A utilização de vacinas destaca-se como medida preventiva contra a leptospirose. Sete potenciais antígenos vacinais de L. interrogans sorovar Copenhageni foram estudados: LipL32, LipL23 e LipL22 (lipoproteínas), SphH e Sph4 (hemolisinas), AnkB (domínio anquirina) e OmpA76 (domínio OmpA). Os genes foram amplificados, clonados e as proteínas expressas em E.coli e Salmonella enterica para ensaios de imunização e desafio. As sete proteínas foram purificadas. No primeiro desafio, hamsters foram imunizados com a salmonela recombinante para expressar a OmpA76 e desafiados com sorovar Pomona. Sobreviveu 30% do grupo salmonela recombinante, 100% da vacina comercial e 10% dos controles. No segundo desafio, hamsters foram imunizados com pool das sete proteínas e desafiados com sorovar Copenhageni. Sobreviveram 30% do grupo pool de proteínas, 90% da vacina comercial, 100% da bacterina e 0% do grupo PBS. A LipL32, OmpA76, LipL23 e LipL22 reagiram com soros de hamsters infectados. Extratos de leptospiras foram reconhecidos pelos soros específicos contra LipL32, OmpA76 e LipL23. / Preventive measures as vaccines are the best strategies to combat leptospirosis. Seven potential vaccine candidates from L. iInterrogans serovar Copenhageni were studied: LipL32, LipL23 and LipL22 (lipoproteins), SphH e Sph4 (hemolysins), AnkB (ankyrin domain) and OmpA76 (OmpA domain). The genes were amplified, cloned and the proteins expressed in E. Coli e Salmonella enteric for challenge assays. In the first assay, hamsters were immunized with the recombinant salmonella to express OmpA76 in vivo, and challenged with serovar Pomona. The survival was 30% of the recombinant salmonella group, 100% of the commercial vaccine and 10% of the control groups. In the second assay, hamsters were immunized with a pool of the purified proteins and challenged with serovar Copenhageni. The survival was 30% of the group pool of proteins, 90% of the commercial vaccine, 100% of the bacterin and 0% of the PBS group. LipL32, OmpA76, LipL23 and LipL22 reacted with hamsters infected sera. Leptospiral extracts were recognized by specific sera against LipL32, OmpA76 and LipL23.

A leptospirose é uma zoonose mundial causada por bactéria do gênero Leptospira. O desenvolvimento de uma vacina de subunidade eficaz seria de grande interesse em saúde pública. Propusemos investigar 4 antigenos de Leptospira interrogans srv Copenhageni, genes LIC12659, LIC12660, LIC12631 e LIC10868, os quais foram amplificados e clonados nos vetores de expressão pAE e pAEsox. As proteínas VapB, VapC, VapBC e Sph2 foram expressas em E. coli e em salmonela SL3261 e purificadas por cromatografia de afinidade a metal. As atividades hemolítica de Sph2 e ribonucleásica de VapC não foram evidenciadas, possivelmente devido a diferenças estruturais entre as proteínas recombinantes e as nativas. Os clones de E. coli com os genes do módulo toxina-antitoxina vapBC sofreram os efeitos de inibição (vapC) e recuperação (vapBC) de crescimento, como descrito. As proteínas recombinantes, VapB purificada ou em salmonlea e Sph2, mostraram-se imunogênicas em camundongos e em hamsters. A imunização com Salmonela-VapB determinou a melhor proteção no teste de desafio. / Leptospirosis is a zoonosis worldwide distributed, caused by bacteria from the genus Leptospira. The development of an efficient vaccine of sub-unities would be of major interest for public health. We proposed to investigate 4 antigens from Leptospira interrogans srv Copenhageni, genes LIC12659, LIC12660, LIC12631 and LIC10868, which were amplified and cloned into expression vectors pAE and pAEsox. The proteins VapB, VapC, VapBC and Sph2 were expressed in E. coli and in salmonella SL3261, and purified by metal-affinity chromatography. The activities hemolytic of Sph2 and ribonuclease of VapC were not confirmed, possibly due to differences between native and recombinant proteins. The clones of E. coli with genes of the toxin-antitoxin module vapBC suffered inhibition (vapC) and recovery (vapBC) of growth rate as described. The recombinant proteins VapB purified or in salmonella and purified Sph2, showed to be immunogenic in mice and in hamsters. The immunization with Salmonella-VapB determined better protection on challenge assay.

