O Antígeno 1 de Membrana Apical (AMA-1) tem sido sugerido como candidato a compor uma vacina contra estágios assexuados sanguíneos de Plasmodium. Recentemente nosso grupo identificou o domínio II (DII) de AMA-1 de Plasmodium vivax (PvAMA-1) como uma região altamente reconhecida por anticorpos IgG de indivíduos brasileiros infectados por P. vivax. No presente estudo avaliamos as propriedades imunogênicas da proteína recombinante DII, produzida a partir de Escherichia coli. Grupos de 6 camundongos fêmeas BALB/c foram imunizados quatro vezes com 10 µg dessa proteína na presença de diferentes formulações de adjuvantes [Adjuvante Completo/Incompleto de Freund (ACF/AIF), MPL-TDM, TiterMax, Hidróxido de Alumínio (Alum), Quil A, QS-21 e CpG-ODN 1826], individualmente, ou em combinação (Alum + QS-21 ou Alum + CpG-ODN 1826)). Nosso objetivo foi avaliar comparativamente a resposta de anticorpos (IgM, IgG e isotipos de IgG), induzida pelos diferentes esquemas de imunizações, visando futuros estudos pré-clínicos em primatas não humanos. Os títulos de anticorpos IgG contra (o ectodomínio) PvAMA-1 foram determinados por ELISA, duas semanas após cada imunização. A presença de IgM e dos isotipos de IgG também foi avaliada após o final do esquema de imunizações. Nossos resultados demonstraram que a proteína recombinante DII foi altamente imunogênica em camundongos BALB/c quando administrada na presença dos adjuvantes testados. Altos títulos de IgG1, IgG2a e IgG2b foram observados na maioria dos grupos (com exceção do adjuvante Alum), sugerindo uma resposta mista Th1/Th2. Finalmente, demonstramos que anticorpos monoclonais e policlonais anti-DII reconheceram a proteína nativa expressa na superfície de merozoítas de P. vivax, por imunofluorescência. Em conclusão, nossos resultados mostraram que a proteína recombinante o domínio II de PvAMA-1 (DII) foi imunogênico em camundongos BALB/c quando administrado na presença das diferentes formulações de adjuvantes testadas, sugerindo que esse antígeno possa ser utilizado como uma vacina de subunidade contra a malária vivax. / The Apical Membrane Antigen 1 (AMA-1) has been considered a malaria vaccine candidate against asexual blood stages of Plasmodium. Recently, we identified the domain II (DII) of Plasmodium vivax AMA-1 (PvAMA-1) as a region highly recognized by IgG antibodies from Brazilian individuals infected by P. vivax. In the present study, we evaluated the immunogenic properties of a bacterial recombinant PvAMA-1 DII. Groups of 6 female BALB/c were immunized four times with 10 µg of recombinant protein in the presence of different adjuvant formulations [Complete/Incomplete Freunds Adjuvant (CFA/IFA), MPL-TDM, TiterMax, Aluminum hydroxide (Alum), Quil A, QS-21, CpG-ODN 1826] separately or in combination (Alum + QS-21 or Alum + CpG-ODN 1826). Our goal was to compare the antibody response (IgM, IgG and IgG subclass) induced by different protocols of immunization aiming at future pre-clinical studies in non-human primates. The IgG antibody titers against PvAMA-1 were determined by ELISA two weeks after each immunizing dose. The presence of IgM and IgG subclass were evaluated after the end of immunizations schedule. We found that the recombinant DII was highly immunogenic in BALB/c mice when administered in the presence of all adjuvant tested. High titers of IgG1, IgG2a and IgG2b were observed in all groups (except for Alum adjuvant), suggesting a mixed Th1/Th2 response. Finally, we demonstrated that monoclonal and polyclonal antibodies against DII recognized the native protein expressed on the P. vivax merozoite surface parasites by immunofluorescence. Together, our data demonstrated that the recombinant PvAMA-1(DII) was immunogenic in mice when administered in different adjuvant formulations, suggesting that this protein can be used as part of a sub-unit vaccine against malaria vivax.

