Asma alérgica é uma inflamação pulmonar crônica mediada por células Th2. A Hipótese da Higiene é a teoria aceita para explicar o aumento das alergias nas últimas décadas e preconiza que a menor exposição dos indivíduos a componentes microbianos prejudica a geração mecanismos imunorregulatórios. Nosso estudo abordou a modulação da resposta alérgica pulmonar induzida por ovalbumina, por cepas de bacilo Calmette-Guérin recombinantes (rBCG) que expressam fragmentos de toxinas bacterianas. Observamos que dependendo do antígeno heterólogo expresso, a imunização intranasal com rBCG pode levar tanto a supressão como a exacerbação da resposta alérgica pulmonar. Demonstramos que tanto em um contexto profilático quanto terapêutico, rBCG é capaz de suprimir os parâmetros alérgicos, e a supressão não envolve o recrutamento de células T regulatórias, é um fenômeno local, está associada a maior produção de IFN-g do que IL-4 e é dependente de IL-12. Estes dados sugerem que a infecção pulmonar por rBCG gera um milieu capaz de bloquear a migração de células Th2 inflamatórias. / Allergic asthma is an atopic disorder mediated by Th2 cells. The Hygiene Hypothesis is the accepted theory to explain the increasing in allergy in recent deacades. It states that modern health care and hygiene practices have led to a reduced exposure to microorganisms components which impairs the generation of immunoregulatory mechanisms. The present study analysed how the intranasal infection with recombinant bacillus Calmette-Guérin (rBCG) strains expressing fragments of bacterial toxins could modulate an allergic pulmonary inflammation induced by ovalbumin. We demonstrated that the rBCG strains could supress or exacerbate the allergic inflammation depending on the expressed heterologous antigen. We analysed the effect of the mycobacterial infection in a prophylactic and in a therapeutical contexts, and we have identified that for both situations the of supression allergic features does not involve the recruitment of regulatory T cells to the lungs, is a local phenomena, is associated with an increased production of IFN-g, and is an IL-12 dependent mechanism. Taken togheter, this data suggest that the rBCG pulmonary infection generates a milieu capable to supress the chemotaxis for Th2 cells, which suppress the establishment of the allergic inflammation in the lungs.

Submitted by Luciana Ferreira (lucgeral@gmail.com) on 2017-04-19T13:21:42Z No. of bitstreams: 2 Dissertação - Abadio de Oliveira da Costa Júnior - 2014.pdf: 3197815 bytes, checksum: d02da71e811f6bb81bc8437632974703 (MD5) license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) / Approved for entry into archive by Luciana Ferreira (lucgeral@gmail.com) on 2017-04-19T13:22:01Z (GMT) No. of bitstreams: 2 Dissertação - Abadio de Oliveira da Costa Júnior - 2014.pdf: 3197815 bytes, checksum: d02da71e811f6bb81bc8437632974703 (MD5) license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) / Made available in DSpace on 2017-04-19T13:22:01Z (GMT). No. of bitstreams: 2 Dissertação - Abadio de Oliveira da Costa Júnior - 2014.pdf: 3197815 bytes, checksum: d02da71e811f6bb81bc8437632974703 (MD5) license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) Previous issue date: 2014-12-05 / Conselho Nacional de Pesquisa e Desenvolvimento Científico e Tecnológico - CNPq / Tuberculosis is a global public health problem and despite the recent reduction in the incidence of new cases and deaths worldwide, there are still developing countries where these indices are not so optimistic. The only vaccine recommended to TB by WHO is BCG that, although effective against severe forms of childhood TB, has a questionable efficacy against pulmonary tuberculosis in adults. In the pursue for a molecular improvement for BCG and thus enable the development of a widely used method of prophylaxis, a recombinant BCG was produced by electroporation of BCG Moreau, using three different recombinant plasmid constructions (pLA71, pLA73 and pMIP12), all of them containing the