Donorkolonien, weil diese Streptomycin-empfindlich sind, als auch von Rezipientenkoloknien, weil sie Histidin selbst nicht bilden können, verhindert werden. For example, if you have a streptomycin-sensitive S.typhi as Hfr donor strain used and a streptomycin-resistant E. coli recipient, who also has a defect in the histidine synthesis, a selective nutrient medium can be used which is designed as a minimal medium and contains streptomycin, the growth of both from donor colonies, because these are streptomycin-sensitive than also prevented by recipient colonies because they cannot produce histidine themselves will.
Nach einer Inkubation der Mischung von Donor-Rezipient und Hybride auf den Streptomycin-enthaltenden Agarplatten für etwa 48 Stunden bei 37 C, sind die dann angewachsenen Kolonien Streptomycin-resistente Rekombinanten, welche das intakte Allel des Donors für die Histidinsynthese erhalten haben, die isoliert werden können. After incubation of the mixture of donor-recipient and hybrid on the streptomycin-containing agar plates for about 48 hours at 37 ° C the colonies then grown streptomycin-resistant recombinants, which the intact alleles of the donor for histidine synthesis that are isolated can.
Das Vorliegen von Salmonella 09, 12-Antigenen in den Rekombinanten wird durch eine starke spezifische Agglutination in einem 09,12-Antiserum wie auch in einem monospezifischen 09- oder 012-Faktoren-Serum angezeigt. Diese Rekombinanten sind nicht mehr agglutinabel in einem Anti-E .coli-08-Serum. Das bedeutet, daß Donorgene, die für die 09, 12-Antigensynthese verantwortlich sind, nicht nur in den Rezipienten übertragen worden sind, sondern daß sie auch im Rezipienten diejenige Chromosomenregion, welche die Gene für das E.coli-08-Antigen enthält, ersetzt haben. Es sind demnach haploide Rekombinanten entstanden, die sich durch Stabilität auszeichnen. Überdies sind Reversionen zu pathogenen Formen, wie sie die S.typhi-Donorkeime darstellen, ausgeschlossen. The presence of Salmonella 09, 12 antigens in the recombinants is by a strong specific agglutination in a 09,12 antiserum as well indicated in a monospecific 09 or 012 factor serum. These recombinants are no longer agglutinable in an anti-E.coli-08 serum. That means that Donorgene, which are responsible for the 09, 12 antigen synthesis, not only in the recipient have been transferred, but that they also have that chromosome region in the recipient which contains the genes for the E. coli 08 antigen. They are accordingly haploid recombinants emerged, which are characterized by stability. Besides are reversions to pathogenic forms, as represented by the S.typhi donor germs, locked out.
Neben dem vorstehend beschriebenen Verfahren zur Herstellung der Hybride durch Konjugation läßt sich die Übertragung der entsprechenden Chromosomenfragmente, nämlich die Salmonella-rfb- und rfc-Gene,in einen E.coli-Empfänger, auch durch eine sogenannte Transformation durchführen, wobei ein entsprechendes Bruchstück aus der extrahierten isolierten DNA aus Salmonella auf E . coli übertragen wird. In addition to the method described above for producing the Hybrids by conjugation can be used to transfer the corresponding chromosome fragments, namely the Salmonella rfb and rfc genes, into an E. coli recipient, also through a Carry out so-called transformation, with a corresponding fragment from the extracted isolated DNA from Salmonella on E. coli is transmitted.
Ein weiterer Verfahrenstyp wird als Transduktion bezeichnet, in welcher die Übertragung der Information, die für die O-Spezifität verantwortlich ist und derer,die für die Ausbildung der entsprechenden Antigene wichtig erachtet werden, mit Hilfe von Bakteriophagen erfolgt. Another type of procedure is called transduction, in which the transmission of the information responsible for the O-specificity and those who are considered important for the development of the corresponding antigens, done with the help of bacteriophages.