A malária é uma das prioridades da pesquisa mundial na área de desenvolvimento de vacinas. Apesar da contínua e crescente atividade de pesquisa nessa área, ainda não existe uma vacina capaz de impedir a infecção pelo Plasmodium spp. Devido ao complexo ciclo de vida deste agente, uma formulação vacinal eficaz para a indução de uma resposta imune protetora deverá conter uma combinação de regiões imunodominantes de antígenos do parasita. Portanto, este trabalho visou caracterizar a resposta imune humoral induzida pela imunização experimental de camundongos com o Antígeno 1 de Membrana Apical (AMA-1), região C-terminal da Proteína 1 da Superfície do Merozoíto e a Proteína 3β da Superfície do Merozoíto de P. vivax, administradas isoladamente ou em combinação. As proteínas recombinantes foram purificadas por cromatografia de afinidade e por cromatografia de troca iônica, posteriormente foram analisadas por RP-HPLC confirmando o elevado nível de pureza das amostras. A imunogenicidade dessas formulações foi avaliada em duas linhagens de camundongos BALB/c e C57BL/6, e na presença de dois adjuvantes Quil A e Poly I:C. Os títulos de anticorpos IgG foram determinados por ELISA. Os camundongos C57BL/6 imunizados com a combinação dos antígenos, emulsificados em Quil A ou Poly I:C apresentaram altos títulos de anticorpos (log10>4), assim como os camundongos imunizados com os antígenos administrados individualmente. Em contraste, os camundongos BALB/c imunizados com a combinação dos antígenos apresentaram títulos de anticorpos mais baixos contra a proteína MSP119 ou contra as proteínas MSP119 e AMA-1 quando administradas na presença dos adjuvantes Quil A e Poly I:C, respectivamente. Interessantemente, observamos um aumento significativo nos títulos de anticorpos dos camundongos C57BL/6 imunizados com a combinação dos antígenos emulsificados em Poly I:C contra a proteína MSP3β. A razão entre as subclasses de IgG mostraram um perfil de reposta mista Th1/Th2, em todos os grupos testados. Os anticorpos específicos mantiveram-se elevados por 6 meses após a última imunização, mostrando que a resposta imune induzida pelas imunizações experimentais foi duradoura. Nossos dados, em conjunto, demonstram que a combinação de antígenos pode ser uma estratégia promissora de vacinação contra a malária. / Malaria is one of the priorities of global research in the area of vaccine development. In spite of the continuing and growing research activity in this area, there is still no vaccine to prevent infection by Plasmodium spp. Due to the complex life cycle of this agent, an effective vaccine formulation to elicit protective immune responses should contain a combination of immunodominant regions of parasite antigens. Therefore, this study aimed at characterizing the humoral immune response induced by experimental immunization of mice with Apical Membrane Antigen 1 (AMA-1), C-terminal region of the Merozoite Surface Protein 1 and Merozoite Surface Protein 3β of P. vivax, provided either alone or as a combination. The recombinant proteins were purified by affinity and ion exchange chromatography, subsequently were analyzed by RP-HPLC to confirm the high purity of the samples. The immunogenicity of these formulations was evaluated in BALB/c and C57BL/6 mice, administered in the presence of two different adjuvants, Quil A or Poly I:C. The humoral immune response was measured by IgG antibody titers using ELISA. C57BL/6 mice immunized with the recombinant antigen combination in the presence of Quil A or Poly I:C adjuvants showed high antibody titers (log10>4) similar to mice inject with a single antigen alone. In contrast, BALB/c mice immunized with the recombinant antigen combination had lower antibody titers to MSP119 or to MSP119 and AMA-1 when administered in the presence of Quil A or Poly I:C adjuvants, respectively. Interestingly, we observed a significant increased in the antibody titers of the C57BL/6 mice receiving the combination of antigens against MSP3β protein in Poly I:C. The ratio between the IgG subclasses profile showed a mixed Th1/Th2 response in all groups tested. Specific antibodies were still high six months after the last immunizing dose indicating a long lived immune response. Together, our data show that the combination of antigens may be an effective strategy for immunization against malaria.

