A origem das doenças autoimunes é multifatorial, sendo que envolve condições ambientais e predisposição genética, dificultando sua identificação. Muitos pesquisadores têm estudado a associação entre agentes infecciosos e autoimunidade, a qual pode ser disparada pelo processo conhecido por mimetismo molecular. Neste caso, respostas imunes cruzadas envolvendo antígenos próprios têm sido documentadas. O presente projeto tem como objetivo a busca in silico por associações entre epítopos de microrganismos e autoantígenos humanos. Iniciaram-se as análises pela identificação de semelhanças de sequências de aminoácidos entre epítopos de microrganismos e autoantígenos humanos por meio do alinhamento local de sequências efetuado pelo programa BLASTP. As sequências de epítopos dos microrganismos e autoantígenos humanos foram previamente adquiridas nos bancos de dados Immune Epitope Database and Analysis Resource (IEDB) e no Genbank, respectivamente. Foram também realizadas modelagens de estruturas proteicas para o antígeno e o autoantígeno que obtiveram melhores valores de alinhamento, com base no valor do E-value, por meio dos programas Modeller e Rosetta. Por fim, a predição de epítopos foi executada, pelo uso dos softwares NetMHC e NetMHCII, para avaliar a possibilidade de epítopos de microrganismos e de autoantígenos humanos se associarem aos mesmos alelos de HLA. Como resultado, foram encontradas similaridades tanto de sequências proteicas quanto de afinidade a 4 tipos de alelos de HLA entre um epítopo do antígeno LSA-1 de Plasmodium falciparum e o autoantígeno de miosina, o que sugere uma associação entre eles, atingindo o objetivo deste trabalho. / The origin of autoimmune diseases is multifactorial. It involves environmental conditions and genetic predisposition that difficulties its identification. Several researchers have studied the association between infectious agents and autoimmunity, which can be initiated by a process named molecular mimicry. In this case, cross immune responses involving self antigens have been documented. This project aims to search in silico for associations between microorganisms epitopes and human autoantigens. The first step was the identification of similarities in amino acid sequences between microorganisms epitopes and human autoantigens by use of sequence local alignment performed by the program blastp. The sequences of the microorganisms epitope and the human autoantigens had been previously acquired in the Immune Epitope Database and Analysis Resource (IEDB) and Genbank, respectively. The modeling of protein structures for the antigen and autoantigen was also carried out to show the best alignment values, based on the E-value, using the programs Modeller and Rosetta. Finally, the prediction of epitopes was performed by use of NetMHC and NetMHCII softwares to evaluate the possibility of microorganisms epitopes and human autoantigens join the same HLA alleles. Similarities of protein sequences was found for both. It was possible to observe affinity of 4 HLA alleles between an epitope from LSA-1 Plasmodium falciparum antigen and the myosin, suggesting an association between them, reaching the goal of this work.

As taxas de resposta viral ao tratamento com Interferon- associado com Ribavirina ainda não estão bem definidas. Muitos estudos associam vários fatores virais e do hospedeiro, tais como a idade, sexo, peso, etnia, nível de enzimas hepáticas, estágio de fibrose, genótipo do HCV com os níveis de RNA viral. Outros estudos associam as células CD8+ específicas para epítopos do HCV com o controle da viremia. O objetivo desse trabalho foi verificar se há aumento na pressão seletiva contra o vírus nos pacientes em tratamento com Interferon- associado à Ribavirina respondedores em comparação com os pacientes não respondedores e associar esse aumento com a ação antiviral do tratamento e/ou com o aumento da resposta imune devido à ação imunomoduladora do Interferon-, utilizando-se modelos de máxima verossimilhança, de cálculo da razão dN/dS e realizando o mapeamento dos epítopos das proteínas NS5A. Nossos resultados demonstram que usando modelos par a par não foi detectado evidência de seleção positiva, entretanto utilizando modelos de máxima verossimilhança nós observamos evidência no grupo que não responde a terapia. O mapeamento dos epítopos revelou que o epítopo VLSDFKTWL estava associado com a resposta efetiva do tratamento com suporte estatístico. Estes resultados indicam que a resposta imunológica aumenta durante o período de tratamento, auxiliando na eliminação do vírus. Além das análises, foi desenvolvida uma ferramenta de mapeamento automático dos epítopos do HCV e análise de seleção natural aplicando modelos de máxima verossimilhança / The reason for low rates of sustained viral response (SVR) in HCV patients remains unknown. Several studies suggest that viral load is closely associated to viral and host factors, such age, sex, body weight, transaminase levels and HCV genotype. Moreover, an strong CD8+ T-cell immunity in acute resolving hepatitis C is matched by strong and sustained CD4+ T-cell proliferation to multiple recombinant structural and non-structural viral proteins is responsible for the control of viraemia in HCV infection. Here, we investigate the differences in CD8 epitopes frequencies from Los Alamos database between groups of patients that showed distinct response to pegylated alpha interpheron with ribavirin therapy, and test for evidence of natural selection on virus in treatment failure group, using five maximum likelihood evolutionary models. Our results indicated no evidence of positive selection by using pairwise models, however we identify evidence of positive selection in non responder group by applying maximum likelihood models. The epitope mapping showed that the epitope VLSDFKTWL was associated with efective therapy outcome, with statistical support. Those results suggest that the immune response increase during the treatment period, allowing the virus clearance. We also developed a tool for automatic mapping of epitopes of HCV that tests for evidence of natural selection by applying maximum likelihood models

Made available in DSpace on 2014-08-26T17:15:18Z (GMT). No. of bitstreams: 2 license.txt: 1748 bytes, checksum: 8a4605be74aa9ea9d79846c1fba20a33 (MD5) 11.pdf: 2987494 bytes, checksum: 91278cbfb140a22e4c4ae00434713079 (MD5) Previous issue date: 2008 / Fundação Oswaldo Cruz. Instituto Nacional de Controle de Qualidade em Saúde / Nesse trabalho, analisou-se a pureza de soros antiofídicos utilizados no Programa Nacional de Imunizações. Fez-se a avaliação com base no teor e composição de proteínas por eletroforese em gel de poliacrilamida, de soro antibotrópico. O principal componente identificado foi o fragmento F(ab)´2 – fração relevante para o efeito protetor do soro. Também se verificou a presença de proteínas contaminantes. Estas proteínas foram caracterizadas por western blot e espectrometria de massas, após a separação por eletroforese bidimensional. Os contaminantes identificados foram a IgG, albuminas eqüina e de asno, fragmentos da região variável da cadeia pesada e fragmentos de albumina. A concentração desses contaminantes varia bastante de um produtor para o outro, sendo que um dos produtores apresentou uma pureza substancialmente melhor que os demais. Desenvolveu-se um anticorpo para um método que visa a avaliação do conteúdo de imunoglobulina eqüina íntegra nos soros. Iniciou-se o desenvolvimento pela predição de epítopos na cadeia pesada da imunoglobulina