Thesis (Ph.D)-Cairo University, 2025.

Bibliography: pages 111-137.

Burkholderia cenocepacia is an opportunistic Gram-negative pathogen, a member of the
Burkholderia cepacia complex (Bcc), causing life-threatening infections in cystic fibrosis and
immunocompromised individuals. Effective treatment is challenging owing to the intrinsic
antibiotic multiresistance, so vaccination provides an alternative approach for protection. Using
reverse vaccinology, we aimed to identify novel vaccine candidates in B. cenocepacia proteome
and evaluate their efficacy as protein-loaded chitosan: pectin nanoparticles (C:P NPs) in a vaccine
model. Vaccine candidates were subjected to strict subtractive channels, including subcellular
localization prediction, nonhomology to host, antigenicity, absence of transmembrane domains,
conservation in Bcc, ability to induce IgG and IgA-specific B cell responses, and ability to bind to
the major histocompatibility complex (MHC) class I and class II alleles with strong epitope
binders. According to the in-silico study, 16 proteins were shortlisted, three of which, namely
WP_006481710.1 (LY), WP_012493605.1 (KT), and WP_006492970.1 (BD) were cloned,
expressed in E. coli BL21 as His-tagged proteins, and purified using Ni-NTA columns. Purified
proteins were loaded onto C:P NPs, and the produced NPs had uniform spherical shapes with
diameters less than 300 nm. The recombinant proteins-loaded C:P NPs were administered as a
subcutaneous prime dose, followed by two intranasal booster doses to BALB/c mice. Vaccinated
mice had significantly higher systemic IgG mucosal IgA antibody responses and induced IL-6, IL-
17A. Vaccination with 6x-His-LY-CS:P NPs and 6x-His-KT-CS:P NPs induced TNF-α. Growth of
B. cenocepacia was inhibited by sera obtained from vaccinated mice in a serum bactericidal assay.
The used vaccines conferred a significant degree of protection against B. cenocepacia intranasal
infections. In conclusion, an in-silico approach was employed to detect WP_006481710.1,
followed by WP_012493605.1 as promising vaccine candidates in B. cenocepacia and the
recombinant proteins-loaded C:P NPs elicited IgG and IgA antibodies, Th1, Th2, and Th17 cellular
immunity in BALB/c mice and protected against B.cenocepacia challenge. This provides hope for
saving the lives of people at high risk for infection with B.cenocepacia.

البورخولديريا سينوسيباشيا بكتريا انتهازيه سالبة الجرام و هي واحده من اعضاء مجموعه البورخولديريا سيباشيا التي تسبب عدوي مهدده للحياة لدي مرضي التليف الكيسي والافراد الذين يعانون من ضعف الجهاز المناعي. ايجاد علاج فعال يمثل تحديا بسبب قدرتها علي مقاومة العديد من المضادات الحيوية مما يجعل التلقيح نهجا بديلا للحماية. باستخدام تقنية اللقاحات العكسية، سعينا لتحديد مرشحين للقاح من بروتينات البورخولديريا سينوسيباشيا وتقييم فعاليتهم كجسيمات نانو من الكيتوزان والبكتين (C:P NPs) محملة بالبروتين كنموذج لقاح. وخضعت البروتينات المرشحه للاستخدام كلقاح لخطوات تصفية صارمة مثل تحديد الموقع الخلوي للبروتينات، و استبعاد التجانس مع بروتينات الانسان والفئران، والقدرة علي تحفيز اجسام مناعية ، وخلو البروينات المختاره من اجزاء بروتينيه تمتد داخل الغشاء الخلوي ،وتحديد مدي حفظ البروتين عبر سلالات مختلفة من اعضاء مجموعه البورخولديريا سيباشيا وقدرتها علي تحفيز الخلايا البائية Bخاصة IgG وIgA، وقدرة اجزاء البروتين على الارتباط القوي باليلات مركب التوافق النسيجي الرئيسى (MHC)من الفئتين الأولى والثانية. وفقًا للبرامج الحاسوبية والادوات المستخدمه، تم اختيار 16 بروتينًا، ثلاثة منها، وهيWP_006481710.1 (LY), WP_012493605.1 (KT), and WP_006492970.1 (BD)تم استنساخهم وترجمتهم الي بروتينات واضافه احماض امينية تحتوي علي سته من الهستيدين في الاشيريشيا كولاي E. coli BL21 (DE3). وتم تنقية هذه البروتينات بأعمده النيكل .(Ni-NTA)تم تحميل البروتينات المنقاة على جسيمات النانوالمتكونه من الكيتوزان والبكتين(C:P NPs) ، وكانت الجسيمات الناتجة ذات أشكال كروية متجانسة بأقطار تقل عن 300 نانومتر.تم حقن الفئران من سلاله (BALB/c) بجسيمات النانو المحملة بالبروتينات كجرعة أولية تحت الجلد، تلتها جرعتان تعزيزيتان عبر الأنف للفئران. أظهرت الفئران الملقحة استجابات كبيرة من الأجسام المضادة (IgG) و(IgA)وزياده في إنتاج IL-6 وIL-17A. كما حفز التطعيم باستخدام6x-His-LY-CS:P NPs و 6x-His-KT-CS:P NPs انتاج TNF-α. تم تثبيط نموالبورخولديريا سينوسيباشيا بواسطه المصل الماخوذ من الفئران الملقحة في اختبار القتل البكتيري بالمصل. وفرت اللقاحات المستخدمة درجة كبيرة من الحماية ضد التهابات البورخولديريا سينوسيباشيا عند تعرض الفئران للعدوي عبر الانف. في الختام، تم استخدام نهج البرامج الحاسوبية للكشف عنWP_006481710.1 يليه WP_012493605.1كمرشحين واعدين للقاح ضد البورخولديريا سينوسيباشيا وقد حفزت جسيمات النانو المحملة عليها البروتينC:P NPsإنتاج الأجسام المضادةIgG و IgA، وكذلك مناعة خلوية من النوعTh1 و Th2 وTh17 في الفئران من سلاله (BALB/c)، ووفرت اللقاحات حماية للفئران ضد التحدي بميكروب البورخولديريا سينوسيباشيا، يوفر هذا الأمل في إنقاذ حياة الأشخاص المعرضين لخطر الإصابة بميكروب البورخولديريا سينوسيباشيا.

Issues also as CD.

Text in English and abstract in Arabic & English.