Die nach diesen Verfahren erhältlichen Hybriden werden besonders vorteilhaft als immunisierender Bestandteil für Vakzinen gegen Salmonellosen eingesetzt. Die Vakzinen sind ebenfalls Gegenstand der Er-*) Beide Methoden sind beschrieben in "The Genetics of Bacteria and their Viruses" by William Hayes, Verlag Blackwell Scientific Publ., Oxford (1970) Seiten 574 bis 649. The hybrids obtainable by these processes become special advantageously used as an immunizing component for vaccines against salmonellosis. The vaccines are also the subject of the *) Both methods are described in "The Genetics of Bacteria and their Viruses" by William Hayes, Blackwell Publishing Scientific Publ., Oxford (1970) pp. 574-649.
Erfindung, insbesondere eine Vakzine gegen Typhus. Invention, in particular a vaccine against typhoid.
Besonders günstige Eigenschaften im Hinblick auf die Verwendbarkeit der erfindungsgemäß herzustellenden Hybride als Impfstoff, insbesondere als Impfstoff, bei dem die lebenden Hybridkeime oral appliziert werden sollen, hat folgende Kombination, in der ein S.typhi-Hfr-Stamm der Bezeichnung WR4000 - hinterlegt bei der American Type Culture Collection unter der Nr. 31162 - und als Rezipient ein E .coli-Stamm der Bezeichnung F 212 - hinterlegt bei der American Type Culture Collection unter der Nr. 31163 - mit den in der folgenden Tabelle näher gekennzeichneten charakteristischen Merkmalen verwendet wird. Particularly favorable properties in terms of usability the hybrids to be produced according to the invention as a vaccine, in particular as a vaccine, in which the living hybrid germs are to be applied orally, has the following combination, in which a S.typhi-Hfr strain with the designation WR4000 - deposited with the American Type Culture Collection under No. 31162 - and an E. coli strain as recipient the designation F 212 - deposited with the American Type Culture Collection under No. 31163 - with the characteristic features identified in more detail in the following table Features is used.
Tabelle 1 Charakteristik von Donor- und Rezipientenstämmen Serotyp Auxotrophe Empfindlich. Table 1 Characteristics of donor and recipient strains serotype Auxotrophs sensitive.
Stamm Antigen-Be- Marker Kohlenhydrat- keit gegen zeichnung benötigte Wachs- vergärung Streptomyci tumsfaktoren Donor: 5 O, .typhi WR4000 O>9,12>Vi:d CysTrp RhaAraXyl 5 Rezipient: E.coli F212 08:K-:H- His Ara r Thr, Threonin; Cys, Cystein; Trp, Tryptophan; His, Histidin; Rha, Rhamnose; Ara, Arabinose; Xyl, Xylose; s, sensitiv; r, resistent.Strain antigen loading marker carbohydrate against drawing required Growth fermentation Streptomyces factors donor: 5 O, .typhi WR4000 O> 9.12> Vi: d CysTrp RhaAraXyl 5 recipient: E. coli F212 08: K-: H- His Ara r Thr, threonine; Cys, Cysteine; Trp, tryptophan; His, histidine; Rha, rhamnose; Macaw, arabinose; Xyl, xylose; s, sensitive; r, resistant.
Allgemein bedeutet (-), daß die Aminosäure erforderlich ist, d.h. nicht synthetisiert wird; bzw. der Zucker nicht vergärt wird.In general, (-) means that the amino acid is required, i. is not synthesized; or the sugar is not fermented.