Thesis (Ph. D.)--University of Missouri--Columbia, 2002. / Typescript. Vita. Includes bibliographical references (leaves 237-245).

A leptospirose é uma zoonose mundial causada por bactéria do gênero Leptospira. O desenvolvimento de uma vacina de subunidade eficaz seria de grande interesse em saúde pública. Propusemos investigar 4 antigenos de Leptospira interrogans srv Copenhageni, genes LIC12659, LIC12660, LIC12631 e LIC10868, os quais foram amplificados e clonados nos vetores de expressão pAE e pAEsox. As proteínas VapB, VapC, VapBC e Sph2 foram expressas em E. coli e em salmonela SL3261 e purificadas por cromatografia de afinidade a metal. As atividades hemolítica de Sph2 e ribonucleásica de VapC não foram evidenciadas, possivelmente devido a diferenças estruturais entre as proteínas recombinantes e as nativas. Os clones de E. coli com os genes do módulo toxina-antitoxina vapBC sofreram os efeitos de inibição (vapC) e recuperação (vapBC) de crescimento, como descrito. As proteínas recombinantes, VapB purificada ou em salmonlea e Sph2, mostraram-se imunogênicas em camundongos e em hamsters. A imunização com Salmonela-VapB determinou a melhor proteção no teste de desafio. / Leptospirosis is a zoonosis worldwide distributed, caused by bacteria from the genus Leptospira. The development of an efficient vaccine of sub-unities would be of major interest for public health. We proposed to investigate 4 antigens from Leptospira interrogans srv Copenhageni, genes LIC12659, LIC12660, LIC12631 and LIC10868, which were amplified and cloned into expression vectors pAE and pAEsox. The proteins VapB, VapC, VapBC and Sph2 were expressed in E. coli and in salmonella SL3261, and purified by metal-affinity chromatography. The activities hemolytic of Sph2 and ribonuclease of VapC were not confirmed, possibly due to differences between native and recombinant proteins. The clones of E. coli with genes of the toxin-antitoxin module vapBC suffered inhibition (vapC) and recovery (vapBC) of growth rate as described. The recombinant proteins VapB purified or in salmonella and purified Sph2, showed to be immunogenic in mice and in hamsters. The immunization with Salmonella-VapB determined better protection on challenge assay.

A utilização de vacinas destaca-se como medida preventiva contra a leptospirose. Sete potenciais antígenos vacinais de L. interrogans sorovar Copenhageni foram estudados: LipL32, LipL23 e LipL22 (lipoproteínas), SphH e Sph4 (hemolisinas), AnkB (domínio anquirina) e OmpA76 (domínio OmpA). Os genes foram amplificados, clonados e as proteínas expressas em E.coli e Salmonella enterica para ensaios de imunização e desafio. As sete proteínas foram purificadas. No primeiro desafio, hamsters foram imunizados com a salmonela recombinante para expressar a OmpA76 e desafiados com sorovar Pomona. Sobreviveu 30% do grupo salmonela recombinante, 100% da vacina comercial e 10% dos controles. No segundo desafio, hamsters foram imunizados com pool das sete proteínas e desafiados com sorovar Copenhageni. Sobreviveram 30% do grupo pool de proteínas, 90% da vacina comercial, 100% da bacterina e 0% do grupo PBS. A LipL32, OmpA76, LipL23 e LipL22 reagiram com soros de hamsters infectados. Extratos de leptospiras foram reconhecidos pelos soros específicos contra LipL32, OmpA76 e LipL23. / Preventive measures as vaccines are the best strategies to combat leptospirosis. Seven potential vaccine candidates from L. iInterrogans serovar Copenhageni were studied: LipL32, LipL23 and LipL22 (lipoproteins), SphH e Sph4 (hemolysins), AnkB (ankyrin domain) and OmpA76 (OmpA domain). The genes were amplified, cloned and the proteins expressed in E. Coli e Salmonella enteric for challenge assays. In the first assay, hamsters were immunized with the recombinant salmonella to express OmpA76 in vivo, and challenged with serovar Pomona. The survival was 30% of the recombinant salmonella group, 100% of the commercial vaccine and 10% of the control groups. In the second assay, hamsters were immunized with a pool of the purified proteins and challenged with serovar Copenhageni. The survival was 30% of the group pool of proteins, 90% of the commercial vaccine, 100% of the bacterin and 0% of the PBS group. LipL32, OmpA76, LipL23 and LipL22 reacted with hamsters infected sera. Leptospiral extracts were recognized by specific sera against LipL32, OmpA76 and LipL23.