eqüina, utilizando modelagem molecular. Nove prováveis epítopos foram identificados. O mapeamento dos epítopos utilizando a técnica de spot síntese confirmou a maioria das predições e possibilitou a identificação dos três mais reativos frente ao soro de coelho imunizado com IgG eqüina. Com base nesses resultados preparou-se um conjugado do peptídeo correspondente ao epítopo mais reativo com o toxóide tetânico. A imunização de coelhos com esse conjugado levou à obtenção de soro que apresentou reatividade frente à imunoglobulina eqüina, confirmando a possibilidade de seu uso como reativo para esse fim. Nenhum lote avaliado foi considerado insatisfatório frente à legislação vigente para soros antiofídicos. Da comparação da legislação em vigor com o estado da arte das indústrias de biotecnologia inferiu-se a necessidade de adequação desta lei, de maneira a considerar especificações que garantam uma melhor qualidade dos soros nacionais. Em função das diferenças nos resultados da avaliação de pureza das amostras de diferentes produtores, sugere-se a adoção de um programa de investimento para a nivelação tecnológica dos fabricantes. / A purity evaluation of antivenoms used in the Brazilian National Immunization Program was performed in this work. The main parameters used were total amount of protein and protein composition by SDS PAGE. The most important identified component was F(ab´)2 fragment, the relevant molecule for antivenom effect. Contaminant proteins were also present. These contaminants were characterized by western blot and mass spectrometry, after two dimensional electrophoresis separation. Identified contaminants were IgG, albumin horse and donkey, fragments from antibodies chains and albumin fragments. The amount of contaminants had a great variation from one producer to the other, and one manufacture had a better purification process than the others. A reagent for IgG identification in antivenoms was also developed. First, epitopes in horse IgG heavy chain were predicted using different molecular modeling methods. Eleven epitope candidates were identified. Epitope mapping confirmed most of the predicted sequences and the three most reactive epitopes were identified. With theses results, a conjugate between tetanus toxoid and a synthetic peptide was prepared. Rabbits were immunized with this conjugate, and after a second buster a high titer of antibodies against horse immunoglobulin was obtained. This serum has the potential applicalility to detect IgG in antivenoms. None of the batches was unsatisfactory to Brazilian guidelines for antivenom production. This guideline must be up dated, because it is old and the biotechnology industry had a lot of advances in last years. New regulatory specifications are the first step for better quality products. An investment program for the manufactures is also necessary, to adequate the purification process to most rigorous specifications.

Ticks are implicated in serious economic losses to animal production worldwide in the order of billions of dollars. Although many antigens have been in vaccine tests, none has been effective in the control of ticks, which justifies the development of new antigens as well as new vaccine strategies. Phage Display techniques have been widely employed to map epitope structures, which have served as the basis for developing molecular vaccines. In the present study, we have applied this technique to map specific epitopes of Rhipichephalus (Boophilus) microplus and to validate the peptides as potential immunogens, we have adopted a process of selection prior to final field tests. This strategy was established in order to reduce the number of clones to be tested in the field. Six Phage -displayed random peptide libraries were selected with seven different strategies against the purified hyperimmune serum of chickens (IgY) that were immunized with total proteins of larvae and adults of Rhipicephalus (Boophilus) microplus. The selected Phage clones were sequenced, translated and analyzed through bioinformatics. To evaluate the potential of these phagotopes as effective candidate vaccines, ELISA assays, dot-blot, mice immunization (MI), humoral immune response (HIR) of cattle against the clones and a cutaneous hypersensitivity tests in cattle were performed. The selected Phage clones were analyzed through bioinformatics, generating 107 different peptides in a total of 281 sequences. Some selected phagotopes showed excellent matches with linear sequences of known proteins of the Rhipicephalus (Boophilus) microplus. Peptides that did not present significant matches with known proteins, but shared extensive homology among each other, were clustered and classified as conformational epitopes of Rhipicephalus (Boophilus) microplus, or considered as mimotopes of unknown proteic antigens. Among all clones tested by dot-blots, the 40 most reactive ones were further screened by HIR and MI. The mice sera raised against the Phage clones clearly recognized tick proteins indicating that the phagotope-induced immune responses were antigen-specific, but not all could be identified by the sera of naturally infested cattle (Bos taurus and Bos indicus). Four clones were then selected to go through the cutaneous hypersensitivity tests, and apparently all of them were effectives at diferent degrees. The stringent selection processes coupled with this schemes of validation assays allowed us to narrow down the number of peptides that should be tested in the field. One of the advantages of using whole recombinant M13 virus, carrying the recombinant peptide in fusion with the pIII protein of the virus, is that its capsid acts as adjuvant and could be tested directly without any further mixture. Additionally, we have finally used anergy skin tests (cutaneous hypersensitivity tests) once they are sometimes used to guide clinical decisions. We have assumed that cutaneous hypersensitivity tests measure a common property of cellular immune function relevant to the outcome, which together with the humoral response in naturally infested animals may provide us with sequences of peptides that may be relevant as vaccines. Finally, we have used those sequences to produce multiple antigen peptide system (MAPS), which will be used in future field tests. The present work demonstrates that the whole epitope profile can obtained through screening the Phage Displayed peptide libraries with the hyperimmune serum and reveals the potential of using epitopedisplaying Phage s as peptide vaccines against ticks. / Os carrapatos tem provocado significativas perdas econômicas na produção animal mundial na ordem de bilhões de dólares anuais. Embora vários antígenos específicos tenham sido empregados em testes vacinais, nenhum tem propiciado controle eficaz, sendo necessária a identificação de novos antígenos, bem como de novas estratégias vacinais. A tecnologia de Phage Display tem sido amplamente empregada no mapeamento de estruturas antigênicas as quais tem servido como base para o desenvolvimento de vacinas moleculares e representa uma alternativa as metodologias tradicionais. No presente trabalho, utilizou-se a tecnologia para o mapeamento de epítopos do Rhipicephalus (Boophilus) microplus e, para validar os peptídeos selecionados como potencial imunógenos, foi adotado um processo com múltiplas etapas de caracterização dos clones previamente aos ensaios clínicos. Esta estratégia foi estabelecida com o objetivo de reduzir o número de clones a ser testados em bovinos como imunógenos candidatos. Foram utilizadas para