O P. vivax é a segunda espécie mais prevalente causadora de malária no mundo. Medidas de controle ineficientes exigem o desenvolvimento de novas estratégias de prevenção, como vacinas, novas drogas e novos inseticidas. O objetivo geral do trabalho foi gerar uma formulação vacinal universal com proteínas e adenovírus recombinantes capazes de induzir anticorpos contra as diferentes formas alélicas da proteína circumsporozoíta (CSP) do P. vivax. As proteínas foram produzidas em E. coli e purificadas por cromatografia de afinidade e troca iônica. A obtenção destas proteínas nos permitiu testar qual seria a melhor formulação vacinal para a indução de anticorpos contra as três formas alélicas da proteína CSP de P. vivax (PvCSP). Anticorpos específicos reconheceram esporozoítas do P. vivax por imunofluorescência. Por fim testamos o uso de dois adenovírus recombinantes, um símio e um humano, deficientes em replicação, expressando as três regiões imunodominantes da proteína PvCSP em fusão. Estes foram capazes de induzir resposta imune específica contra as proteínas PvCSP sendo testados em esquema de prime-boost heterólogo, onde camundongos foram primados com os adenovírus e nas doses-reforço receberam a mistura com as três proteínas recombinantes. / The Plasmodium vivax is the second most prevalent species of malaria in the world. Inefficient measures of control used today demand the development of new strategies for prevention, as vaccines, new drugs and new insecticides. The central objective of this thesis was to generate a universal vaccine formulation with proteins and recombinant adenoviral vectors representing the different allelic forms of the circumsporozoite protein (CSP) of the P. vivax. The recombinant proteins were expressed in E. coli and purified. These proteins allowed us to test which would be the best vaccine formulation for the induction of antibodies against the three allelic forms of CSP. The specific antibodies also recognized P. vivax sporozoites by immunofluorescence. Finally we test the use of two recombinant adenoviral vectors, a simian and a human, both replication deficient, expressing a protein containing the repeat regions of the CSP in fusion. These adenoviral vectors induced specific immune response against CSP and were successfully used in an immunization regimen of heterologous prime and boost where in the first dose the mice received recombinant adenoviral vector and in the subsequent doses, the mixture with three recombinant proteins.

A invasão de eritrócitos por merozoítas de Plasmodium é um processo bastante complexo em que várias proteínas do parasita interagem com receptores presentes na célula hospedeira. É nossa hipótese que o Antígeno 1 de Membrana Apical (AMA-1) e a Proteína 1 da Superfície do Merozoíta (MSP1) estejam envolvidas na adesão ao eritrócito, no momento da invasão. Sendo assim, o objetivo deste estudo foi avaliar a capacidade de ligação de proteínas de merozoítas de P. vivax a eritrócitos humanos utilizando um novo ensaio de citometria de fluxo e o clássico ensaio de citoaderência. Para tanto, a ligação das proteínas recombinantes correspondentes à região C-terminal de 19 kDa da MSP1 (PvMSP119), ao ectodomínio (PvAMA-1E) e aos domínios I-II e II de AMA-1 (PvAMA-1DI-II e PvAMA-1DII) foi avaliada por citometria de fluxo utilizando anticorpo fluorescente contra cauda de histidina. A proteína recombinante baseada na região II da Proteína Ligante de Duffy (PvDBP-RII) foi utilizada como controle positivo e a tioredoxina humana como controle negativo. Os dados foram expressos pela média da intensidade de fluorescência (MIF). Os resultados dos ensaios de citometria de fluxo confirmaram a ligação de PvDBP-RII a eritrocitos Duffy A (MIF=1997±405) e Duffy B (MIF= 5760±303). No entanto, não foi possível detectar a ligação de PvMSP119 (MIF=201±47), de PvAMA-1E (MIF=536±99) e dos domínios PvAMA- 1DI-II (MIF=120±12) e PvAMA-1DII (MIF=179±30). Soro policlonal de camundongos BALB/c imunizados com PvDBP-RII foi capaz de inibir a ligação da proteína aos eritrócitos em até 