fusion protein CMX coding sequence. However, only the pLA71 transformant expressed the CMX fusion protein in the western blot. In order to evaluate the profile of memory B cells, the specific antibodies against CMX and the efficacy of the vaccine, BALB/c mice were immunized with a single dose of BCG or rBCG-CMX or PBS (control). Serum samples were collected from all animals 30, 60 and 90 days after the immunization and the induction of memory B cells was assessed by flow citometry of the splenocytes cell suspensions. Ninety days after the last immunization, animals were challenged with Mtb H37Rv by the intravenous route and forty five days later, lungs were harvested to analyze the bacterial load and the level of inflammation induced by the infection in immunized mice. Even though no specific antibodies against rCMX, rHspX and rMPT-51 proteins were detected, animals immunized with rBCG-CMX showed specific IgG1 (p<0,0001) and IgG2a (p=0,0007) levels against the BCG culture sediment, higher than those induced in the animals vaccinated with BCG. Besides, the rBCG-CMX vaccine was able to induced delayed long lived memory B cells (p=0,0069), reduced the bacterial load in the lungs (p=0,0041) in a similar way as BCG and generated less tissue damage when compared to BCG Moreau. The recombinant BCG vaccine expressing the CMX fusion protein induced specific antibodies for BCG extract and B cell response to stronger memory than BCG, but, the protection induced by both vaccines (BCG and rBCG) were similar. / A tuberculose (TB) constitui um problema de saúde pública mundial e apesar da recente redução da incidência de novos casos e de mortes em todo mundo ainda há países em desenvolvimento onde estes índices ainda não são tão otimistas. A única vacina indicada pela Organização Mundial de Saúde (OMS) contra a TB é a BCG que embora esta seja eficiente contra as formas graves de TB na infância, apresenta uma eficácia questionável contra a tuberculose pulmonar (TBP) em adultos. Com o objetivo de contribuir para o melhoramento molecular da BCG e possibilitar assim o aprimoramento de um método de profilaxia amplamente utilizado, foram produzidos, por eletroporação da BCG (subcepa Moreau), três recombinantes utilizando diferentes construções plasmidiais (pLA71, pLA73 e pMIP12), ambas, contendo sequência codificadora para a proteína de fusão CMX de Mycobacterium tuberculosis. No entanto, apenas o transformante utilizando o pLA71 apresentou expressão da proteína CMX no imunoblot. Com o objetivo de avaliar o perfil de células B de memória, anticorpos específicos para CMX e a eficácia da vacina, camundongos BALB/c foram imunizados com dose única de BCG ou rBCG-CMX ou PBS (controle). A avaliação do perfil de células B de memória induzido pela imunização foi realizada 30 e 90 dias após a imunização, pela marcação de esplenócitos para citometria de fluxo. Noventa dias após a imunização, os animais foram desafiados, via endovenosa, com Mtb H37Rv e 45 dias após, foram obtidos pulmão dos camundongos para determinação da carga bacilar e do nível de inflamação induzido pela infecção nos camundongos imunizados. Não foram detectados níveis séricos de anticorpos específicos para proteínas rCMX, rHspX e rMPT-51, no entanto, animais vacinados com a rBCG-CMX apresentaram níveis de anticorpos séricos, das classes IgG1 (p<0,0001) e IgG2a (p=0,0007), específicos para extrato de BCG superiores ao induzido em animais vacinados com a BCG. Além disso, a vacina rBCG-CMX mostrou-se capaz de induzir tardiamente células B de memória de vida longa (p=0,0069); reduzir a carga bacilar no pulmão de camundongos infectados com Mtb (p=0,0041), semelhante ao BCG; e promover menor dano tecidual no pulmão de animais vacinados e infectados com Mtb. A vacina BCG recombinante expressando a proteína de fusão CMX mostrou-se capaz de induzir anticorpos específicos para extrato de BCG e resposta de células B de memória mais robustas do que a BCG, entretanto, a proteção induzida por ambas as vacinas (BCG e rBCG) foram semelhantes.

