Thesis (Ph.D.)--Virginia Commonwealth University, 2008. / Title from title-page of electronic thesis. Prepared for: Dept. of Pharmaceutics. Bibliography: leaves 149-166.

A toxoplasmose é uma protozoose altamente prevalente que atinge pelo menos um bilhão de indivíduos no mundo. A infecção causada pelo Toxoplasma gondii é benigna e assintomática, mas pode causar perdas visuais ou morte em fetos e pacientes imunossuprimidos. Isto pode ser controlado com diagnóstico e instituição de tratamento, mas depende da determinação de infecção ativa ou recente. O diagnóstico parasitológico é complexo, demorado e só executado em poucos centros, sendo a sorologia específica essencial no diagnóstico da doença. A avidez de anticorpos IgG tem sido utilizada para determinação da infecção recente, porém os testes convencionais de avidez só permitem uma estimativa indireta destes anticorpos a partir dos anticorpos totais e os de alta avidez. A quantificação destes anticorpos de baixa avidez seria interessante devido aos altos títulos na fase aguda da infecção ou como marcadores da atividade da doença. Padronizamos um ensaio imunoenzimático (ELISA), utilizando o pH como agente caotrópico, para permitir a determinação e quantificação dos anticorpos de baixa avidez. Na padronização utilizamos amostras de soro de coelhos experimentalmente infectados ou amostras do banco de material biológico do Laboratório de Protozoologia do IMTSP. Nossos resultados mostraram que pH 3,5 apresentou poder caotrópico semelhante a uréia 6M (r2= 0,9909), e que nos soros experimentais, os anticorpos de alta avidez foram resistentes aos dois caotrópicos associados. Os anticorpos recuperados na eluição com pH 3.5 ou Uréia eram semelhantes quanto a especificidade antigênica por imunomarcação ou Western Blot. A neutralização do anticorpo eluído por pH permitiu seu reensaio por ELISA após 1 hora de renaturação, com a quantificação direta dos anticorpos de baixa avidez.. A reprodutibilidade intra e inter teste foi superior a 95%, embora com resultados piores para o pH 3,5. Uma vez padronizada a reação, foram analisadas 150 amostras de soros humanos com sorologia e avidez conhecidas, composta por grande maioria de soros de alta avidez. As medidas de avidez por porcentagem mostraram um resultado errático, atribuído ao uso de grande maioria de anticorpos de alta avidez, embora a medida dos anticorpos recuperados mantivesse correlação com estimativa a partir da medida indireta (r2= 0.48). Esta abordagem permite a determinação direta dos anticorpos de baixa avidez, que são os anticorpos inicialmente produzidos em um desafio antigênico. Nosso ensaio é semelhante ao imunológico, já que a apresentação de antígenos por exossomos ácidos de células dendríticas foliculares no centro germinativo parece ser o sistema de seleção de clones produtores de anticorpos de alta avidez. As perspectivas futuras de uso da medida dos anticorpos de baixa avidez na toxoplasmose são imensas, desde a relação com a gravidade da doença, pela sua quantidade, ou da presença de infecção recente, principalmente em infecção congênita ou e em imunossuprimidos, ou a reatividade da doença crônica, como na toxoplasmose ocular. / Toxoplasmosis is a highly prevalent protozoosis, affecting at least one billion people worldwide. The infection caused by Toxoplasma gondii is asymptomatic and benign but it can cause visual losses in addition to death in fetuses and immunocompromised patients. The agent can be controlled by early diagnosis and treatment, but this therapy depends on the determination of active or recent infection. The parasitological diagnosis is complex, time consuming and only performed in few centers, so specific serology is essential for diagnosis. The IgG avidity tests has been used to determine recent infection, but avidity conventional tests only provide an indirect estimate of low avidity antibodies from the total and high avidity antibodies. The quantification of low avidity antibodies would be interesting due to high titers in the acute phase