66%. Tais resultados foram confirmados pelo ensaio clássico de citoaderência. Para tanto, células COS-7 foram transfectadas com plasmídeos recombinantes codificando as proteínas PvDBPRII, PvMSP119, PvAMA-1DI-II e PvAMA-1DIII em fusão com GFP. A eficiência de transfecção e a expressão destas proteínas na superfície das células foram confirmadas por citometria de fluxo, utilizando anticorpos policlonais produzidos em camundongos. A ligação foi avaliada pela formação de rosetas entre as células transfectadas e eritrócitos humanos por microscopia de fluorescência. Observamos que as células transfectadas expressando PvDBP-RII foram capazes de se ligar a eritrócitos humanos Duffy A (274±144 rosetas/25 campos) e Duffy B (356±129 rosetas/25 campos). No entanto, não foram visualizadas rosetas nos ensaios realizados com células expressando PvMSP119, PvAMA-1E, PvAMA-1DI-II e PvAMA-1DIII, indicando a ausência de ligação destas proteínas a eritrócitos humanos. Soro de camundongos imunizados com PvDBP-RII foi capaz de inibir a ligação aos eritrócitos em até 99%. Os resultados obtidos nesse trabalho demonstram que fomos capazes de desenvolver um ensaio baseado em citometria de fluxo para avaliação da ligação de proteínas a eritrócitos humanos, cujos resultados foram confirmados pelo ensaio clássico de citoaderência. No entanto, não foi possível detectar a ligação das proteínas PvMSP119 e PvAMA-1 a eritrócitos humanos. / The invasion of erythrocytes is a complex process in which the Merozoite Surface Proteins (MSPs) are responsible for initial adhesion and the P. vivax Duffy Binding Protein (PvDBP) is involved on junction formation. In addition, there are evidences that the Apical Membrane Antigen (AMA-1) plays a fundamental role on invasion; however, the exact mechanism is still being investigated. The aim of the present study was to evaluate the ability of P. vivax merozoite antigens to bind to human erythrocytes using a new flow cytometry assay and the classical cytoaherence assay. The binding assay was performed by flow cytometry using fluorescent antibody against histidine tag present on recombinant proteins based on 19 kDa C-terminal fragment of MSP1 (PvMSP119), the ectodomain (PvAMA-1E) and domains I-II and II of AMA-1 (PvAMA-1DI-II and PvAMA-1DII). The recombinant protein based on the region II of DBP (PvDBP-RII) was used as positive control and human thioredoxin as negative control. Data were expressed as mean of fluorescent intensity (MFI). The results of flow cytometry assays confirmed the binding of PvDBP-RII to human Duffy A (MFI=1997±405) and Duffy B (MFI= 5760±303) erythrocytes. However, we were not able to detect the binding of PvMSP119 (MFI=201±47), PvAMA-1E (MFI=536±99), PvAMA-1DI-II (MFI=120±12) or PvAMA-1DII (MFI=179±30). Sera from BALB/c mice immunized with PvDBP-RII inhibited binding up to 66%. These results were confirmed by classic cytoadherence assay. COS-7 cells were transfected with plasmids encoding the proteins PvDBP-RII, PvMSP119, PvAMA-1DI-II or PvAMA-1DIII fused to GFP. The transfection efficiency and expression of proteins on cell surface were confirmed by flow cytometry using polyclonal antibodies raised on mice. The binding was evaluated by the number of rosettes formed between transfected cells and human erythrocytes using fluorescent microscope. The cells expressing PvDBP-RII were able to bind Duffy A (274±144 rosettes/25 fields) and Duffy B (356±129 rosettes/25 fields) human erythrocytes. On the other hand, PvMSP119, PvAMA1E, PvAMA-1DI-II and PvAMA-1DIII failed to bind human erythrocytes and specific rosettes were not observed. Sera from immunized mice inhibited binding of PvDBP-RII up to 99%. In conclusion, we developed a binding assay using flow cytometry which can be extremely useful to evaluate the binding of proteins to erythrocytes whose results were confirmed by classic cytoadherence assays, as observed the binding of PvDBP-RII to human erythrocytes. Using both biding assays, we were not able to determine the binding of PvMSP119, nor PvAMA-1 and their domains to human erythrocytes.