Made available in DSpace on 2014-08-20T13:32:52Z (GMT). No. of bitstreams: 1 tese_sibele_borsuk.pdf: 16306468 bytes, checksum: 4743a54f442368d81ff802d8290c7cfc (MD5) Previous issue date: 2008-02-28 / Mycobacterium bovis BCG has the potential to be an effective live vector for multivalent vaccines. However, there are two problems regarding the utilization of recombinant BCG as vaccine. The first one is that most mycobacterial cloning vectors rely on antibiotic resistance gene as selectable marker, which is used for genetic transformation. The second one is the limited use of BCG in animals because it interferes in the tuberculosis diagnosis by tuberculin skin test, which elicits delayed type hypersensitivity to the purified protein derivative (PPD). In this work we developed and evaluated the use of auxotrophic complementation as a new selectable marker, characterized the proteins that are present in the bovine and avium PPD and developed a knockout BCG strain by homologous recombination. To test the auxotrophic complementation as selectable marker, an auxotrophic BCG strain for the amino acid leucine was constructed by knocking out the leuD gene by homologous recombination. Expression of leuD on a plasmid acted as a selectable marker in the auxotrophic M. bovis BCG leuD and M. smegmatis mc2144. The auxotrophic complementation selection was similar to selection by antibiotic resistance, but with the advantage of promoting stability of the plasmid. The new system was highly stable even during in vivo BCG growth. The identification of proteins from PPD was archived by LC-MS/MS (Liquid Chromatography/Mass Spectrometry/Mass Spectrometry). A total of 147 proteins among five PPD samples (2 bovine PPD and 3 avium PPD) were identified. The bovine PPD had a considerable higher number of proteins comparing to the avium PPD. We identifying a group of 28 proteins present only in bovine PPD and a group of five proteins deleted in M. bovis BCG vaccinal strain. These two groups are of special interest as they can be used in tests with improved specificity, and potentially able to differentiate vaccinated and infected individuals. A mutant BCG strain with the DPPD antigen deleted was constructed. The Mb0092 coding sequence was knocked out by homologous recombination. The 11 sequences flanking the target gene were cloned into a suicide vector. Double crossovers were selected using sacB. The knockout genotype was determined by PCR and by Southern blot. This mutant BCG strain can be useful in animal vaccination as it will not interfere in the tuberculosis diagnostic test, when performed using recombinant DPPD. The results show alternatives for the problems related to the use of M. bovis BCG as a recombinant vaccine. The auxotrophic complementation system was highly stable, efficient and it is suitable for expressing heterologous antigens in BCG. The identification of proteins present in PPD preparations and the mutant BCG obtained provide the possibility for the development of differential diagnostic test, thus allowing the use of BCG as vaccine also in animals. / Mycobacterium bovis BCG tem o potencial para ser um vetor efetivo para vacinas recombinantes multivalentes. No entanto, existem dois problemas quanto a sua utilização como vetor vacinal. O primeiro é a presença de genes que conferem resistência a antibióticos nos vetores utilizados para transformação genética. O segundo é a limitação de uso de BCG em animais, principalmente por comprometer o teste de tuberculina, utilizado como diagnóstico de tuberculose, o qual se baseia em reação de hipersensibilidade ao PPD (Derivado Protéico Purificado). Neste trabalho desenvolvemos e avaliamos a complementação auxotrófica como novo marcador de seleção, fizemos a caracterização das proteínas componentes de amostras de PPD aviário e bovino e desenvolvemos um mutante de BCG por recombinação homóloga. Para o uso de complementação auxotrófica como marcador de seleção, uma cepa de BCG auxotrófica para o aminoácido leucina foi construída por knockout do gene leuD por recombinação homóloga. A expressão do gene leuD em um plasmídio atuou como marcador de seleção nas cepas auxotróficas de M. bovis BCG leuD e M. smegmatis mc2144. A seleção por complementação de BCG auxotrófica