of infection or as markers of disease activity. Using reversible chaotrope such as pH, we standardized an enzyme immunoassay (ELISA) to allow the determination and quantification of low avidity antibodies. For standardization we used serum samples from experimentally infected rabbits or samples of biological material bank of the Laboratory of Protozoology, IMTSP. Our results showed that pH 3.5 is a chaotrope similar to 6M urea (r2 = 0.9909) in avidity ELISA, and high avidity antibodies had similar resistance to two associated chaotrope in experimental sera. The antibodies recovered on elution with pH 3.5 or urea had similar antigen specificity by immunostaining or Western blot. The neutralizing antibody eluted by pH allowed retest by ELISA after 1 hour of refolding, with direct quantification of antibodies of low avidity. The reproducibility inter and intra test were above 95%, but with worse results for pH 3.5. After standardization, we analyzed 150 samples of human sera with known serology and avidity, composed by a large majority of high avidity samples. Avidity as percent of high avidity antibodies showed erratic results in chaotrope comparison, attributed to the majority of high avidity samples, although the direct measure of low avidity IgG kept correlation with the indirect estimate (r2 = 0.48). This approach allows the direct determination of low avidity antibodies that are early produced in an antigen challenge. Our test is similar to the biology of antibody selection, since antigen presentation by acid exosomes of follicular dendritic cells in germinal center seems to be the system of selection of clones that produce high avidity antibodies. The prospective use of the quantification of low avidity antibodies in toxoplasmosis are attractive, either by the quantitative relationship with the severity of the disease; or the increased presence in recent infections, especially in congenital infection and in immunosuppressed patients, or their relative increase in reactivated chronic disease, such as ocular toxoplasmosis.

A toxoplasmose é uma protozoose altamente prevalente que atinge pelo menos um bilhão de indivíduos no mundo. A infecção causada pelo Toxoplasma gondii é benigna e assintomática, mas pode causar perdas visuais ou morte em fetos e pacientes imunossuprimidos. Isto pode ser controlado com diagnóstico e instituição de tratamento, mas depende da determinação de infecção ativa ou recente. O diagnóstico parasitológico é complexo, demorado e só executado em poucos centros, sendo a sorologia específica essencial no diagnóstico da doença. A avidez de anticorpos IgG tem sido utilizada para determinação da infecção recente, porém os testes convencionais de avidez só permitem uma estimativa indireta destes anticorpos a partir dos anticorpos totais e os de alta avidez. A quantificação destes anticorpos de baixa avidez seria interessante devido aos altos títulos na fase aguda da infecção ou como marcadores da atividade da doença. Padronizamos um ensaio imunoenzimático (ELISA), utilizando o pH como agente caotrópico, para permitir a determinação e quantificação dos anticorpos de baixa avidez. Na padronização utilizamos amostras de soro de coelhos experimentalmente infectados ou amostras do banco de material biológico do Laboratório de Protozoologia do IMTSP. Nossos resultados mostraram que pH 3,5 apresentou poder caotrópico semelhante a uréia 6M (r2= 0,9909), e que nos soros experimentais, os anticorpos de alta avidez foram resistentes aos dois caotrópicos associados. Os anticorpos recuperados na eluição com pH 3.5 ou Uréia eram semelhantes quanto a especificidade antigênica por imunomarcação ou Western Blot. A neutralização do anticorpo eluído por pH permitiu seu reensaio por ELISA após 1 hora de renaturação, com a quantificação direta dos anticorpos de baixa avidez.. A reprodutibilidade intra e inter teste foi superior a 95%, embora com resultados piores para o pH 3,5. Uma vez padronizada a reação, foram analisadas 150 amostras de soros humanos com sorologia e