Abstract The bacterial pathogen Neisseria gonorrhoeae is an urgent global health problem due to increasing numbers of infections, coupled with rampant antibiotic resistance. Vaccines against gonorrhea are being prioritized to combat drug-resistant N. gonorrhoeae. Meningococcal serogroup B vaccines such as 4CMenB are predicted by epidemiology studies to cross-protect individuals from natural infection with N. gonorrhoeae and elicit antibodies that cross-react with N. gonorrhoeae. Evaluation of vaccine candidates for gonorrhea requires a suite of assays for predicting efficacy in vitro and in animal models of infection, including the role of antibodies elicited by immunization. Here we present assays to evaluate antibody functionality after immunization: antibody binding to intact N. gonorrhoeae, serum bactericidal activity, and opsonophagocytic killing activity using primary human neutrophils (polymorphonuclear leukocytes). These assays were developed with purified antibodies against N. gonorrhoeae and used to evaluate serum from mice that were vaccinated with 4CMenB or given alum as a negative control. Results from these assays will help prioritize gonorrhea vaccine candidates for advanced preclinical to early clinical study and will contribute to identifying correlates and mechanisms of immune protection against N. gonorrhoeae .

Gonorrhea, caused by the bacterium Neisseria gonorrhoeae (Gc), is characterized by neutrophil influx to infection sites. Gc has developed mechanisms to resist killing by neutrophils that include modifications to its surface lipooligosaccharide (LOS). One such LOS modification is sialylation: Gc sialylates its terminal LOS sugars with cytidine-5'-monophosphate- N -acetylneuraminic acid (CMP-NANA) scavenged from the host using LOS sialyltransferase (Lst), since Gc cannot make its own sialic acid. Sialylation enables sensitive strains of Gc to resist complement-mediated killing in a serum-dependent manner. However, little is known about the contribution of sialylation to complement-independent, direct Gc-neutrophil interactions. In the absence of complement, we found sialylated Gc expressing opacity-associated (Opa) proteins decreased the oxidative burst and granule exocytosis from primary human neutrophils. In addition, sialylated Opa+ Gc survived better than vehicle treated or Δlst Gc when challenged with neutrophils. However, Gc sialylation did not significantly affect Opa-dependent association with or internalization of Gc by neutrophils. Previous studies have implicated sialic acid-binding immunoglobulin-type lectins (Siglecs) in modulating neutrophil interactions with sialylated Gc. Blocking neutrophil Siglecs with antibodies that bind to their extracellular domains eliminated the ability of sialylated Opa+ Gc to suppress oxidative burst and resist neutrophil killing. These findings highlight a new role for sialylation in Gc evasion of human innate immunity, with implications for the development of vaccines and therapeutics for gonorrhea.