Die nach dem beschriebenen Verfahren erfolgende Hybridisierung erfolgt
beispielsweise nach folgendem Schema:
Taxonomische Eigenschafteil von Donor, Rezipient und Hybride Donor Rezipient Hybride S.typhi WR4000 E.coli 08 F1193 F212 H2S-Bildung + + Dextrose-V erwertung + + + Gas-Bildung + + NH4-Citrat-Wachstum + Indol-Bildung + + Laktose-Verwertung + + + Adonit-Verwertung Inosit -Verwertung Saccharose-Verwertung Mannit-Verwertung + + + Dulcit-Verwertung Salicin-V erwertung Rhamnose-Verwertung + + Urease-Bildung Lysindecarboxylase Ornithindecarboxylase - + + Beweglichkeit + Kolonie-Morphologie flach erhaben erhaben grautönig weißlich weißlich mattglänzend feuchtglänzend feuchtglänzend glattrandig glattrandig glattrandig 7 Werden Mäusenintraperitoneal 10 lebende Bakterien, die nach dem Beispiel l erhalten wurden, appliziert, bildet sich wie nachstehend gezeigt, ein Impfschutz aus. Zum Vergleich werden 107 Keime des Stammes Salmonella typhi Ty2> die durch Aceton abgetötet wurden, intraperitoneal ebenfalls an Mäuse appliziert. Die Immunisierung wird in beiden Gruppen 10 Tage später wiederholt. 4 Wochen nach der letzten Vakzinierung werden den Mäusen 5 x 105 Zellen des virulenten S.typhi Ty2 intraperitoneal appliziert. Als Kontrolle dient eine nicht immunisierte Mäusegruppe, die in gleicher Weise mit 5 x l0 lebenden Keimen des S.typhi Ty2 infiziert wurde. Der Verlauf der Infektion wird verfolgt, indem man in den in der nachstehenden Tabelle angegebenen zeitlichen Abständen jeweils 5 Mäuse tötet und die Zahl der in Milz und Leber vorhandenen Infektionskeime ermittelt. Für einen derartigen Versuch typische Ergebnisse sind in der folgenden Tabelle 3 aufgeführt. Die Ergebnisse zeigen, daß die mit den lebenden Zellen der Hybride nach Beispiel 1 immunisierten Mäuse die Infektionskeime effektiver eliminieren als die mit den Aceton-inaktivierten Zellen des Ty2 vakzinierten Mäuse.Taxonomic property part of donor, recipient and hybrid donor Recipient hybrid S.typhi WR4000 E. coli 08 F1193 F212 H2S formation + + dextrose-V evaluation + + + gas formation + + NH4 citrate growth + indole formation + + lactose utilization + + + Adonit recovery Inositol recovery Sucrose recovery Mannitol recovery + + + Dulcit utilization Salicin utilization Rhamnose utilization + + Urease formation Lysine decarboxylase ornithine decarboxylase - + + motility + colony morphology flat raised raised grayish whitish whitish matt glossy moist glossy moist glossy smooth-edged smooth-edged smooth-edged 7 If mice intraperitoneally 10 live bacteria, which were obtained according to Example 1, applied, forms as follows shown a vaccination protection. For comparison, 107 bacteria of the Salmonella strain are used typhi Ty2> which were killed by acetone, also intraperitoneally on mice applied. The immunization is repeated in both groups 10 days later. 4 weeks after the last vaccination, the mice become 5 × 10 5 cells of the virulent S.typhi Ty2 applied intraperitoneally. A non-immunized one serves as a control Group of mice infected in the same way with 5 x 10 living bacteria of S.typhi Ty2 became. The course of the infection is followed by looking into the following Given in the table kills 5 mice at intervals of time and the number of infectious germs present in the spleen and liver is determined. For one Typical results of such an experiment are shown in Table 3 below. The results show that those with the living cells of the hybrids according to Example 1 immunized mice eliminate the infectious germs more effectively than those with the Acetone-inactivated cells from Ty2 vaccinated mice.
Tabelle 3 Tage nach Zahl der Infektionskeime in Leber und Milz vakzinierter und Infektion nicht-vakzinierter Mäuse vakziniert mit: Rekombinante F1193 Ty 2 (inakt.) Keine Vakzine 2 2 5 1 2 x 10 4 x 10 5.5 x 10 2 2.5 s 103 8 x 103 4.5 x 105 3 5.5 x 102 7.5 x 103 8.5 x 105 4 2 x 10 8.5 x 103 2.5 x 105 6 1 x 10 5 x 103 2 x 10 8 60 2 x 103 4 x 104 10 <25 1 x 103 1.5 x 104 In Versuchen an Schimpansen und Schweinen, bei denen ähnliche physiologische Bedingungen vorliegen wie bei Menschen, kann nach einmaliger oraler Gabe von 1011 Keimen gemäß der vorliegenden Erfindung deren Ausscheidung im Kot über eine Zeitdauer von wenigstens 2 Monaten nachgewiesen werden. Table 3 days after the number of infectious germs vaccinated in the liver and spleen and infection of non-vaccinated mice vaccinated with: Recombinant F1193 Ty 2 (inact.) No vaccine 2 2 5 1 2 x 10 4 x 10 5.5 x 10 2 2.5 s 103 8 x 103 4.5 x 105 3 5.5 x 102 7.5 x 103 8.5 x 105 4 2 x 10 8.5 x 103 2.5 x 105 6 1 x 10 5 x 103 2 x 10 8 60 2 x 103 4 x 104 10 <25 1 x 103 1.5 x 104 In experiments on chimpanzees and pigs, in which similar physiological conditions exist as in humans, can after single oral administration of 1011 germs according to the present invention, their excretion be detected in the faeces for a period of at least 2 months.