Submitted by Fabíola Silva (fabiola.silva@famerp.br) on 2017-08-03T17:28:33Z No. of bitstreams: 1 adrianaadacruzfurini_tese.pdf: 7663546 bytes, checksum: 1b3a248d18a2d722dab05643a42828b2 (MD5) / Made available in DSpace on 2017-08-03T17:28:33Z (GMT). No. of bitstreams: 1 adrianaadacruzfurini_tese.pdf: 7663546 bytes, checksum: 1b3a248d18a2d722dab05643a42828b2 (MD5) Previous issue date: 2016-08-05 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPES / Introduction: Malaria is one of the mayor cause of morbidity and mortality in tropical and subtropical countries. Objectives: To evaluate the influence of genetic ancestry in the distribution of polymorphisms in genes involved in the immune response and antibody levels against proteins expressed in the merozoite stage of Plasmodium vivax. Material and Methods: To evaluated 90 patients with vivax malaria and 51 non-infected patients from Goianésia do Pará, northern Brazil. Nine single nucleotide polymorphisms (SNPs) in the genes: TNFA, IL-10 INFG were genotyped by PCR-ASO or RFLP-PCR. The genetic ancestry for three ethnic groups (African, European and American Indian) were categorized using 48 INDELs. The responses of specific antibodies against the C-terminal proteins (MSP-119) MSP-1, BPD and AMA-1 of P. vivax were determined by ELISA. Results: There were no differences in ancestry proportions in most SNPs investigated only for TNF-308A allele and European ancestry. No significant association was observed between the allele and genotype frequencies of the SNPs between the groups investigated. There was no significant difference in the levels of IgG antibodies to the studied polymorphisms. Conclusions: These results indicated that the polymorphisms in the TNFA, INFG e IL10 genes can not influence the anti-merozoites immune response of P. vivax. We discussed the immunogenetic profile involved in the humoral immune response in malaria vivax in an endemic area of the Brazilian Amazon. / Introdução: A malária é uma das maiores causas de morbidade e mortalidade em países tropicais e subtropicais. Objetivos: Avaliar a influência da ancestralidade genética na distribuição de polimorfismos em genes envolvidos na resposta imune e os níveis de anticorpos contra proteínas expressas no estágio de merozoíto do Plasmodium vivax. Material e Métodos: Foram avaliados 90 indivíduos com malária vivax e 51 não infectados de Goianésia do Pará, região Norte do Brasil. Nove polimorfismos de nucleotídeo único (SNPs) distribuídos nos genes: TNFA, INFG e IL10 foram genotipados por PCR-ASO ou PCR-RFLP. A ancestralidade genômica para os três grupos étnicos (africana, europeia e ameríndia) foi categorizada com a utilização de 48 INDELs. As respostas de anticorpos específicos contra as proteínas C-terminal (MSP-119) da MSP-1, da DBP e da AMA-1 do P. vivax foram determinadas por ELISA. Resultados: Não houveram diferenças nas proporções de ancestralidade na maioria dos SNPs investigados, apenas para o alelo TNF-308A e a ancestralidade europeia. Nenhuma associação significativa foi observada entre as frequências alélicas e genotípicas dos SNPs entre os grupos investigados. Não foi encontrada diferença significativa nos níveis de anticorpos IgG em relação aos polimorfismos estudados. Conclusões: Esses resultados ressaltam que os polimorfismos nos genes TNFA, INFG e IL10 não influenciam na resposta imune anti-merozoítos do P. vivax. Discutimos o perfil imunogenético envolvido na resposta imune humoral na malária vivax em região endêmica da Amazônia brasileira

O Plasmodium vivax é a espécie causadora de malária de maior distribuição mundial e maior prevalência nas Américas. A complexidade do ciclo de vida do parasito e sua extensa diversidade antigênica têm dificultado a obtenção de uma vacina eficaz e inferem que seja pouco provável que este objetivo seja alcançado utilizando um único antígeno. Neste contexto, a combinação de regiões imunodominantes de antígenos de um ou mais estágios do ciclo de vida do Plasmodium pode ser uma estratégia com melhor prognóstico na indução de resposta imune protetora e duradoura contra a atividade parasitária. Este trabalho avaliou a imunogenicidade, em camundongos, de uma formulação