avidez conhecidas, composta por grande maioria de soros de alta avidez. As medidas de avidez por porcentagem mostraram um resultado errático, atribuído ao uso de grande maioria de anticorpos de alta avidez, embora a medida dos anticorpos recuperados mantivesse correlação com estimativa a partir da medida indireta (r2= 0.48). Esta abordagem permite a determinação direta dos anticorpos de baixa avidez, que são os anticorpos inicialmente produzidos em um desafio antigênico. Nosso ensaio é semelhante ao imunológico, já que a apresentação de antígenos por exossomos ácidos de células dendríticas foliculares no centro germinativo parece ser o sistema de seleção de clones produtores de anticorpos de alta avidez. As perspectivas futuras de uso da medida dos anticorpos de baixa avidez na toxoplasmose são imensas, desde a relação com a gravidade da doença, pela sua quantidade, ou da presença de infecção recente, principalmente em infecção congênita ou e em imunossuprimidos, ou a reatividade da doença crônica, como na toxoplasmose ocular. / Toxoplasmosis is a highly prevalent protozoosis, affecting at least one billion people worldwide. The infection caused by Toxoplasma gondii is asymptomatic and benign but it can cause visual losses in addition to death in fetuses and immunocompromised patients. The agent can be controlled by early diagnosis and treatment, but this therapy depends on the determination of active or recent infection. The parasitological diagnosis is complex, time consuming and only performed in few centers, so specific serology is essential for diagnosis. The IgG avidity tests has been used to determine recent infection, but avidity conventional tests only provide an indirect estimate of low avidity antibodies from the total and high avidity antibodies. The quantification of low avidity antibodies would be interesting due to high titers in the acute phase of infection or as markers of disease activity. Using reversible chaotrope such as pH, we standardized an enzyme immunoassay (ELISA) to allow the determination and quantification of low avidity antibodies. For standardization we used serum samples from experimentally infected rabbits or samples of biological material bank of the Laboratory of Protozoology, IMTSP. Our results showed that pH 3.5 is a chaotrope similar to 6M urea (r2 = 0.9909) in avidity ELISA, and high avidity antibodies had similar resistance to two associated chaotrope in experimental sera. The antibodies recovered on elution with pH 3.5 or urea had similar antigen specificity by immunostaining or Western blot. The neutralizing antibody eluted by pH allowed retest by ELISA after 1 hour of refolding, with direct quantification of antibodies of low avidity. The reproducibility inter and intra test were above 95%, but with worse results for pH 3.5. After standardization, we analyzed 150 samples of human sera with known serology and avidity, composed by a large majority of high avidity samples. Avidity as percent of high avidity antibodies showed erratic results in chaotrope comparison, attributed to the majority of high avidity samples, although the direct measure of low avidity IgG kept correlation with the indirect estimate (r2 = 0.48). This approach allows the direct determination of low avidity antibodies that are early produced in an antigen challenge. Our test is similar to the biology of antibody selection, since antigen presentation by acid exosomes of follicular dendritic cells in germinal center seems to be the system of selection of clones that produce high avidity antibodies. The prospective use of the quantification of low avidity antibodies in toxoplasmosis are attractive, either by the quantitative relationship with the severity of the disease; or the increased presence in recent infections, especially in congenital infection and in immunosuppressed patients, or their relative increase in reactivated chronic disease, such as ocular toxoplasmosis.

Thesis (M.S.)--University of Michigan, 1989.

Thesis (M.S.)--University of Michigan, 1989.