A tuberculose, doença causada pelo patógeno M. tuberculosis, é um dos grandes problemas da saúde pública mundial. A única vacina disponível contra tuberculose é o M bovis BCG. As micobactérias são naturalmente resistentes a uma grande variedade de antibióticos, entre os quais os β-lactâmicos, que são as penicilinas e cefalosporinas. O mecanismo mais comum de resistência aos antibióticos é a produção de β-lactamase, que cliva o anel β-lactâmico. Nas micobactérias, o mecanismo parece ser um pouco mais complexo, já que a parede celular dessas bactérias contém os ácidos micólicos, que conferem característica altamente hidrofóbica à parede. O objetivo deste projeto foi a disrupção do gene da β-lactamase de BCG por recombinação homóloga, para investigação do papel desta na resistência de micobactérias a antibióticos β-lactâmicos, e da possibilidade de utilizá-la como sítio de inserção de cassete de expressão de antígenos heterólogos. Para tal, foi donado o gene β-lactamase de BCG, que posteriormente, foi truncado e inserido em um vetor suicida, contendo gene de resistência a higromicina e o gene sacB para contra-seleção. BCG então foi transformado com este vetor. Verificou-se que após a primeira etapa de recombinação, as bactérias cresciam pouco, sendo, provavelmente, a β-lactamase, um gene essencial. Infelizmente, não foram obtidos mutantes secundários. Verificou-se também que é possível a expressão de LT em rBCG, utilizando-se vetores extracromossomais, o que abre a possibilidade de expressão no genoma micobacteriano. / Abstract not available.

A tuberculose, doença causada pelo patógeno M. tuberculosis, é um dos grandes problemas da saúde pública mundial. A única vacina disponível contra tuberculose é o M bovis BCG. As micobactérias são naturalmente resistentes a uma grande variedade de antibióticos, entre os quais os β-lactâmicos, que são as penicilinas e cefalosporinas. O mecanismo mais comum de resistência aos antibióticos é a produção de β-lactamase, que cliva o anel β-lactâmico. Nas micobactérias, o mecanismo parece ser um pouco mais complexo, já que a parede celular dessas bactérias contém os ácidos micólicos, que conferem característica altamente hidrofóbica à parede. O objetivo deste projeto foi a disrupção do gene da β-lactamase de BCG por recombinação homóloga, para investigação do papel desta na resistência de micobactérias a antibióticos β-lactâmicos, e da possibilidade de utilizá-la como sítio de inserção de cassete de expressão de antígenos heterólogos. Para tal, foi donado o gene β-lactamase de BCG, que posteriormente, foi truncado e inserido em um vetor suicida, contendo gene de resistência a higromicina e o gene sacB para contra-seleção. BCG então foi transformado com este vetor. Verificou-se que após a primeira etapa de recombinação, as bactérias cresciam pouco, sendo, provavelmente, a β-lactamase, um gene essencial. Infelizmente, não foram obtidos mutantes secundários. Verificou-se também que é possível a expressão de LT em rBCG, utilizando-se vetores extracromossomais, o que abre a possibilidade de expressão no genoma micobacteriano. / Abstract not available.

