Acquired immunity to Streptococcus pneumoniae (pneumococcus) has long been assumed to depend on the presence of anticapsular antibodies. We found, however, that colonization with live pneumococci of serotypes 6B, 7F, or 14 protected mice against recolonization by any of the serotypes and that protection from acquisition of a heterologous or homologous strain did not depend on anticapsular antibody. Further, intranasal immunization by live pneumococcal colonization or by a killed, nonencapsulated whole-cell vaccine protected antibody-deficient mice against colonization, suggesting independence of antibodies to any pneumococcal antigens. Protection by intranasal immunization with whole-cell vaccine was completely abrogated in T cell-deficient mice, and in mice that were congenitally deficient in CD4(+) T cells or depleted of these cells at the time of challenge. In contrast, mice congenitally deficient in, or depleted of, CD8(+) T cells were fully protected. Protection in this model was observed beyond 2 months after immunization, arguing against innate or nonspecific immune mechanisms. Thus, we find that immunity to pneumococcal colonization can be induced in the absence of antibody, independent of the capsular type, and this protection requires the presence of CD4(+) T cells at the time of challenge.

ABSTRACT Objectives Since conjugated polysaccharide vaccines reduce carriage of vaccine-type Neisseria meningitidis strains, meningococcal carriage is an accepted endpoint in monitoring vaccine effects. We have assessed vaccine-type genogroup carriage prevalence in students at the time of MenACWY vaccine introduction in The Netherlands. In addition, we evaluated the feasibility of saliva sampling and qPCR-based detection method for the surveillance of meningococcal carriage. Methods Paired saliva and oropharyngeal samples, collected from 299 students, were cultured for meningococcus. The DNA extracted from all bacterial growth was subjected to qPCRs quantifying meningococcal presence and genogroup-specific genes. Samples negative by culture yet positive for qPCR were cultured again for meningococcus. Results for saliva were compared with oropharyngeal samples. Results Altogether 74 (25% of 299) students were identified as meningococcal carrier by any method used. Sixty-one students (20%) were identified as carriers with qPCR. The difference between number of qPCR-positive oropharyngeal (n=59) and saliva (n=52) samples was not significant (McNemar’s test, p =0.07). Meningococci were cultured from 72 students (24%), with a significantly higher ( p <0.001) number of oropharyngeal (n=70) compared with saliva (n=54) samples. The prevalence of genogroups A, B, C, W, and Y was none, 9%, 1% and 6%, respectively, and 8% of students carried MenACWY vaccine-type genogroup meningococci. Conclusions We show that the detected prevalence of meningococcal carriage between oropharyngeal and saliva samples was nondifferent with qPCR and moreover, detection with both samples was highly concordant. Saliva is easy to collect and when combined with qPCR detection can be considered for meningococcal carriage studies.

Streptococcus pneumoniae is a common nasopharyngeal colonizer, but can also cause life-threatening invasive diseases such as empyema, bacteremia and meningitis. Genetic variation of host and pathogen is known to play a role in invasive pneumococcal disease, though to what extent is unknown. In a genome-wide association study of human and pathogen we show that human variation explains almost half of variation in susceptibility to pneumococcal meningitis and one-third of variation in severity, and identified variants in CCDC33 associated with susceptibility. Pneumococcal variation explained a large amount of invasive potential, but serotype explained only half of this variation. Newly developed methods identified pneumococcal genes involved in invasiveness including pspC and zmpD, and allowed a human-bacteria interaction analysis, finding associations between pneumococcal lineage and STK32C.

Abstract The pneumococcal conjugate vaccine (PCV) primarily reduces disease burden in adults through a reduction in carriage prevalence of invasive serotypes in children. Current vaccine formulations are the same for both adults and children, but tailoring these formulations to age category could optimize vaccine efficacy. Identification of specific pneumococcal genetic factors associated with carriage in younger or older age groups may suggest alternative formulations and contribute to a better mechanistic understanding of immunity. Here, we used whole genome sequencing to dissect pneumococcal variation associated with age. We performed genome sequencing in a large carriage cohort, and conducted a meta-analysis with an existing carriage study. We compiled a dictionary of pathogen genetic variation including serotype, sequence cluster, sequence elements, SNPs, burden combined rare variants, and clusters of orthologous genes (COGs) for each cohort – all of which used in a genome-wide association with host age. Age-dependent colonization had some heritability, though this varied between cohorts (h 2 = 0.10, 0.00 – 0.69 95% CI in the first; h 2 = 0.46, 0.33 – 0.60 95% CI in the second cohort). We found that serotypes and genetic background (strain) explained most of the heritability in each cohort (h 2 serotype = 0.06 and h 2 GPSC = 0.04 in the first; h 2 serotype = 0.20 and h 2 GPSC = 0.23 in the second cohort). We found one candidate association (p = 1.2×10 −9 ) upstream of an accessory Sec-dependent serine-rich glycoprotein adhesin. Overall, association with age was highly cohort and strain dependent, supporting proposals for a future vaccination strategy which is primarily targeted using serotypes rather than proteins, and is tailored towards specific pathogen populations.