vacinal composta pela mistura dos antígenos CSP, pré-eritrocítico e AMA-1, o qual é expresso em ambos os estágios, préeritrocítico e eritrocítico assexuado. A proteína quimérica yPvCSAllFL, que contém epítopos para células B da região central (repeats) das 3 variantes alélicas PvCSP-VK210, PvCSP-VK247 e PvCSP-P. vivax-like fusionados, e a yPvAMA-1 foram expressas com sucesso em leveduras Pichia pastoris e purificadas por métodos cromatográficos para a imunização de camundongos BALB/c e C57BL/6, na presença do adjuvante Poly(I:C), agonista de TLR3. Por ELISA, foram determinados os títulos de anticorpos, as subclasses de IgG e a avidez destes pelas proteínas indutoras, administradas isoladamente ou em combinação. A resposta de anticorpos anti-yPvCSAllFL mostrou ser linhagem dependente, tendo sido observado altos títulos de anticorpos IgG (106) em C57BL/6, os quais se mantiveram elevados por até 6 meses após a última dose. Os anticorpos anti-yPvCSAllFL, predominantemente IgG1, foram capazes de reconhecer proteínas representando as 3 variantes alélicas. No geral, a coadministração dos antígenos yPvCSAllFL e yPvAMA-1 não comprometeu a resposta de anticorpos individual. Utilizando este protocolo de vacinação não foi possível detectar resposta proliferativa de células TCD3+TCD4+ ou TCD3+TCD8+ específicas após a estimulação com yPvCSAllFL. Os índices de proliferação (8,31%) e o padrão de secreção das citocinas IFN-γ, IL-2, TNF-α e IL-10, associados à yPvAMA-1, sofreram redução com a coadministração de antígenos (6,33%) e alteração, com elevação de IL-2 em detrimento das demais citocinas. Os dados gerados no estudo das formulações vacinais apresentadas neste trabalho podem ser úteis para o desenvolvimento de uma vacina anti-P. vivax, principalmente por explorarem estratégias de combinação e fusão de antígenos. / Plasmodium vivax is the species of malaria more widely distributed worldwide and with higher prevalence in the Americas. The complexity of the parasite life cycle and its extensive antigenic diversity have hampered the achievement of an effective vaccine and infer that it is unlikely that this goal will be achieved using a single antigen. In this context, the combination of immunodominant regions of antigens of one or more stages of the Plasmodium life cycle can be a strategy with better prognosis at inducing protective and durable immune responses against this parasite. Our study assessed the immunogenicity of vaccine formulations consisting of mixture of antigens CSP, pre-erythrocytic and AMA-1, which is expressed in the both stages, pre-erythrocytic and erythrocytic asexual, in mice. The chimeric protein yPvCSAllFL, which contains B-cell epitopes of the central region (repeats) of the 3 allelic variants PvCSP-VK210, PvCSP-VK247 and PvCSP-P. vivax-like fused, and the yPvAMA-1 were successfully expressed in the yeast Pichia pastoris and purified by chromatographic methods for immunization of BALB/c and C57BL/6 mice in the presence of the adjuvant Poly(I:C), a TLR3 agonist. By ELISA, we determined the titles, IgG subclasses and the avidity of the antibodies to these proteins, administered alone or in combination. The immune response to yPvCSAllFL proved to be dependent on mouse strain, having been observed high titers of IgG antibodies (106) in C57BL/6, which remained high for up to 6 months after the last dose. Anti-yPvCSAllFL antibodies, predominantly IgG1, were able to recognize proteins representing the 3 allelic variants. In general, the co-administration of yPvCSAllFL and yPvAMA-1 antigens did not compromise the individual antibodies response. Using this vaccination protocol, we could not detect cell specific proliferative responses of TCD3+TCD4+ or TCD3+TCD8+ after stimulation with yPvCSAllFL. The proliferation (8.31%) and the pattern of secretion of cytokines IFN-γ, IL-2, TNF-α and IL-10, associated with the yPvAMA-1, were reduced during the co-administration (6.33%) and compensated by the elevation of IL-2. The data generated on the study of vaccine formulations presented in this thesis may be useful for the development of a vaccine anti-P. vivax, mainly by exploiting strategies of combination and fusion of antigens.