a seleção seis bibliotecas distintas de peptídeos randômicos expressados em bacteriófagos filamentosos e sete estratégias de seleção contra as imunoglobulinas (IgY) purificadas de soro hiperimune de galinhas imunizadas com proteínas totais de larvas e adultos de Rhipicephalus (Boophilus) microplus. As seqüências do DNA correspondente aos insertos dos fagos selecionados foram seqüenciados, traduzidos e analisados por análises in silico. Foram realizados testes de ELISA, Dot-Blot, imunização em camundongos, determinação da resposta imune humoral de bovinos naturalmente infestados, e a medição da hipersensibilidade cutânea com o objetivo de evoluir o potencial destes fagotopos como candidatos efetivos a novos imunógenos. Foram gerados 107 peptídeos distintos em um total de 281 seqüências, sendo alguns destes similares às seqüências protéicas lineares do Rhipicephalus (Boophilus) microplus. Os peptídeos sem similaridades significativas com proteínas conhecidas, mas que apresentaram seqüências consenso entre os peptídeos obtidos, foram agrupados e classificados como epítopos conformacionais ou considerados como mimetopos de antígenos protéicos desconhecidos do Rhipicephalus (Boophilus) microplus. Entre os clones testados por Dot-Blot, os 40 mais reativos foram posteriormente testados em ensaios de imunização em camundongos e também submetidos ao reconhecimento humoral de bovinos naturalmente infestados com carrapatos. Adicionalmente, utilizou-se o teste cutâneo de hipersensibilidade para a análise da imunidade celular. Os soros de camundongos imunizados com os clones de fagos foram reativos as proteínas de carrapato indicando que os fagotopos foram capazes de gerar resposta imune antígeno específica, embora nem todos os fagos fossem reconhecidos pelo soro de animais naturalmente infestados (Bos taurus e Bos indicus). Após a caracterização e validação, quatro fagotopos foram escolhidos para a realização dos testes cutâneos, os quais apresentaram graus variados de reatividade. Uma das vantagens da utilização do vírus M13 recombinante, contendo o peptídeo recombinante fusionado na proteína PIII do vírus, é que o próprio capsídio atua como adjuvante e pode ser testado diretamente após a seleção sem procedimentos adicionais de preparo do antígeno. Finalmente, as seqüências determinadas foram utilizadas para a produção e expressão de um sistema recombinante de múltiplos antígenos peptídicos (MAPS). Foram escolhidos 10 peptideos para a expressão na forma de multi-epitopos, os quais serão futuramente utilizados em ensaios clínicos. O presente trabalho demonstrou que um perfil geral dos epítopos pode ser obtido através da utilização de bibliotecas de peptídeos randômicos expressados em bacteriófagos filamentosos contra anticorpos obtidos de soro hiperimune e revela o potencial da seleção e utilização peptídeos epítopos específicos como potenciais vacinas recombinantes multiantigênicas para o controle do carrapato bovino. / Doutor em Genética e Bioquímica

A doença de Chagas, causada pelo parasita protozoário Trypanosoma cruzi, afeta milhões de pessoas, a maioria delas vivendo na América latina. Apesar dos avanços da medicina e da biotecnologia, ainda existem poucas opções de tratamento para indivíduos com a doença. Assim, é importante compreendermos os detalhes moleculares da infecção parasitária, para que novas alternativas terapêuticas e de diagnóstico possam ser desenvolvidas para esses pacientes. Neste trabalho estudamos esta doença em duas frentes, uma do ponto de vista do parasita, e a outra, da resposta do hospedeiro. Utilizando bioinformática, identifcamos um peptídeo conservado (denominado TS9) presente nas proteínas de superfície gp85/transsialidases do parasita. Este peptídeo é capaz de promover adesão celular e, na sua forma sintética, inibe a entrada do T. cruzi na célula hospedeira. Análise da estrutura proteica revelou que o peptídeo TS9 encontra-se num domínio do tipo laminina-G, lado-a-lado com o peptídeo FLY, outro peptídeo conservado desta grande família, previamente descrito pelo nosso grupo. Juntos, eles formam um sítio de adesão a citoqueratinas e proteínas de flamento intermediário. Na segunda parte, investigamos os antígenos e epítopos reconhecidos pelas imunoglobulinas de pacientes portadores da doença nas suas diferentes formas clínicas: assintomática e cardiomiopatias, leve ou grave. Criamos uma biblioteca de phage display contendo, virtualmente, todos os fragmentos proteicos existentes no T. cruzi, que foi varrida contra imunoglobulinas para a construção de um mapa da resposta humoral dos pacientes com a doença de Chagas. Nossos resultados mostram que a resposta dos pacientes é complexa, e mais de dois mil epítopos foram mapeados. Muitos deles, como os antígenos B13, SAPA e FRA já foram previamente descritos, validando nosso método. Porém, um grande número de novos epítopos, inclusive contra proteína descritas como hipotéticas ou sem função conhecida, também foram encontrados. Seus papéis na infecção e resposta imune da doença merecem, portanto, atenção. Em resumo, as abordagens e técnicas utilizadas nesta tese são inovadoras, e permitiram a identifcação de peptídeos e moléculas que poderão ser úteis para o desenvolvimento de novos métodos diagnósticos e terapêuticos para a doença de Chagas. / Chagas disease, caused by the protozoan parasite Trypanosoma cruzi, afects millions of people, most of them living in Latin America. Despite advances in medicine and biotechnology, there are still few treatment options for individuals with the disease. Thus, it is important to understand the molecular details of the parasitic infection, so that new therapeutic and diagnostic alternatives can be developed for these patients. In this work, we study this disease in two fronts, one from the point of view of the parasite, and the other, of the response of the host. Using bioinformatics, we identifed a conserved peptide (called TS9) present in the surface proteins gp85 / trans-sialidases of the parasite. This peptide is capable of promoting cell adhesion and, in its synthetic form, inhibits the entry of T. cruzi into the host cell. Analysis of the protein structure revealed that the TS9 peptide is in a laminin-G-like domain, side-by-side with the peptide FLY, another conserved peptide of this large family, previously described by our group. Together, they form an adhesion site to cytokeratins and intermediate flament proteins. In the second part, we investigated the antigens and epitopes recognized by the immunoglobulins of patients with the disease in their diferent clinical forms: asymptomatic and cardiomyopathies, mild or severe. We created a phage display library containing virtually all existing protein fragments in T. cruzi. This library was screened against immunoglobulins for the construction of a humoral response map of patients with Chagas disease. Our results show that the response of the patients is complex, and more than 2,000 epitopes have been mapped. Many of them, such as the B13, SAPA and FRA antigens have been previously described, validating our method. However, a large number of new epitopes, including many against proteins described as hypothetical or with no known function, were also found. Their roles in infection and immune response of the disease deserve, therefore, attention. In summary, the approaches and techniques used in this thesis are innovative and have allowed the identifcation of new peptides and molecules that may be useful for the development of new diagnostic and therapeutic methods for Chagas disease.