O desenvolvimento de vacinas multivalente constitui urna das prioridades na pesquisa de vacinas modernas. A utilização de vetores vivos para apresentação de antígenos heterólogos mostra-se bastante atraente, e eliminaria a necessidade de várias doses para se alcançar uma proteção máxima. Este tipo de vacina poderia ser administrado em dose única, o que poderia aumentar a cobertura vacinal. Neste trabalho foi explorado o potencial do Mycobacterium bovis BCG recombinante (rBCG) vivo expressando antígenos de Bordetella pertussis, como futuro componente de urna vacina tetravalente rBCG-DTP contra a tuberculose, tétano, difteria e pertussis. Os antígenos de pertussis utilizados foram a subunidade S1 mutada e atóxica da Toxina Pertussis (SI-P1) e o fragmento CRD, um domínio imunogênico da proteína FHA (Adesina Hemaglutinina Filamentosa). PT é o principal fator de virulência de B. pertussis e tanto sozinho como combinado com outros antígenos é o principal componente de todas as vacinas acelulares desenvolvidas até o momento. FHA é um importante fator de aderência da bactéria às células ciliada alvo do hospedeiro, sendo o CRD (domínio de reconhecimento a carboidrato) o responsável pelo reconhecimento de carboidratos em receptores de células do hospedeiro. Os genes detses antígenos foram clonados em vetores de expressão micobacterianos e expressos em BCG sob o controle do promotor mutado da β-lactamase de Mycobacterium fortuitum, pBlaF*, em fusão com o peptídeo sinal da β-lactamase. Estes vetores possuem como marcador de seleção um gene de resistência a kanamicina. Camundongos foram imunizados com rBCG expressando S1-PT e os respectivos esplenócitos mostraram elevada produção de IFN-γ e baixa produção de IL-4, caracterizando uma forte resposta celular Th1 antígeno-específica dominante. rBCG-S1PT induziu uma baixa resposta humoral contra PT. Camundongos imunizados com rBCG-S1PT mostraram elevado nível de proteção contra um desafio intracerebral com uma cepa virulenta de B. pertussis. Animais imunizados com rBCG expressando CRD revelaram a presença de anticorpos anti-FHA no soro. Ensaios com camundongos imunizados com a combinação destas duas vacinas estão sendo realizados. Uma nova abordagem para obtenção de rBCG sem o uso de genes de resistência a antibióticos como marcador de seleção, foi investigada, utilizando a complementação em BCG auxotrófico. Uma cepa de rBCG auxotrófico para lisina foi transformada com vetores de expressão contendo o gene de complementação para lisina e os antígenos de pertussis sob controle do mesmo promotor: a seleção dos recombinantes é realizada em meio sem lisina. Estas construções permitiram a expressão estável dos antígenos e serão avaliadas quanto a indução de uma resposta imunológica efetiva contra pertussis. / The development of combined vaccines constitutes one of the priorities in modem vaccine research. The use of live vectors for heterologous antigen presentation is desirable, as it could eliminate the necessity of several doses to reach a maximum protection and increase vaccine coverage. In this work, the potential of recombinant Mycobacterium bovis BCG (Bacillus Calmette and Guerin) (rBCG), expressing Bordetella pertussis antigens was investigated. The antigens used were the genetically detoxified S1 subunít of pertussis toxin (S1-PT) and the CRD fragment of FHA (Filamentous hemagglutinin. The antigen genes were cloned into mycobacterial expression vectors under control of the upregulated M. fortuitum β-lactamase promoter, pBlaF*, in fusion with the β-lactamase signal sequence. Mice were immunized with rBCG expressing S1-PT and the respective splenocytes induced specific production of INF-γ and low IL-4, characterizing a strong antigen-specific Th1-dominant cellular response. The rSCG-S1 PT induced a low humoral response against PT. Mice immunized with rSCG-S1 PT strains displayed high-level of protection against an intracerebral challenge with live B. pertussis. Animals immunized with rBCG expressing CRD induced anti-FHA antibodies production. Protection induced by the combination of these two strains is being evaluated. A new approach for production of rBCG without the use of antibiotic resistance markers was also investigated, using complementation in auxotrophic BCG. A lysine auxotrophic rSCG strain was transformed with expression vectors containing the complementation gene for lysine and the pertussis antigens: selection of recombinant clones was carried in media without lysine. These constructs allowed steady expression of the antigens and will be evaluated for the induction of an immunological response against pertussis. These strains would be appropriate for clinical evaluation in humans.