Plasmodium vivax é a espécie de malária humana de maior distribuição geográfica, com 35 milhões de casos por ano. No Brasil, é a espécie mais prevalente, sendo responsável por cerca de 70% dos casos de malária. Diferentemente do P. falciparum, o P. vivax apresenta hipnozoítas, formas que se mantêm em estágio dormente no fígado e que, após um período de tempo variável, por mecanismos ainda desconhecidos, causam novo ataque malárico denominado recaída. Para contribuir para um melhor conhecimento acerca das recaídas causadas por P. vivax, neste trabalho foram analisadas amostras pareadas referentes ao ataque primário e à recaída de 10 pacientes que se infectaram na Amazônia Brasileira. Através da amplificação de um segmento polimórfico do gene que codifica a Proteína de Superfície do Merozoíta 1 (PvMSP1), foi encontrado um índice de 40% de infecções mistas, presentes inclusive durante a recaída, indicando que a ativação de hipnozoítas não é clonal. Em análise mais detalhada deste segmento polimórfico, utilizando técnicas de clonagem e sequenciamento, foi possível verificar que a população de parasitas obtida durante o ataque primário é idêntica àquela que surge nas recaídas. O estudo da resposta IgG específica naturalmente adquirida contra a região C-terminal da PvMSP1, a mais imunogênica da molécula, demonstrou, durante a recaída, um aumento nos títulos acompanhado por uma maturação na afinidade destes anticorpos além de um predomínio de IgG1. / Plasmodium vivax is the most widely distributed human malarial parasite causing an estimated 35 million cases annually. In some parts of the world, including Brazil where it reaches almost 70% of malaria cases, this is the most prevalent species. Unlike P. falciparum, P. vivax has hypnozoites, hepatocyte dormant stages that cause clinical and parasitological relapses. Unfortunately, the molecular basis of relapses remain poorly understood. This work compared paired primary attack and relapse samples obtained from 10 infected patients from the brazilian Amazon Region using a polymorphic segment of the gene encoding the Merozoite Surface Protein 1 (PvMSP1) as a genetic marker. PCR, Southern blot and DNA sequence analysis demonstrated that the parasite population from the primary attack is identical to the one arising during relapses and that the activation of hypnozoites is not clonal; moreover, a large percentage (40%) of mixed infections, were detected. Studies on the naturally acquired human specific IgG response of these patients against the C-terminal region of the PvMSP1 molecule, the most immunogenic region, demonstrated an increase in the titers, affinity maturation and a predominance of the IgG1 subclass during the relapse.

Thesis (Ph. D.)--University of Washington, 2006. / Vita. Includes bibliographical references (leaves 46-53).

Plasmodium vivax é a espécie de malária humana de maior distribuição geográfica, com 35 milhões de casos por ano. No Brasil, é a espécie mais prevalente, sendo responsável por cerca de 70% dos casos de malária. Diferentemente do P. falciparum, o P. vivax apresenta hipnozoítas, formas que se mantêm em estágio dormente no fígado e que, após um período de tempo variável, por mecanismos ainda desconhecidos, causam novo ataque malárico denominado recaída. Para contribuir para um melhor conhecimento acerca das recaídas causadas por P. vivax, neste trabalho foram analisadas amostras pareadas referentes ao ataque primário e à recaída de 10 pacientes que se infectaram na Amazônia Brasileira. Através da amplificação de um segmento polimórfico do gene que codifica a Proteína de Superfície do Merozoíta 1 (PvMSP1), foi encontrado um índice de 40% de infecções mistas, presentes inclusive durante a recaída, indicando que a ativação de hipnozoítas não é clonal. Em análise mais detalhada deste segmento polimórfico, utilizando técnicas de clonagem e sequenciamento, foi possível verificar que a população de parasitas obtida durante o ataque primário é idêntica àquela que surge nas recaídas. O estudo da resposta IgG específica naturalmente adquirida contra a região C-terminal da PvMSP1, a mais imunogênica da molécula, demonstrou, durante a recaída, um aumento nos títulos acompanhado por uma maturação na afinidade destes anticorpos além de um predomínio de IgG1. / Plasmodium vivax is the most widely distributed human malarial parasite causing an estimated 35 million cases annually. In some parts of the world, including Brazil where it reaches almost 70% of malaria cases, this is the most prevalent species. Unlike P. falciparum, P. vivax has hypnozoites, hepatocyte dormant stages that cause clinical and parasitological relapses. Unfortunately, the molecular basis of relapses remain poorly understood. This work compared paired primary attack and relapse samples obtained from 10 infected patients from the brazilian Amazon Region using a polymorphic segment of the gene encoding the Merozoite Surface Protein 1 (PvMSP1) as a genetic marker. PCR, Southern blot and DNA sequence analysis demonstrated that the parasite population from the primary attack is identical to the one arising during relapses and that the activation of hypnozoites is not clonal; moreover, a large percentage (40%) of mixed infections, were detected. Studies on the naturally acquired human specific IgG response of these patients against the C-terminal region of the PvMSP1 molecule, the most immunogenic region, demonstrated an increase in the titers, affinity maturation and a predominance of the IgG1 subclass during the relapse.