se mostrou equivalente à seleção por resistência a antibiótico, com a vantagem adicional de proporcionar maior estabilidade do vetor plasmidial, já que a pressão seletiva é mantida mesmo durante multiplicação da bactéria in vivo. A identificação das proteínas que compõem o PPD foi feita por espectrometria de massa utilizando-se LCMS/ MS (cromatografia líquida associada à espectrometria de massa em tandem). Foram identificadas 147 proteínas entre 5 amostras de PPD (2 PPD bovino e 3 PPD aviário). O PPD bovino teve um número maior de proteínas comparado ao PPD aviário. Foi identificado um grupo de 28 proteínas presentes em PPD bovino, mas ausentes em PPD aviário. Além disso, 5 proteínas encontradas no PPD estão ausentes em M. bovis BCG. Estes são de 9 especial interesse, pois poderão vir a contribuir para o desenvolvimento de um teste de diagnóstico mais específico, e possivelmente capaz de diferenciar indivíduo vacinado com BCG e infectado com o bacilo da tuberculose. Um mutante de M. bovis BCG Pasteur foi construído. O gene Mb0092 (dppd) foi alvo de inativação gênica por recombinação homóloga. Seqüências que flanqueiam o gene alvo foram clonadas em um vetor suicida. Duplo crossover foi selecionado utilizando sacB. O genótipo mutante foi determinado por PCR e por Southern blot. Esta cepa poderá ser utilizada como vacina em animais, quando o diagnóstico for feito com DPPD recombinante. Os resultados obtidos apresentam alternativas para os problemas envolvidos quanto à utilização de M. bovis BCG como vacina recombinante. O sistema de seleção por complementação auxotrófica foi estável, e pode ser empregado na expressão de antígenos heterólogos em BCG. A identificação dos principais componentes protéicos do PPD e o desenvolvimento da cepa mutante de BCG possibilitam o desenvolvimento de testes diagnósticos diferencias, permitindo a utilização de BCG como vacina também em animas.

Asma alérgica é uma inflamação pulmonar crônica mediada por células Th2. A Hipótese da Higiene é a teoria aceita para explicar o aumento das alergias nas últimas décadas e preconiza que a menor exposição dos indivíduos a componentes microbianos prejudica a geração mecanismos imunorregulatórios. Nosso estudo abordou a modulação da resposta alérgica pulmonar induzida por ovalbumina, por cepas de bacilo Calmette-Guérin recombinantes (rBCG) que expressam fragmentos de toxinas bacterianas. Observamos que dependendo do antígeno heterólogo expresso, a imunização intranasal com rBCG pode levar tanto a supressão como a exacerbação da resposta alérgica pulmonar. Demonstramos que tanto em um contexto profilático quanto terapêutico, rBCG é capaz de suprimir os parâmetros alérgicos, e a supressão não envolve o recrutamento de células T regulatórias, é um fenômeno local, está associada a maior produção de IFN-g do que IL-4 e é dependente de IL-12. Estes dados sugerem que a infecção pulmonar por rBCG gera um milieu capaz de bloquear a migração de células Th2 inflamatórias. / Allergic asthma is an atopic disorder mediated by Th2 cells. The Hygiene Hypothesis is the accepted theory to explain the increasing in allergy in recent deacades. It states that modern health care and hygiene practices have led to a reduced exposure to microorganisms components which impairs the generation of immunoregulatory mechanisms. The present study analysed how the intranasal infection with recombinant bacillus Calmette-Guérin (rBCG) strains expressing fragments of bacterial toxins could modulate an allergic pulmonary inflammation induced by ovalbumin. We demonstrated that the rBCG strains could supress or exacerbate the allergic inflammation depending on the expressed heterologous antigen. We analysed the effect of the mycobacterial infection in a prophylactic and in a therapeutical contexts, and we have identified that for both situations the of supression allergic features does not involve the recruitment of regulatory T cells to the lungs, is a local phenomena, is associated with an increased production of IFN-g, and is an IL-12 dependent mechanism. Taken togheter, this data suggest that the rBCG pulmonary infection generates a milieu capable to supress the chemotaxis for Th2 cells, which suppress the establishment of the allergic inflammation in the lungs.