Submitted by Fabio Sobreira Campos da Costa (fabio.sobreira@ufpe.br) on 2017-03-10T13:11:37Z No. of bitstreams: 2 license_rdf: 1232 bytes, checksum: 66e71c371cc565284e70f40736c94386 (MD5) Tese Rafael de Freitas e Silva.pdf: 13510018 bytes, checksum: 080b7ee10e7a8be555cb7a7ca29c10fb (MD5) / Made available in DSpace on 2017-03-10T13:11:37Z (GMT). No. of bitstreams: 2 license_rdf: 1232 bytes, checksum: 66e71c371cc565284e70f40736c94386 (MD5) Tese Rafael de Freitas e Silva.pdf: 13510018 bytes, checksum: 080b7ee10e7a8be555cb7a7ca29c10fb (MD5) Previous issue date: 2016-09-06 / As leishmanioses são doenças causadas por protozoários do gênero Leishmania e estão presentes em 98 países e territórios e possuem incidência anual de 2 milhões de casos. A Leishmania (Viannia) braziliensis (L.V. braziliensis) é uma das principais espécies causadoras da leishmaniose cutânea (LC) no Brasil. Apesar disso, ainda não há uma vacina segura e eficaz para ser utilizada em seres humanos. Nesse sentido, o objetivo deste trabalho foi identificar no proteoma predito de L.V. braziliensis, potenciais epítopos de linfócitos T e avaliá-los por meio de ensaios imunológicos. No primeiro capítulo, o proteoma predito de L. braziliensis foi comparado ao de outras espécies e analisado quanto a presença de epítopos. Nessa etapa foram encontrados epítopos derivados de mais de 8 mil proteínas conservadas entre diferentes espécies de Leishmania. Os epítopos foram clusterizados e então utilizados para etapa de docagem molecular com estruturas de MHC I e MHC II depositadas no Protein Data Bank. A docagem molecular resultou em epítopos peptídicos de 15 aminoácidos com alta afinidade de ligação às moléculas de MHC I e MHC II. Os 10 melhores resultados foram então sintetizados e avaliados, in vitro, quanto à capacidade de estimular a proliferação de células mononucleares do sangue periférico (PBMC) de indivíduos com LC após o tratamento (PT). Os resultados indicaram que 50% das moléculas testadas apresentaram capacidade de estimular, significativamente (p<0,05), a proliferação celular quando comparado às células de indivíduos saudáveis que não vivem em região endêmica para LC. No segundo capítulo, os peptídeos foram avaliados quanto à capacidade de estimular a proliferação de PBMC de indivíduos com LC em sua fase ativa (AD) e indivíduos moradores de área endêmica para LC resistentes à infecção (RT). Em paralelo, quantificou-se a expressão do fator de transcrição T-bet em PBMC de indivíduos PT, e citocinas dos perfis Th1, Th2 e Th17 foram mensuradas no sobrenadante de cultura das células de indivíduos PT e AD. Os resultados demonstraram altos níveis de proliferação nas células do grupo RT para todos os peptídeos testados. Além disso, níveis significativos de Tbet foram observados em linfócitos T CD4+ e CD8+ após estímulo com seis peptídeos. Níveis significativos de IFN-γ, TNF e IL-6 foram observados no sobrenadante das células do grupo PT com quatro dos peptídeos testados. Altos níveis dessas citocinas também foram encontrados no sobrenadante do grupo AD. No terceiro capítulo, avaliou-se o efeito dos peptídeos sobre células dendríticas de medula (BMDC) murinas, produção de citocinas de sobrenadante, e células dendríticas esplênicas murinas após estímulo com os peptídeos. Verificou-se altos níveis de MHC II e CD40 em uma subpopulação de BMDC estimuladas com as moléculas e altos níves de TNF e IL-6 após 48h de estímulo. Para as células esplênicas, foram observados altos níveis de subpopulações celulares expressando CD11b+, IL-12p70+, CD205+ e CD11b+ após estímulo com o peptídeo que teve o melhor resultado in silico. Por fim, os resultados indicam o grande potencial imunogênico que os epítopos identificados apresentam, o que dá suporte ao desenvolvimento futuro de abordagens vacinais. / The leishmaniasis are diseases caused by protozoans from the genus Leishmania which are present in 98 countries and territories, with an annual incidence of 2 million cases. Among the other species, Leishmania (Viannia) braziliensis is the main specie implicated with cutaneous leishmaniasis (CL) in Brazil. Besides that, there is no safe and effective vaccine against leishmaniasis to be applied in humans. In this context, the aim of this work was to identify in the predicted proteome of L. braziliensis potential CD4+ and CD8+ T cell epitopes and evaluate them by immunological assays. In the first chapter, the predicted proteome of L. braziliensis was compared with other species and analyzed for the presence of epitopes. In this step, epitopes from more than 8,000 conserved proteins were found among other species of Leishmania. The epitopes were clustered and then used for the molecular docking with MHC I and MHC II structures deposited in the Protein Data Bank. This approach resulted in 15 aminoacids peptide epitopes with high binding affinity for MHC I and MHC II. The 10 best results were synthesized and evaluated in vitro for their capacity to stimulate the proliferation of peripheral blood mononuclear cells (PBMC) of individuals with CL post treatment (PT). The results have shown that 50% of the tested molecules had the capacity to stimulate, significantly (p<0.05), cell proliferation when compared with cells of healthy individuals living in non-endemic regions. For the second chapter, the peptides were evaluated for their capacity to stimulate the proliferation of PBMC from CL individuals with active disease (AD) and of individuals resistant to infection (RT) living in endemic region. In parallel, the T-bet transcription factor expression was quantified in PBMC of PT individuals, and cytokines from the Th1, Th2 and Th17 profiles were measured in culture supernatant of PT