O desenvolvimento de vacinas multivalente constitui urna das prioridades na pesquisa de vacinas modernas. A utilização de vetores vivos para apresentação de antígenos heterólogos mostra-se bastante atraente, e eliminaria a necessidade de várias doses para se alcançar uma proteção máxima. Este tipo de vacina poderia ser administrado em dose única, o que poderia aumentar a cobertura vacinal. Neste trabalho foi explorado o potencial do Mycobacterium bovis BCG recombinante (rBCG) vivo expressando antígenos de Bordetella pertussis, como futuro componente de urna vacina tetravalente rBCG-DTP contra a tuberculose, tétano, difteria e pertussis. Os antígenos de pertussis utilizados foram a subunidade S1 mutada e atóxica da Toxina Pertussis (SI-P1) e o fragmento CRD, um domínio imunogênico da proteína FHA (Adesina Hemaglutinina Filamentosa). PT é o principal fator de virulência de B. pertussis e tanto sozinho como combinado com outros antígenos é o principal componente de todas as vacinas acelulares desenvolvidas até o momento. FHA é um importante fator de aderência da bactéria às células ciliada alvo do hospedeiro, sendo o CRD (domínio de reconhecimento a carboidrato) o responsável pelo reconhecimento de carboidratos em receptores de células do hospedeiro. Os genes detses antígenos foram clonados em vetores de expressão micobacterianos e expressos em BCG sob o controle do promotor mutado da β-lactamase de Mycobacterium fortuitum, pBlaF*, em fusão com o peptídeo sinal da β-lactamase. Estes vetores possuem como marcador de seleção um gene de resistência a kanamicina. Camundongos foram imunizados com rBCG expressando S1-PT e os respectivos esplenócitos mostraram elevada produção de IFN-γ e baixa produção de IL-4, caracterizando uma forte resposta celular Th1 antígeno-específica dominante. rBCG-S1PT induziu uma baixa resposta humoral contra PT. Camundongos imunizados com rBCG-S1PT mostraram elevado nível de proteção contra um desafio intracerebral com uma cepa virulenta de B. pertussis. Animais imunizados com rBCG expressando CRD revelaram a presença de anticorpos anti-FHA no soro. Ensaios com camundongos imunizados com a combinação destas duas vacinas estão sendo realizados. Uma nova abordagem para obtenção de rBCG sem o uso de genes de resistência a antibióticos como marcador de seleção, foi investigada, utilizando a complementação em BCG auxotrófico. Uma cepa de rBCG auxotrófico para lisina foi transformada com vetores de expressão contendo o gene de complementação para lisina e os antígenos de pertussis sob controle do mesmo promotor: a seleção dos recombinantes é realizada em meio sem lisina. Estas construções permitiram a expressão estável dos antígenos e serão avaliadas quanto a indução de uma resposta imunológica efetiva contra pertussis. / The development of combined vaccines constitutes one of the priorities in modem vaccine research. The use of live vectors for heterologous antigen presentation is desirable, as it could eliminate the necessity of several doses to reach a maximum protection and increase vaccine coverage. In this work, the potential of recombinant Mycobacterium bovis BCG (Bacillus Calmette and Guerin) (rBCG), expressing Bordetella pertussis antigens was investigated. The antigens used were the genetically detoxified S1 subunít of pertussis toxin (S1-PT) and the CRD fragment of FHA (Filamentous hemagglutinin. The antigen genes were cloned into mycobacterial expression vectors under control of the upregulated M. fortuitum β-lactamase promoter, pBlaF*, in fusion with the β-lactamase signal sequence. Mice were immunized with rBCG expressing S1-PT and the respective splenocytes induced specific production of INF-γ and low IL-4, characterizing a strong antigen-specific Th1-dominant cellular response. The rSCG-S1 PT induced a low humoral response against PT. Mice immunized with rSCG-S1 PT strains displayed high-level of protection against an intracerebral challenge with live B. pertussis. Animals immunized with rBCG expressing CRD induced anti-FHA antibodies production. Protection induced by the combination of these two strains is being evaluated. A new approach for production of rBCG without the use of antibiotic resistance markers was also investigated, using complementation in auxotrophic BCG. A lysine auxotrophic rSCG strain was transformed with expression vectors containing the complementation gene for lysine and the pertussis antigens: selection of recombinant clones was carried in media without lysine. These constructs allowed steady expression of the antigens and will be evaluated for the induction of an immunological response against pertussis. These strains would be appropriate for clinical evaluation in humans.