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 &#946;-lactamase de Mycobacterium fortuitum, pBlaF*, em fusão com o peptídeo sinal da &#946;-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-&#947; 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 &#946;-lactamase promoter, pBlaF*, in fusion with the &#946;-lactamase signal sequence. Mice were immunized with rBCG expressing S1-PT and the respective splenocytes induced specific production of INF-&#947; 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 &#946;-lactamase de Mycobacterium fortuitum, pBlaF*, em fusão com o peptídeo sinal da &#946;-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-&#947; 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 &#946;-lactamase promoter, pBlaF*, in fusion with the &#946;-lactamase signal sequence. Mice were immunized with rBCG expressing S1-PT and the respective splenocytes induced specific production of INF-&#947; 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.

Made available in DSpace on 2014-08-20T13:32:48Z (GMT). No. of bitstreams: 1 dissertacao_karine_begnini.pdf: 1622668 bytes, checksum: 238f06c82a5dce8f22542c15f37944f4 (MD5) Previous issue date: 2012-02-15 / Bacillus Calmette-Guerin (BCG) is one of the great success stories of immunotherapy as a treatment for superficial urothelial carcinoma of the bladder. The high incidence of local side effects and presence of non-responder diseases has led to efforts to improve the therapeutic vaccine. Hence, we proposed that an auxotrophic recombinant BCG strain overexpressing Ag85B (BCG ΔleuD/Ag85B), could enhance cytotoxicity to the human bladder carcinoma cell line (5637). This rBCG was generated by incorporating an expression plasmid encoding the mycobacterial antigen Ag85B into the BCG ΔleuD strain. The inhibitory effect of BCG ΔleuD/Ag85B in 5637 cells was determined by the MTT method, morphology observation and the LIVE/DEAD assay. Gene expression profiles for apoptotic genes, cell cycle-related genes and oxidative stress-related genes were investigated by qRT-PCR. Bax, bcl-2 and p53 induction by BCG ΔleuD/Ag85B treatment were evaluated by Western blotting. BCG ΔleuD/Ag85B revealed a superior cytotoxicity effect than the strains used as controls in this study. The results demonstrated that the expression level of pro-apoptotic and cell cycle-related genes increased after BCG ΔleuD/Ag85B treatment, whereas mRNA levels of antiapoptotic genes decreased. Interestingly, BCG ΔleuD/Ag85B also increased the mRNA level of antioxidant enzymes in bladder cancer cell line. Bax and p53 protein levels were increased by BCG ΔleuD/Ag85B treatment. In conclusion, these results suggested that BCG ΔleuD/Ag85B enhanced cytotoxicity on superficial bladder cancer cells in vitro. The therapeutic model using rBCG may have potential for future clinical application in the treatment of bladder cancer. / O Bacilo Calmette-Guérin (BCG) constitui uma das grandes histórias de sucesso da imunoterapia como tratamento para carcinoma superficial da bexiga. Porém, a alta incidência de efeitos colaterais locais e a ocorrência de tumores resistentes ao tratamento têm impulsionado estudos visando melhorias da vacina terapêutica. Neste trabalho, propusemos que uma cepa auxotrófica de BCG superexpressando o antígeno Ag85B (BCG ΔleuD/Ag85B), é capaz de aumentar a citotoxicidade na linhagem celular humana de carcinoma superficial de bexiga (5637). A cepa de BCG recombinante foi gerada através da incorporação da sequencia do antígeno Ag85B em um plasmídeo de expressão micobacteriano na cepa de BCG ΔleuD. O efeito inibitório do BCGΔleuD/Ag85B em células 5637 foi determinada através das técnicas colorimétricas MTT e LIVE/DEAD, além de observação morfológica. Os perfis de expressão gênica para genes apoptóticos, genes relacionados ao ciclo celular e genes de estresse oxidativo foram avaliados por qRT-PCR. Os níveis protéicos de bax, bcl-2 e p53 