Antibodies have become indispensable tools in diagnostics, research and as therapeutics. There are several strategies to generate monoclonal antibodies (mAbs) in order to avoid the drawbacks of polyclonal antibodies (pAbs) for therapeutic use. Moreover, the growing interest in precision medicine requires a well-characterized target and antibody to predict the responsiveness of a treatment. This thesis describes the use of epitope information and display technologies to generate and characterize antibodies. In Paper I, we evaluated if the epitope information of a well-characterized pAb could be used to generate mAbs with retained binding characteristics. In Paper II, the epitope on the complement protein C5 towards Eculizumab was mapped with surface display, the results of which explained the non-responsiveness of Eculizumab treatment among a patient group due to a mutated C5 gene. With this in mind, we showed efficacy in treatment of the mutated C5 variants using a drug binding to another site on C5, suggesting that our approach can be used to guide treatment in precision medicine. In Paper III, a Gram-positive bacterial display platform was evaluated to complement existing platforms for selection of human scFv libraries. When combined with phage display, a thorough library screening and isolation of nano-molar binders was possible. In Paper IV, a solid phase method for directed mutagenesis was developed to generate functional affinity maturation libraries by simultaneous targeting of all six CDRs. The method was also used to create numerous individual mutants to map the paratope of the parent scFv. The paratope information was used to create directed libraries and deep sequencing of the affinity maturation libraries confirmed the viability of the combination approach. Taken together, precise epitope/paratope information together with display technologies have the potential to generate attractive therapeutic antibodies and direct treatment in precision medicine. / <p>QC 20170418</p>

A transferência passiva de anticorpos da mãe para o filho auxilia na adaptação ao meio externo. No recém-nascido (RN), a colonização pelo Staphylococcus aureus (S. aureus) é precoce, sendo este um importante agente etiológico em infecções neonatais e no lactente jovem, para o qual ainda não se dispõem de vacina. OBJETIVOS: Avaliar as concentrações, títulos e avidez de anticorpos maternos anti-S. aureus do tipo IgG e IgA e a passagem desses anticorpos para os RN por transferência placentária e pelo colostro. MÉTODOS: Estudo caso-controle de 147 parturientes saudáveis. Foram coletadas amostras de soros maternos, de cordão umbilical e colostro. O grupo caso foi definido pela colonização nasal natural pelo S. aureus, sendo que para cada caso (n=49) foram selecionados 2 controles (n=98). Foram utilizadas as metodologias de imunoturbidimetria para dosagem de IgG total, ensaio imunoenzimático para dosagem IgA total e para a aferição das concentrações e títulos de anticorpos específicos anti-S. aureus (IgG sérica, subclasses séricas IgG1 e IgG2, IgA de colostro e os índices de avidez). Foram aplicados testes não paramétricos de Wilcoxon para amostras pareadas e de Mann-Whitney para amostras não pareadas, com intervalo de confiança de 95%, nível de significância p < 0,05. RESULTADOS: No grupo caso, as concentrações séricas de IgG total materna foram maiores mas com menor taxa de transferência placentária de IgG total, ocorrendo o inverso para o grupo controle. Não foram observadas diferenças nas concentrações séricas de IgG materna anti-S. aureus entre os grupos, mas com taxa de transferência placentária significantemente menor no grupo caso. Observou-se que os títulos específicos de IgG1 anti-S. aureus foram mais baixos no soro materno e no cordão do grupo caso, com taxas de transferência similar para os grupos caso e controle. Para os títulos específicos de IgG2 anti-S. aureus, não foram observadas diferenças entre os grupos caso e controle, com taxas de transferência similares entre os grupos. Observou-se que os