O Antígeno 1 de Membrana Apical (AMA-1) de Plasmodium sp tem sido sugerido como candidato a compor uma vacina contra a malária. No presente estudo geramos cinco proteínas recombinantes baseadas em diferentes regiões do ectodomínio de AMA-1 de Plasmodium vivax, o qual compreende os domínios I a III, com intuito de mapear regiões particularmente imunogênicas da proteína. Cada uma das cinco proteínas recombinantes foi expressa em Eschericha coli a partir do vetor pET-28a em fusão com a cauda de histidina e purificadas por cromatografia de afinidade. As diferentes proteínas recombinantes foram comparadas, por ELISA, quanto ao reconhecimento por anticorpos IgM, IgG e subclasses de IgG de 100 indivíduos infectados por P. vivax procedentes de áreas endêmicas do Estado do Pará e 32 indivíduos não infectados que relataram terem sido acometidos de mais de 10 episódios prévios de malária procedentes do município de Terra Nova do Norte (MT). As freqüências de indivíduos que apresentaram anticorpos IgM foram mais baixas e variaram de 4% (DIII) a 36% (DII-III). Por outro lado, as freqüências de indivíduos que apresentaram anticorpos IgG para DI, DII, DIII, DI-II e DII-III foram 13%, 65%, 12%, 59% e 58%, respectivamente. Podemos observar que as proteínas recombinantes contendo o DII foram particularmente imunogênicas durante a infecção natural. Com o objetivo de avaliar se os epítopos reconhecidos nas cinco proteínas baseadas nos diferentes domínios estão expostos na proteína recombinante correspondente ao ectodomínio (DI-III) gerada previamente, realizamos ensaios de inibição por ELISA utilizando placas sensibilizadas com a proteína DI-III. Nossos resultados sugerem a presença de um maior número de epítopos comuns entre as proteínas recombinantes baseadas nos domínios I-II e ectodomínio de AMA-1. Além disso, observamos que a proporção de indivíduos que apresentaram anticorpos contra DII, DI-II e DII-III aumentou de acordo com o maior número de exposições prévias ao P. vivax. As subclasses de IgG que predominaram contra todas as proteínas foram IgG1, IgG3 e IgG4. Em conjunto, nossos resultados sugerem que as proteínas recombinantes contendo o DII podem ser exploradas em futuros estudos de indução de imunidade protetora contra malária vivax em primatas não-humanos. / The Apical Membrane Antigen 1 (AMA-1) of Plasmodium sp has been suggested as a vaccine candidate against malaria. Herein, to identify novel antigenic epitopes on the Plasmodium vivax AMA-1 ectodomain, we have generated five recombinant proteins, comprising domains I to III. All recombinant proteins were expressed in Escherichia coli using the pET-28a vector system fused to hexahistidine tag for purification by affinity chromatography. Recognition of recombinant proteins by antibodies was evaluated using a panel of sera collected from onehundred P. vivax -infected patients resident in the State of Pará and from thirty-two non-infected individuals, living in the State of Mato Grosso and who have faced a minimum of ten malaria episodes. ELISA analyses demonstrated that protein recognition was highly dependent on IgG antibodies, raging from 13%, 65%, 12%, 59% up to 58%, respectively for DI, DII, DIII, DI-II and DII-III domains. Indeed, we have noticed a lower frequency of recognition, ranging from 4% (DIII) to 36% (DII-III), by sera from those individuals that presented IgM antibodies. Collectively, these data suggest that the DII domain is particularly immunogenic during natural infections. Next, to verify whether the epitopes recognized in these five different recombinant proteins were also expressed in a recombinant protein spanning domains I through III (DI-III), we carried out ELISA inhibition assays using plates coated with the DI-III recombinant protein. Our findings revealed the presence of a higher number of common epitopes among recombinant proteins based on domains I-II and the AMA-1 ectodomain. Moreover, we observed that the proportion of individuals who had presented antibodies against DII, DI-II and DII-III domains increased according to the previous number of P. vivax episodes. Overall, IgG1, IgG3 and IgG4 antibodies were prevalent to all proteins. Taken together, our results demonstrated that DII domain is highly recognized, mainly by IgG antibodies; and open promising perspectives to use this region as an experimental vaccine in non-human primates capable to induce protective immunity against vivax malaria.