Der Nachweis der erfindungsgemäßen Salmonella-E .coli-Hybride kann besonders einfach erfolgen und diagnostisch von der Ausscheidung von S.typhi-Infektionskeimen differenziert werden. Sie zeigt das O-spezifische serologischer Verhalten von S.typhi und das Stoffwechsel-Verhalten des E .coli. Dies kann zum spezifischen Nachweis der Hybride genutzt werden.The detection of the Salmonella-E.coli hybrids according to the invention can particularly easy and diagnostic of the excretion of S.typhi infectious germs be differentiated. It shows the O-specific serological behavior of S.typhi and the metabolic behavior of E. coli. This can be used for specific evidence the hybrid can be used.
Die Wirksamkeit der erfindungsgemäß herzustellenden Vakzine bestehend aus lebenden Keimen der Hybride nach Beispiel 1 läßt sich auch an folgendem Modell nachweisen. Consisting of the effectiveness of the vaccines to be produced according to the invention from living germs of the hybrids according to example 1 can also be carried out using the following model prove.
Das Modell besteht in der Infektion von Mäusen mit einer mäuse-virulenten Salmonella typhimurium-Hybride mit Salmonella typhi-O-Spezifität. Diese Hybride erzeugt im Gegensatz zu S.typhi (Mäuse-avirulent) eine echte Infektion bei der Maus und kann daher zur Prüfung von Typhus-Impfstoffen, wie z.B. den erfindungsgemäßen apathogenen E.coli-Hybriden, herangezogen werden. The model consists in the infection of mice with a virulent mouse Salmonella typhimurium hybrids with Salmonella typhi-O specificity. This hybrid In contrast to S. typhi (mouse avirulent), it creates a real infection in the mouse and can therefore be used to test typhoid vaccines such as those of the present invention non-pathogenic E. coli hybrids.
Mäuse werden dazu in der vorher geschilderten Weise mit lebenden Zellen der Hybride F1193 nach Beispiel 1 und als Vergleich dazu mit Acetoninaktivierten Ty2-Keimen immunisiert und 4 Wochen später mit einer Mäusevirulenten S.typhimurium-Rekombinante mit 09, 12-Spezifität infiziert. Als Kontrolle werden nicht-vakzinierte Mäuse infiziert. Die Tiere werden 30 Tage lang beobachtet, und die durch die Infektion getöteten Tiere werden registriert. Für einen derartigen Versuch typische Ergebnisse sind in der Tabelle 4 aufgeführt. Die Ergebnisse zeigen, daß die Vakzinierung mit lebenden S,typhi-E .coli-Rekombinanten nach Beispiel 1 einen signifikanten Schutz hervorruft. For this purpose, mice are brought to life in the manner described above Cells of the hybrid F1193 according to Example 1 and, as a comparison, with acetone inactivated Ty2 germs immunized and 4 weeks later with a mouse virulent S.typhimurium recombinant infected with 09, 12 specificity. As a control, non-vaccinated mice are infected. The animals are observed for 30 days and those killed by the infection Animals are registered. Typical results for such an experiment are listed in Table 4. The results show that the vaccination with living S, typhi-E.coli recombinants according to Example 1 causes significant protection.