and AD groups. High levels of cell proliferation in the RT group were demonstrated for all peptides tested. Moreover, significant levels of T-bet in CD4+ and CD8+ T cells were verified after stimulation with six peptides. For IFN-γ, TNF and IL-6, significant levels were detected in the supernatant of cultures from the PT group with four peptides tested. High levels of these same cytokines were also present in the supernatant of AD group. In the third chapter, the peptide effects over murine bone marrow dendritic cells (BMDC), the production of cytokines in the supernatant and murine spleen dendritic cell subsets were evaluated after peptide stimuli. High levels of MHC II and CD40 were verified for stimulated BMDC and high levels of TNF and IL-6 after 48h of stimuli. For spleen cells, high levels of cells expressing CD11b+, IL-12p70+, CD205+ e CD11b+ were observed after stimulation with the peptide which showed the best in silico result. In conclusion, the results indicate the great immunogenic potential of the identified peptides and support the further development of vaccine approaches using those molecules.

A doença de Chagas, causada pelo parasita protozoário Trypanosoma cruzi, afeta milhões de pessoas, a maioria delas vivendo na América latina. Apesar dos avanços da medicina e da biotecnologia, ainda existem poucas opções de tratamento para indivíduos com a doença. Assim, é importante compreendermos os detalhes moleculares da infecção parasitária, para que novas alternativas terapêuticas e de diagnóstico possam ser desenvolvidas para esses pacientes. Neste trabalho estudamos esta doença em duas frentes, uma do ponto de vista do parasita, e a outra, da resposta do hospedeiro. Utilizando bioinformática, identifcamos um peptídeo conservado (denominado TS9) presente nas proteínas de superfície gp85/transsialidases do parasita. Este peptídeo é capaz de promover adesão celular e, na sua forma sintética, inibe a entrada do T. cruzi na célula hospedeira. Análise da estrutura proteica revelou que o peptídeo TS9 encontra-se num domínio do tipo laminina-G, lado-a-lado com o peptídeo FLY, outro peptídeo conservado desta grande família, previamente descrito pelo nosso grupo. Juntos, eles formam um sítio de adesão a citoqueratinas e proteínas de flamento intermediário. Na segunda parte, investigamos os antígenos e epítopos reconhecidos pelas imunoglobulinas de pacientes portadores da doença nas suas diferentes formas clínicas: assintomática e cardiomiopatias, leve ou grave. Criamos uma biblioteca de phage display contendo, virtualmente, todos os fragmentos proteicos existentes no T. cruzi, que foi varrida contra imunoglobulinas para a construção de um mapa da resposta humoral dos pacientes com a doença de Chagas. Nossos resultados mostram que a resposta dos pacientes é complexa, e mais de dois mil epítopos foram mapeados. Muitos deles, como os antígenos B13, SAPA e FRA já foram previamente descritos, validando nosso método. Porém, um grande número de novos epítopos, inclusive contra proteína descritas como hipotéticas ou sem função conhecida, também foram encontrados. Seus papéis na infecção e resposta imune da doença merecem, portanto, atenção. Em resumo, as abordagens e técnicas utilizadas nesta tese são inovadoras, e permitiram a identifcação de peptídeos e moléculas que poderão ser úteis para o desenvolvimento de novos métodos diagnósticos e terapêuticos para a doença de Chagas. / Chagas disease, caused by the protozoan parasite Trypanosoma cruzi, afects millions of people, most of them living in Latin America. Despite advances in medicine and biotechnology, there are still few treatment options for individuals with the disease. Thus, it is important to understand the molecular details of the parasitic infection, so that new therapeutic and diagnostic alternatives can be developed for these patients. In this work, we study this disease in two fronts, one from the point of view of the parasite, and the other, of the response of the host. Using bioinformatics, we identifed a conserved peptide (called TS9) present in the surface proteins gp85 / trans-sialidases of the parasite. This peptide is capable of promoting cell adhesion and, in its synthetic form, inhibits the entry of T. cruzi into the host cell. Analysis of the protein structure revealed that the TS9 peptide is in a laminin-G-like domain, side-by-side with the peptide FLY, another conserved peptide of this large family, previously described by our group. Together, they form an adhesion site to cytokeratins and intermediate flament proteins. In the second part, we investigated the antigens and epitopes recognized by the immunoglobulins of patients with the disease in their diferent clinical forms: asymptomatic and cardiomyopathies, mild or severe. We created a phage display library containing virtually all existing protein fragments in T. cruzi. This library was screened against immunoglobulins for the construction of a humoral response map of patients with Chagas disease. Our results show that the response of the patients is complex, and more than 2,000 epitopes have been mapped. Many of them, such as the B13, SAPA and FRA antigens have been previously described, validating our method. However, a large number of new epitopes, including many against proteins described as hypothetical or with no known function, were also found. Their roles in infection and immune response of the disease deserve, therefore, attention. In summary, the approaches and techniques used in this thesis are innovative and have allowed the identifcation of new peptides and molecules that may be useful for the development of new diagnostic and therapeutic methods for Chagas disease.