títulos de IgG2 foram maiores que os de IgG1, tanto no soro materno como no de cordão em ambos os grupos. No soro materno e de cordão, não foram encontradas diferenças entre os grupos nos ensaios de avidez de IgG anti-S. aureus. No estudo de colostro, a concentração de IgA total foi maior no grupo caso, mas sem diferenças entre os grupos para a IgA anti-S. aureus. A comparação da avidez de anticorpos IgA anti-S. aureus do colostro com a de IgG anti-S. aureus do soro materno, em ambos os grupos, mostrou que a avidez de IgA foi maior. CONCLUSÕES: Os resultados demonstraram que a colonização nasal materna por S. aureus não esteve associada com uma maior transferência para o RN de anticorpos IgG ou IgA específicos via placenta ou colostro. A maior transmissão de títulos elevados de IgG2 específicos para o recém-nascido, isto é, anticorpos com uma baixa atividade opsonizante, reitera a maior susceptibilidade neonatal para este agente patogênico. A IgA secretora no colostro apresentou melhor índice de avidez do que a IgG do soro, o que corrobora com a importância da amamentação nos primeiros meses de vida / The passive transfer of antibodies from mother to child assists in adjustment to the external environment. In the newborn (NB), colonization by Staphylococcus aureus (S. aureus) occurs early, which is an important etiologic agent in neonatal and young infant infections, for which no vaccine is available. AIMS: To evaluate concentrations, titers and avidity of anti-S. aureus maternal IgG and IgA antibodies and transmission of these antibodies to the newborns via placental transfer and colostrum. METHODS: Case-control study of 147 healthy pregnant women. Samples of maternal serum, cord blood and colostrum were collected. The case group was defined by natural nasal colonization with S. aureus, and for each case (n = 49) were selected 2 controls (n = 98). Immunoturbidimetric assay was used to measure total IgG, and immunoenzymatic assay to measure total IgA in colostrum and anti-S. aureus concentrations and titers (serum IgG, serum IgG1 and IgG2, colostrum IgA and IgG and IgA avidity indexes). Nonparametric Wilcoxon test for paired samples and the Mann-Whitney test for unpaired samples were applied, with a confidence interval of 95%, significance level of p < 0.05. RESULTS: In the study group, maternal total IgG serum concentrations were higher but with lower total IgG placental transfer ratio, while the opposite occurred for the control group. No differences were observed in anti-staphylococcal maternal IgG serum concentrations between groups, but placental transfer ratio was significantly lower in the case group. It was observed that anti-S. aureus IgG1 titers were lower in maternal and cord serum from the case group, with with similar transfer ratios for case and control groups. Regarding antistaphylococcal IgG2 titers, no differences were observed between case and control groups, with similar transfer ratios between groups. It was observed that specific IgG2 titers were higher than those of IgG1 in both maternal and cord serum from both groups. In maternal and cord blood serum, no differences between groups were found in avidity assays of anti-S. aureus IgG. In colostrum, total IgA concentrations were higher in the case group, but no differences between groups for anti-S. aureus IgA were detected. The comparison of anti-staphylococcal IgA antibodies avidity in colostrum with anti-S. aureus IgG in maternal serum from both groups, showed that IgA presents higher avidity indexes. CONCLUSIONS: The results demonstrated that maternal nasal colonization by S. aureus was not associated with a higher transfer to the NB of specific IgG or IgA antibodies via the placenta or colostrum. The greatest transmission of Sa-specific IgG2 titers to the newborn, i.e., antibodies with low opsonizing activity, reiterates the higher neonatal susceptibility to this pathogen. Secretory IgA in colostrum showed better avidity index than serum IgG, which reinforces the importance of breastfeeding in the early months of life