Tabelle 4 Immunisierung mit nach Infektion Überlebende überlebend/gesamt Rekombinante F1193 20/20 100 S.typhiTy2 (inakt.) 13/20 65 nicht-vakziniert 0/20 0 Das nachstehend aufgeführte Beispiel soll die Erfindung näher erläutern. Table 4 Immunization with post-infection survivors survivors / total Recombinant F1193 20/20 100 S.typhiTy2 (inact.) 13/20 65 non-vaccinated 0/20 The example given below is intended to explain the invention in more detail.
Beispiel 1 x 108 S.typhi WR4000-Keime und 5 x 10 E.coli F212-Keime pro ml in 10 ml einer als Standard I Nährbouillon der Fa .E .Merck, Darmstadt, Kat.-Nr.7882/1974 zu bezeichnenden Nährlösung werden miteinander gemischt und die Mischung 2 Stunden bei 37 C belassen. Danach wird die Keimsuspension bei 6000 g zentrifugiert, das Sediment in 1 ml sterilem Wasser suspendiert. Aliquote Anteile von etwa 0.1 ml werden auf einen Minimalagar folgender Zusammensetzung plattiert: 22g Difco Bakto-Agar und 0.75g Natriumcitrat x 5 H2 0 werden in einem Liter Aqua dest.gemischt und sterilisiert. Getrennt davon wird eine Salzlösung sterilisiert, die pro Liter Aqua dest. folgende Salze enthält: 20 g NH4C1 4 g NH4N03 8 g Na2SO4 12 g K2HP04 4 g KH2 PO4 0.4 gMgS04 Danach werden 900 ml der Agarlösung und 300 ml der Salzlösung miteinander gemischt und eine getrennt von den Lösungen durch Filtration keimfrei gemachte Glucose-Lösung zugesetzt, so daß die Endkonzentration an Glukose 0.3% beträgt. Schließlich wird der Mischung Streptomycin zugesetzt, so daß der entstehende Minimalagar eine Konzentration von 400 p g Streptomycin pro ml enthält. Der in Petrischalen ausgegossene Agar wird mit der Keimsuspension, die sowohl Donor- als auch Rezipienten - als auch Hybriden-Keime enthält, beimpft, für 48 Stunden bei 37°C inkubiert. Die dann angewachsenen Kolonien sind Streptomycin-resistente Rekombinanten, welche zudem das intakte Allel des Donors für die Histidinsynthese erhalten haben. Sie werden demnach als His -Rekombinanten bezeichnet.Example 1 x 108 S.typhi WR4000 germs and 5 x 10 E. coli F212 germs per ml in 10 ml of a standard I nutrient broth from E. Merck, Darmstadt, cat. no. 7882/1974 to be designated nutrient solution are mixed together and the mixture for 2 hours leave at 37 C. The germ suspension is then centrifuged at 6000 g, the Sediment suspended in 1 ml of sterile water. Aliquots of approximately 0.1 ml are made plated on a minimal agar of the following composition: 22g Difco Bakto-Agar and 0.75g sodium citrate x 5 H2 0 are mixed in one liter of distilled water and sterilized. Separately, a saline solution is sterilized, which is per liter of distilled water. the following Salt contains: 20 g NH4C1 4 g NH4N03 8 g Na2SO4 12 g K2HP04 4 g KH2 PO4 0.4 gMgS04 Then 900 ml of the agar solution and 300 ml of the saline solution are mixed together and a glucose solution sterilized separately from the solutions by filtration added so that the final concentration of glucose is 0.3%. Finally will Streptomycin added to the mixture so that the resulting minimal agar has a concentration of 400 pg of streptomycin per ml contains. The agar poured into Petri dishes becomes with the germ suspension, the donor as well as recipient - as well as hybrid germs contains, inoculated, incubated for 48 hours at 37 ° C. The colonies that then grew are streptomycin-resistant recombinants, which also contain the intact allele of the donor for histidine synthesis. They are therefore called His recombinants designated.
Diejenigen Hybridenkeime, welche die O-Spezifitäten 9 und 12, die mit entsprechenden Antiseren nachweisbar sind, besitzen, stellen das erfindungsgemäße Produkt dar. Those hybrid germs which have the O specificities 9 and 12, the are detectable with appropriate antisera, represent the invention product represent.