Infecção persistente por tipos oncogênicos de papilomavírus humano (HPV) é considerada como o principal fator de risco para desenvolvimento de carcinoma invasivo do colo uterino (CCU) e de lesões intraepiteliais cervicais (SIL). Fatores genéticos do hospedeiro, como o polimorfismos de genes HLA (human leukocyte antigen), também têm sido implicados na suscetibilidade a estas patologias e à infecção por (HPV), como observado em diversos estudos caso-controle. Neste estudo investigou-se em uma coorte de mulheres (Ludwig-McGill cohort) se a variabilidade dos genes HLA-DRB1 e -DQB1 influenciam na história natural das infecções por HPV e no risco de SIL. A tipificação de DRB1 e DQB1 foi realizada em 620 amostras provenientes de um estudo epidemiológico prospectivo. A positividade para HPV foi testada em amostras da mesma paciente coletadas a cada 4 meses, obtidos durante o primeiro ano de seguimento, enquanto os resultados de citologia perfazem os 2 primeiros anos de seguimento. Infecções persistentes de curta ou longa duração foram definidas como 2 e 3 resultados consecutivos positivos para o mesmo tipo de HPV, respectivamente. As associações foram estimadas através de razões de chance e intervalos de confiança de 95%, ajustadas para potenciais fatores de confusão. Os resultados obtidos indicam que a prevalência da infecção por HPV e o risco de persistência variam dependendo do haplótipo HLA. O haplótipo DRB1*0301-DQB1*0201 mostrou-se protetor contra a infecção por HPV, e DRB1*1102-DQB1 *0301 contra infecções persistentes. Já os haplótipos DRB1*1601-DQB1*0502 e DRB1 *0807-DQB1*0402 foram fatores de risco para infecções persistentes por HPV. Não foi observada uma forte concordância entre risco de infecção por HPV e risco de SIL associados a determinado HLA, em parte porque o número de pacientes com SIL foi um fator limitante neste estudo. Um risco aumentado de SIL, independente da infecção por HPV, foi associado com DRB1*0301 e DR12. Portadoras de DR4 e DQB1*0601 tiveram uma maior probabilidade de desenvolver SIL e HSIL, respectivamente. Uma associação negativa entre o alelo DQB1*0301 e HSIL foi verificada. Análise do dimorfismo na posição 86 da cadeia &#946; de HLA-DR mostrou que valina nesta posição tem um efeito protetor para prevalência e persistência de infecção por HPV, e maior risco de SIL no grupo com infecções transitórias por HPV. Em outra análise, investigamos a distribuição de grupos alélicos de DRB1 em uma série independente de amostras provenientes de pacientes com CCU. Observamos um risco diminuído de desenvolvimento de CCU associado a DR3. Por outro lado, DR4 e DR8/12 mostraram-se fatores de risco para o CCU nesta população. Estes resultados sugerem que o polimorfismo de HLA desempenha um papel na história natural das infecções por HPV, SIL e CCU. Também analisamos respostas linfoproliferativas em pacientes com CCU, contra peptídeos derivados de E6 e E7 de HPV16. As respostas positivas foram mais freqüentes contra peptídeos de E6 do que E7. Não observamos resposta contra um peptídeo ou região em particular. Parte desta diversidade nas respostas linfoproliferativas pode ser relacionada com o polimorfismo de genes HLA e seu papel na seleção de epítopos. / Persistent infection with oncogenic human papillomavirus (HPV) is the major risk factor for the development of malignant lesions in the uterine cervix. Host factors have also been implicated in the pathogenesis of these diseases. Associations between human leukocyte antigen (HLA) polymorphisms and cervical cancer, precursor lesions or HPV infections have been reported by case-control studies in several populations. This study investigated through cohort analysis if human leukocyte antigen (HLA)-DRB1 and DQB1 variability is related to human papillomavirus (HPV) infection and squamous intraepithelial lesions (SIL) prevalence and persistence. HLA-DRB1 and DQB1 genes were typed in 620 samples from the Ludwig-McGill cohort. HPV positivity was tested in specimens collected every 4 months during the first year of follow-up. Persistent and long-term infections were defined as at least 2 or 3 consecutive positive results for the same HPV type, respectively. Analysis of SIL included data obtained during the two first years of follow-up. The magnitudes of associations were estimated by unconditional logistic regression analysis adjusted for potential confounders. Certain HLA alleles and haplotypes were associated with HPV either HPV prevalence or persistence. The DRB1*0301-DQB1*0201 haplotype was associated with a lower risk for HPV infection and DRB1*1102-DQB1*0301 for HPV persistence. DRB1*1601-DQB1*0502 and DRB1*0807-DQB1*0402 were associated with a increased risk for persistent HPV infection. It was not observed a strong concordance between the associations verified for HPV prevalence/persistence and SIL, possibly due to the limited number of SIL specimens. A higher risk for SIL, independent of HPV infection, was observed for DRB1*0301 and DR12. DR4 and DQB1*0601 carriers showed a higher frequency of SIL and HSIL, respectively. A negative association between DQB1*0301 and HSIL was verified. Valine at position 86 of the DR&#946; chain was associated with reduced risks of HPV positivity and persistence, as compared to glycine carriers. However, valine carriers had a higher risk of SIL if transiently infected by HPV. We also analyzed an independent sample of patients with invasive cervical, and a protective effect was observed for DR3. On the other hand, DR4 and DR8/12 were associated with a higher risk for cervical cancer in this population. Our results suggest that HLA class II polymorphisms and pocket 1 profile are involved in clearance and maintenance of HPV infection and the risk of SIL and CCU, consistent with the hypothesis that genetic background is important in the natural history of HPV infections and associated lesions. We also analyzed lymphoproliferative responses against HPV16 E6 and E7 peptides, in patients with invasive cervical cancer. Lymphoproliferative responses were more frequent for E6 peptides than for E7 peptides. The responses were not restricted to a particular peptide, which is expected based on HLA variability observed among patients.