foram avaliados por western blot. O BCG ΔleuD/Ag85B revelou citotoxicidade superior às cepas utilizadas como controle neste estudo. Os resultados obtidos demonstram níveis superiores de expressão de genes pró-apoptóticos e de genes relacionados com o ciclo celular após tratamento com BCG ΔleuD/Ag85B. Níveis inferiores de mRNA de genes antiapoptóticos foram detectados após o mesmo tratamento. Ainda, o tratamento com BCG ΔleuD/Ag85B também elevou os níveis de mRNA de enzimas antioxidantes em linhagem de células de câncer superficial de bexiga. As proteínas Bax e p53 mostraram-se elevadas após tratamento com BCG ΔleuD/Ag85B. Em conclusão, estes resultados sugerem que a cepa de BCG superexpressando Ag85B é capaz de aumentar a citotoxicidade sobre as células de câncer superficial de bexiga in vitro. Este modelo terapêutico usando BCG recombinante possui potencial para uma futura aplicação clínica em tratamento de câncer de bexiga.

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / A vacina anti-diftérica de uso corrente no Brasil (DTP), embora de alta eficácia na prevenção da difteria, está associada com episódios de toxicidade e reatogenicidade no recipiente vacinal, resultantes de proteínas residuais derivadas do processo de produção ou detoxificação. Estratégias para o desenvolvimento de vacinas menos reatogênicas e ao mesmo tempo mais eficazes e economicamente viáveis contra a difteria têm sido alvo de intensa investigação. A alternativa proposta por nosso grupo é a utilização da vacina contra a tuberculose (Mycobacterium bovis BCG sub-cepa Moreau), como vetor do gene que codifica o fragmento B da toxina diftérica (dtb) de 58,3 kDa. Neste trabalho o dtb foi clonado no vetor micobacteriano bifuncional (pUS977) de expressão citoplasmática e os clones recombinantes (pUS977dtbPW8), após a transformação do BCG, foram testados com relação a expressão do DTB em BCG e quanto a antigenicidade frente a anticorpos policlonais anti-toxóide diftérico por Immunobloting. A integridade do gene dtb e a identidade das sequências de DNA da construção plasmidial pUS977dtbPW8 foram confirmadas por sequenciamento de DNA e análise de similaridade. A imunogenicidade do BCGr pUS977dtbPW8 expressando o DTB foi investigada em camundongos BALB/c, os resultados obtidos revelaram uma soroconversão específica (IgG). A infectividade e atividade microbicida do BCGr pUS977dtbPW8 no ambiente intracelular foi avaliada através da infecção de linhagens de células de monócitos humano (THP-1), os dados obtidos indicaram que houve sobrevivência intracelular em até 12 dias. Nesse contexto, esplenócitos dos camundongos imunizados com 30 e 60 dias foram extraídos, mostrando que o BCGr pUS977dtbPW8 persistiu até 60 dias na ausência de pressão seletiva e a viabilidade celular não sofreu alteração significativa durante o período testado. Por outro lado, o BCGr pUS977dtbPW8, quando submetido a seis sub-cultivos consecutivos in vitro não apresentou diferença significativa na capacidade de expressar o DTB, demonstrando portanto a persistência da estabilidade funcional da linhagem recombinante. A estabilidade estrutural da construção pUS977dtbPW8 também foi avaliada por PCR confirmando a presença do gene dtb em colônias do BCGr pUS977dtbPW8 . Adicionalmente, foi possível avaliar preliminarmente in vitro a capacidade soroneutralizante dos soros de camundongos imunizados com BCGr pUS977dtbPW8 após 30 e 60 dias em células VERO. A ação citotóxica da toxina diftérica entre as diluições de 1/4 e 1/16 foram neutralizadas com o pool de soros imunes com 60 dias. Finalmente, em nosso estudo foi possível avaliar o potencial da vacina BCG como vetor de expressão de um antígeno de Corynebacterium diphtheriae in vitro e in vivo. / The diphtheria vaccine currently used in Brazil (DTP), despite its history of high efficacy in the prevention of diphtheria, is associated with episodes of toxicity and vaccine reactogenicity in the