Eine nach dem beispielhaft angeführten Verfahren hergestellte Rekombinante mit der Bezeichnung F1193 wird in 100 ml Standard I-Nährbouillon der Fa.E.Merck, Darmstadt, unter Schütteln bei 37°C kultiviert. Die Bakterien werden nach 4-stündiger Bebrütung durch Zentrifugation bei 6000 g niedergeschlagen. Das Sediment wird anschließend in 100 ml eines wäßrigen Schutzmediums suspendiert. Das Schutzmedium enthält im vorliegenden Falle 5% Magermilchpulver und 1% Gelatine. Portionen zu je 1 ml werden in 6 ml Ampullen lyophilisiert und bei 4°C aufbewahrt. A recombinant produced by the method given by way of example with the designation F1193 is in 100 ml standard I nutrient broth from E. Merck, Darmstadt, cultivated with shaking at 37 ° C. The bacteria will be after 4 hours Incubation precipitated by centrifugation at 6000 g. The sediment is then suspended in 100 ml of an aqueous protective medium. The protective medium contains im present case 5% skimmed milk powder and 1% gelatin. Portions of 1 ml each lyophilized in 6 ml ampoules and stored at 4 ° C.
Die Vermehrung der neuen Hybride wird vorgenommen, indem der Inhalt einer Ampulle in 700 ml Nährbouillon in einem l-Liter-Glaskolben suspendiert und unter Schütteln für 12 Stunden bei 37°C inkubiert wird. Diese als Vorkultur bezeichnete Keimsuspension wird auf 14 1 Standard I-Nährbouillon der Fa.E.Merck, Darmstadt, überführt und in einem Fermenter unter konstanten pH- und Belüftungsbedingungen (pH 7.2 und 1.5 1 Luft pro Min. pro Liter Medium) 6 Stunden bei 37°C kultiviert. Die Reinheit der Fermenterkultur wird durch Probennahmen in regelmäßigen Abständen kontrolliert. Am Ende der Züchtung werden die Bakterien in einer Kühlzentrifuge bei 6000 g sedimentiert und in 500 ml des vorher beschriebenen Schutzmediums suspendiert. Portionen zu je 1 ml werden in 6ml-Ampullen lyophilisiert. Der Inhalt einer Ampulle enthält 10 -10 Bakterienzellen. Verabreicht z .B. in 5 ml warmer Milch, reicht ein Ampullen-Inhalt, um einen erwachsenen Schimpansen gegen eine akut verlaufende S.typhi-Infektion und das Entstehen von Typhus-Fieber zu schützen. Zudem kann bei den auf diese Weise immunisierten Schimpansen ebenso wie an in gleicher Weise behandelten Schweinen gezeigt werden, 11 daß eine einmalige orale Applikation von 10 Keimen der erfindungsgemäßen Hybride, deren Ausscheidung im Kot über eine Zeitdauer von wenigstens 2 Monaten nachgewiesen werden kann. The propagation of the new hybrid is made by the content one ampoule suspended in 700 ml nutrient broth in a 1 liter glass flask and incubated with shaking for 12 hours at 37 ° C. This is called the preculture Germ suspension is added to 14 l standard I nutrient broth from E. Merck, Darmstadt, transferred and placed in a fermenter under constant pH and aeration conditions (pH 7.2 and 1.5 1 air per minute per liter of medium) cultivated for 6 hours at 37 ° C. The purity of the fermenter culture is determined by taking samples at regular intervals controlled. At the end of cultivation, the bacteria are placed in a refrigerated centrifuge sedimented at 6000 g and suspended in 500 ml of the protective medium described above. Portions of 1 ml each are lyophilized in 6 ml ampoules. The contents of one ampoule contains 10 -10 bacterial cells. Administered e.g. in 5 ml of warm milk, is enough Ampoule contents to protect an adult chimpanzee against an acute S.typhi infection and protect against typhoid fever. It can also be done in this way immunized chimpanzees as well as pigs treated in the same way be shown 11 that a single oral application of 10 germs of the invention Hybrids that are excreted in the faeces over a period of at least 2 months can be proven.
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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1975
- 1975-07-07 DE DE19752530275 patent/DE2530275A1/en not_active Withdrawn
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