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / Porcine reproductive and respiratory syndrome virus (PRRSV) was isolated for the first time in 1991 and since then it has been associated with significant economic losses to the pig industry worldwide. Although vaccination against PRRSV is widely used, an important advance would be the development of marker vaccines allowing serologic discrimination between vaccinated and naturally infected animals. The present study aimed to identify immunogenic and conserved regions dispensable to viral replication in different PRRSV proteins, which could be used as negative serologic markers in a new generation of liveattenuated vaccines. A fine mapping of B-cell linear epitopes in different PRRSV proteins by Pepscan is presented in the first part of this thesis. The results indicated the presence of several B-cell linear epitopes in the non-structural protein 2 (Nsp2) and in all structural proteins encoded by PRRSV, which were consistently recognized by antibodies raised in pigs experimentally infected with a North American strain of the virus (NVSL97-7895). The Nsp2 was found to harbor the highest frequency of immunodominant epitopes (n=18) when compared to structural proteins. In the structural proteins, epitopes consistently recognized by immune sera were located in all studied proteins. Overall, the highest degree of immunogenicity and conservation was exhibited by two epitopes identified in the C-terminal end of the M protein (ORF6). The antibodies recognizing the immunodominant epitopes of each protein were detected as early as days 7 to 15 post-infection (p.i.) and remained detectable until the end of the experiment (day 90 p.i). Based on their immunodominance and level of amino acid (aa) conservation, two target epitopes were selected to serve as serological marker candidates in each of the following PRRSV proteins: Nsp2, GP3 and M. These epitopes were deleted in the wild-type cDNA infectious clone (FL-12) by site-directed mutagenesis. The results of this study are presented in the second part of this thesis. A Nsp2 mutant virus (FLdNsp2/44) was successfully rescued following RNA transfection in MARC 145 cells. This epitope deletion mutant fulfilled the requirements for a differential vaccine virus such as efficient growth in vitro and in vivo and induction of active seroconversion as measured by a commercial ELISA kit associated with the absence of a marker-specific peptide-ELISA response in 100% (n=15) of the vaccinated animals. In vitro and in vivo characterization of the mutant virus clearly showed that removal of a 15-mer Nsp2 epitope had no effect on the immunogenicity, growth properties or virulence when compared to the wild type virus. On the other hand, deletions of previously identified peptide marker candidates within GP3 and M genes were shown to be lethal for virus viability in vitro. Alternatively, by substitution of 5aa at a time within a M peptide marker candidate, a viable mutant virus could be recovered although it still resulted in a positive marker virus. In summary, our results provide proof of concept that PRRSV marker vaccines can be developed using such methodology. Taken together, these data indicate that the combination of a mutant virus carrying a deletion of an immunodominant epitope and the corresponding peptide ELISA represents an attractive approach for the development of PRRSV differential modified-live vaccines. / O vírus da síndrome respiratória e reprodutiva dos suínos (PRRSV) foi isolado pela primeira vez em 1991 e, desde então, tem sido associado a perdas significativas para a suinocultura mundial. Apesar da vacinação contra o PRRSV ser amplamente utilizada, um grande avanço seria alcançado com a elaboração de vacinas diferenciais que permitam a discriminação sorológica entre animais vacinados e naturalmente infectados. O presente estudo teve como objetivo a identificação de regiões imunogênicas, conservadas e dispensáveis a replicação viral, em diferentes proteínas do PRRSV, que pudessem ser utilizadas como marcadores sorológicos negativos em uma nova geração de vacinas atenuadas. Na primeira parte desta tese estão apresentados os resultados de um mapeamento de epítopos lineares de linfócitos B em diferentes proteínas do PRRSV, pelo uso da tecnologia de Pepscan. Os resultados indicam a presença de diversas regiões imunodominantes na proteína não estrutural 2 (Nsp2) e em todas as proteínas estruturais do vírus. Essas regiões foram consistentemente reconhecidas pelo soro de suínos experimentalmente infectados com uma cepa norte-americana do PRRSV (NVSL97-7895). A maior freqüência de epítopos imunodominantes foi identificada na Nsp2 (n=18) e o mais alto grau de imunogenicidade e nível de conservação de aminoácidos foi observado em dois epítopos identificados na extremidade carboxi-terminal da proteína M (ORF6). Anticorpos reagentes com epítopos imunodominantes de cada proteína foram detectados inicialmente entre os dias 7-15 pós-infecção (pi), permanecendo em altos títulos até o final do experimento (dia 90 pi). Com base na imunodominância e nível de conservação de amino ácidos (aa) das seqüências mapeadas, dois epítopos alvos foram selecionados como candidatos a marcadores sorológicos negativos em cada uma das proteínas Nsp2, Gp3 e M. Esses epítopos foram então deletados em um clone infeccioso de cDNA (FL12) por mutagênese sítio-direcionada. Os resultados desses experimentos encontram-se descritos na segunda parte da tese. Um vírus mutante carreando a deleção de um epítopo imunodominante da Nsp2 (FLdNsp2/44) foi obtido após transfeccção de RNA viral em células MARC145. A caracterização in vitro e in vivo do vírus mutante demonstrou que a remoção dos 15 aa da Nsp2 não produziu efeito sobre a imunogenicidade, replicação ou virulência quando comparado ao vírus parental. Além disso, observou-se indução de soroconversão contra o PRRSV em animais infectados, detectada pelo uso de um teste ELISA comercial. Por outro lado, não foi detectada resposta humoral específica contra a região deletada nos animais imunizados com o FLdNsp2/44, conforme resultados de um teste ELISA contendo como antígeno um peptídeo sintético correspondente a seqüência removida. Por outro lado, deleções dos epítopos previamente identificados na Gp3 e proteína M foram letais à viabilidade viral in vitro. Alternativamente, um outro vírus mutante foi gerado pela substituição de 5 aa do epítopo identificado na proteína M, embora a alteração de resíduos não tenha sido suficiente para eliminar a imunogenicidade da região. Em resumo, os resultados do presente estudo se constituem em uma prova de conceito no sentido do desenvolvimento de vacinas diferenciais contra o PRRSV. A utilização de um vírus mutante carreando a deleção de um epítopo imunodominante, associado com um teste de ELISA baseado no peptídeo sintético correspondente a região deletada, representam uma alternativa para o desenvolvimento de vacinas diferenciais atenuadas contra o PRRSV.