vaccinee, resulting from the presence in the vaccine of residual proteins derived from the production process or detoxification. Strategies for the development of new vaccines more effective and economically viable against diphtheria have been the subject of intense investigation. The alternative proposed by our group is the use of the vaccine against tuberculosis (Mycobacterium bovis BCG Moreau sub strain) as a vector for the gene that encodes the 58.3 kDa fragment B of the diphtheria toxin (DTB). In our project the dtb gene was cloned into the bifunctional vector pUS977 for cytoplasmic expression and recombinant BCG (rBCG) clones, selected after transformation of BCG, were tested for expression of the DTB polypeptide and antigenicity against polyclonal antibodies anti- diphtheria toxoid by immunoblotting. The integrity and identity of the DNA sequence encoding the dtb gene carried by the plasmid construct pUS977dtbPW8 was confirmed by DNA Sequencing and Analysis of Similarity. The immunogenicity of the rBCG expressing the DTB was investigated in BALB/c mice and the results revealed a specific seroconversion (IgG). Also, infectivity and microbicidal activity were analyzed in the intracellular environment by infecting human monocytes (THP-1 cell line) with rBCG. The data obtained indicated intracellular survival within 12 days. In this context, splenocytes collected from mice at days 30 and 60 after immunization were removed and assayed for live bacteria. The results showed that rBCG persisted viable up to 60 days in the absence of selective pressure and cell viable counts did not change significantly during testing. Additionally, the rBCG subjected to six consecutive sub-cultures in vitro showed no significant difference in the ability to express the DTB, thus demonstrating the functional stability of the recombinant vaccine. The structural stability of the construct pUS977dtbPW8 was also confirmed by PCR detection of the dtb gene in rBCG colonies. Also, it was possible to have a preliminary evaluation of the neutralizing capacity of sera from mice immunized with BCGr 30 and 60 days after immunization. The cytotoxic action of diphtheria toxin, between dilutions 1/ 4 and 1/16, was neutralized by mice sera in an in vitro assay using VERO cells. Finally, in our study it was possible to evaluate the potential of BCG as a vector for expression of an antigen of Corynebacterium diphtheriae in vitro and in vivo.

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / A vacina anti-diftérica de uso corrente no Brasil (DTP), embora de alta eficácia na prevenção da difteria, está associada com episódios de toxicidade e reatogenicidade no recipiente vacinal, resultantes de proteínas residuais derivadas do processo de produção ou detoxificação. Estratégias para o desenvolvimento de vacinas menos reatogênicas e ao mesmo tempo mais eficazes e economicamente viáveis contra a difteria têm sido alvo de intensa investigação. A alternativa proposta por nosso grupo é a utilização da vacina contra a tuberculose (Mycobacterium bovis BCG sub-cepa Moreau), como vetor do gene que codifica o fragmento B da toxina diftérica (dtb) de 58,3 kDa. Neste trabalho o dtb foi clonado no vetor micobacteriano bifuncional (pUS977) de expressão citoplasmática e os clones recombinantes (pUS977dtbPW8), após a transformação do BCG, foram testados com relação a expressão do DTB em BCG e quanto a antigenicidade frente a anticorpos policlonais anti-toxóide diftérico por Immunobloting. A integridade do gene dtb e a identidade das sequências de DNA da construção plasmidial pUS977dtbPW8 foram confirmadas por sequenciamento de DNA e análise de similaridade. A imunogenicidade do BCGr pUS977dtbPW8 expressando o DTB foi investigada em camundongos BALB/c, os resultados obtidos revelaram uma soroconversão específica (IgG). A infectividade e atividade microbicida do BCGr pUS977dtbPW8 no ambiente intracelular foi avaliada através da