Infecção persistente por tipos oncogênicos de papilomavírus humano (HPV) é considerada como o principal fator de risco para desenvolvimento de carcinoma invasivo do colo uterino (CCU) e de lesões intraepiteliais cervicais (SIL). Fatores genéticos do hospedeiro, como o polimorfismos de genes HLA (human leukocyte antigen), também têm sido implicados na suscetibilidade a estas patologias e à infecção por (HPV), como observado em diversos estudos caso-controle. Neste estudo investigou-se em uma coorte de mulheres (Ludwig-McGill cohort) se a variabilidade dos genes HLA-DRB1 e -DQB1 influenciam na história natural das infecções por HPV e no risco de SIL. A tipificação de DRB1 e DQB1 foi realizada em 620 amostras provenientes de um estudo epidemiológico prospectivo. A positividade para HPV foi testada em amostras da mesma paciente coletadas a cada 4 meses, obtidos durante o primeiro ano de seguimento, enquanto os resultados de citologia perfazem os 2 primeiros anos de seguimento. Infecções persistentes de curta ou longa duração foram definidas como 2 e 3 resultados consecutivos positivos para o mesmo tipo de HPV, respectivamente. As associações foram estimadas através de razões de chance e intervalos de confiança de 95%, ajustadas para potenciais fatores de confusão. Os resultados obtidos indicam que a prevalência da infecção por HPV e o risco de persistência variam dependendo do haplótipo HLA. O haplótipo DRB1*0301-DQB1*0201 mostrou-se protetor contra a infecção por HPV, e DRB1*1102-DQB1 *0301 contra infecções persistentes. Já os haplótipos DRB1*1601-DQB1*0502 e DRB1 *0807-DQB1*0402 foram fatores de risco para infecções persistentes por HPV. Não foi observada uma forte concordância entre risco de infecção por HPV e risco de SIL associados a determinado HLA, em parte porque o número de pacientes com SIL foi um fator limitante neste estudo. Um risco aumentado de SIL, independente da infecção por HPV, foi associado com DRB1*0301 e DR12. Portadoras de DR4 e DQB1*0601 tiveram uma maior probabilidade de desenvolver SIL e HSIL, respectivamente. Uma associação negativa entre o alelo DQB1*0301 e HSIL foi verificada. Análise do dimorfismo na posição 86 da cadeia &#946; de HLA-DR mostrou que valina nesta posição tem um efeito protetor para prevalência e persistência de infecção por HPV, e maior risco de SIL no grupo com infecções transitórias por HPV. Em outra análise, investigamos a distribuição de grupos alélicos de DRB1 em uma série independente de amostras provenientes de pacientes com CCU. Observamos um risco diminuído de desenvolvimento de CCU associado a DR3. Por outro lado, DR4 e DR8/12 mostraram-se fatores de risco para o CCU nesta população. Estes resultados sugerem que o polimorfismo de HLA desempenha um papel na história natural das infecções por HPV, SIL e CCU. Também analisamos respostas linfoproliferativas em pacientes com CCU, contra peptídeos derivados de E6 e E7 de HPV16. As respostas positivas foram mais freqüentes contra peptídeos de E6 do que E7. Não observamos resposta contra um peptídeo ou região em particular. Parte desta diversidade nas respostas linfoproliferativas pode ser relacionada com o polimorfismo de genes HLA e seu papel na seleção de epítopos. / Persistent infection with oncogenic human papillomavirus (HPV) is the major risk factor for the development of malignant lesions in the uterine cervix. Host factors have also been implicated in the pathogenesis of these diseases. Associations between human leukocyte antigen (HLA) polymorphisms and cervical cancer, precursor lesions or HPV infections have been reported by case-control studies in several populations. This study investigated through cohort analysis if human leukocyte antigen (HLA)-DRB1 and DQB1 variability is related to human papillomavirus (HPV) infection and squamous intraepithelial lesions (SIL) prevalence and persistence. HLA-DRB1 and DQB1 genes were typed in 620 samples from the Ludwig-McGill cohort. HPV positivity was tested in specimens collected every 4 months during the first year of follow-up. Persistent and long-term infections were defined as at least 2 or 3 consecutive positive results for the same HPV type, respectively. Analysis of SIL included data obtained during the two first years of follow-up. The magnitudes of associations were estimated by unconditional logistic regression analysis adjusted for potential confounders. Certain HLA alleles and haplotypes were associated with HPV either HPV prevalence or persistence. The DRB1*0301-DQB1*0201 haplotype was associated with a lower risk for HPV infection and DRB1*1102-DQB1*0301 for HPV persistence. DRB1*1601-DQB1*0502 and DRB1*0807-DQB1*0402 were associated with a increased risk for persistent HPV infection. It was not observed a strong concordance between the associations verified for HPV prevalence/persistence and SIL, possibly due to the limited number of SIL specimens. A higher risk for SIL, independent of HPV infection, was observed for DRB1*0301 and DR12. DR4 and DQB1*0601 carriers showed a higher frequency of SIL and HSIL, respectively. A negative association between DQB1*0301 and HSIL was verified. Valine at position 86 of the DR&#946; chain was associated with reduced risks of HPV positivity and persistence, as compared to glycine carriers. However, valine carriers had a higher risk of SIL if transiently infected by HPV. We also analyzed an independent sample of patients with invasive cervical, and a protective effect was observed for DR3. On the other hand, DR4 and DR8/12 were associated with a higher risk for cervical cancer in this population. Our results suggest that HLA class II polymorphisms and pocket 1 profile are involved in clearance and maintenance of HPV infection and the risk of SIL and CCU, consistent with the hypothesis that genetic background is important in the natural history of HPV infections and associated lesions. We also analyzed lymphoproliferative responses against HPV16 E6 and E7 peptides, in patients with invasive cervical cancer. Lymphoproliferative responses were more frequent for E6 peptides than for E7 peptides. The responses were not restricted to a particular peptide, which is expected based on HLA variability observed among patients.