infecção de linhagens de células de monócitos humano (THP-1), os dados obtidos indicaram que houve sobrevivência intracelular em até 12 dias. Nesse contexto, esplenócitos dos camundongos imunizados com 30 e 60 dias foram extraídos, mostrando que o BCGr pUS977dtbPW8 persistiu até 60 dias na ausência de pressão seletiva e a viabilidade celular não sofreu alteração significativa durante o período testado. Por outro lado, o BCGr pUS977dtbPW8, quando submetido a seis sub-cultivos consecutivos in vitro não apresentou diferença significativa na capacidade de expressar o DTB, demonstrando portanto a persistência da estabilidade funcional da linhagem recombinante. A estabilidade estrutural da construção pUS977dtbPW8 também foi avaliada por PCR confirmando a presença do gene dtb em colônias do BCGr pUS977dtbPW8 . Adicionalmente, foi possível avaliar preliminarmente in vitro a capacidade soroneutralizante dos soros de camundongos imunizados com BCGr pUS977dtbPW8 após 30 e 60 dias em células VERO. A ação citotóxica da toxina diftérica entre as diluições de 1/4 e 1/16 foram neutralizadas com o pool de soros imunes com 60 dias. Finalmente, em nosso estudo foi possível avaliar o potencial da vacina BCG como vetor de expressão de um antígeno de Corynebacterium diphtheriae in vitro e in vivo. / The diphtheria vaccine currently used in Brazil (DTP), despite its history of high efficacy in the prevention of diphtheria, is associated with episodes of toxicity and vaccine reactogenicity in the vaccinee, resulting from the presence in the vaccine of residual proteins derived from the production process or detoxification. Strategies for the development of new vaccines more effective and economically viable against diphtheria have been the subject of intense investigation. The alternative proposed by our group is the use of the vaccine against tuberculosis (Mycobacterium bovis BCG Moreau sub strain) as a vector for the gene that encodes the 58.3 kDa fragment B of the diphtheria toxin (DTB). In our project the dtb gene was cloned into the bifunctional vector pUS977 for cytoplasmic expression and recombinant BCG (rBCG) clones, selected after transformation of BCG, were tested for expression of the DTB polypeptide and antigenicity against polyclonal antibodies anti- diphtheria toxoid by immunoblotting. The integrity and identity of the DNA sequence encoding the dtb gene carried by the plasmid construct pUS977dtbPW8 was confirmed by DNA Sequencing and Analysis of Similarity. The immunogenicity of the rBCG expressing the DTB was investigated in BALB/c mice and the results revealed a specific seroconversion (IgG). Also, infectivity and microbicidal activity were analyzed in the intracellular environment by infecting human monocytes (THP-1 cell line) with rBCG. The data obtained indicated intracellular survival within 12 days. In this context, splenocytes collected from mice at days 30 and 60 after immunization were removed and assayed for live bacteria. The results showed that rBCG persisted viable up to 60 days in the absence of selective pressure and cell viable counts did not change significantly during testing. Additionally, the rBCG subjected to six consecutive sub-cultures in vitro showed no significant difference in the ability to express the DTB, thus demonstrating the functional stability of the recombinant vaccine. The structural stability of the construct pUS977dtbPW8 was also confirmed by PCR detection of the dtb gene in rBCG colonies. Also, it was possible to have a preliminary evaluation of the neutralizing capacity of sera from mice immunized with BCGr 30 and 60 days after immunization. The cytotoxic action of diphtheria toxin, between dilutions 1/ 4 and 1/16, was neutralized by mice sera in an in vitro assay using VERO cells. Finally, in our study it was possible to evaluate the potential of BCG as a vector for expression of an antigen of Corynebacterium diphtheriae in vitro and in vivo.