A malária é uma das prioridades da pesquisa mundial na área de desenvolvimento de vacinas. Apesar da contínua e crescente atividade de pesquisa nessa área, ainda não existe uma vacina capaz de impedir a infecção pelo Plasmodium spp. Devido ao complexo ciclo de vida deste agente, uma formulação vacinal eficaz para a indução de uma resposta imune protetora deverá conter uma combinação de regiões imunodominantes de antígenos do parasita. Portanto, este trabalho visou caracterizar a resposta imune humoral induzida pela imunização experimental de camundongos com o Antígeno 1 de Membrana Apical (AMA-1), região C-terminal da Proteína 1 da Superfície do Merozoíto e a Proteína 3β da Superfície do Merozoíto de P. vivax, administradas isoladamente ou em combinação. As proteínas recombinantes foram purificadas por cromatografia de afinidade e por cromatografia de troca iônica, posteriormente foram analisadas por RP-HPLC confirmando o elevado nível de pureza das amostras. A imunogenicidade dessas formulações foi avaliada em duas linhagens de camundongos BALB/c e C57BL/6, e na presença de dois adjuvantes Quil A e Poly I:C. Os títulos de anticorpos IgG foram determinados por ELISA. Os camundongos C57BL/6 imunizados com a combinação dos antígenos, emulsificados em Quil A ou Poly I:C apresentaram altos títulos de anticorpos (log10>4), assim como os camundongos imunizados com os antígenos administrados individualmente. Em contraste, os camundongos BALB/c imunizados com a combinação dos antígenos apresentaram títulos de anticorpos mais baixos contra a proteína MSP119 ou contra as proteínas MSP119 e AMA-1 quando administradas na presença dos adjuvantes Quil A e Poly I:C, respectivamente. Interessantemente, observamos um aumento significativo nos títulos de anticorpos dos camundongos C57BL/6 imunizados com a combinação dos antígenos emulsificados em Poly I:C contra a proteína MSP3β. A razão entre as subclasses de IgG mostraram um perfil de reposta mista Th1/Th2, em todos os grupos testados. Os anticorpos específicos mantiveram-se elevados por 6 meses após a última imunização, mostrando que a resposta imune induzida pelas imunizações experimentais foi duradoura. Nossos dados, em conjunto, demonstram que a combinação de antígenos pode ser uma estratégia promissora de vacinação contra a malária. / Malaria is one of the priorities of global research in the area of vaccine development. In spite of the continuing and growing research activity in this area, there is still no vaccine to prevent infection by Plasmodium spp. Due to the complex life cycle of this agent, an effective vaccine formulation to elicit protective immune responses should contain a combination of immunodominant regions of parasite antigens. Therefore, this study aimed at characterizing the humoral immune response induced by experimental immunization of mice with Apical Membrane Antigen 1 (AMA-1), C-terminal region of the Merozoite Surface Protein 1 and Merozoite Surface Protein 3β of P. vivax, provided either alone or as a combination. The recombinant proteins were purified by affinity and ion exchange chromatography, subsequently were analyzed by RP-HPLC to confirm the high purity of the samples. The immunogenicity of these formulations was evaluated in BALB/c and C57BL/6 mice, administered in the presence of two different adjuvants, Quil A or Poly I:C. The humoral immune response was measured by IgG antibody titers using ELISA. C57BL/6 mice immunized with the recombinant antigen combination in the presence of Quil A or Poly I:C adjuvants showed high antibody titers (log10>4) similar to mice inject with a single antigen alone. In contrast, BALB/c mice immunized with the recombinant antigen combination had lower antibody titers to MSP119 or to MSP119 and AMA-1 when administered in the presence of Quil A or Poly I:C adjuvants, respectively. Interestingly, we observed a significant increased in the antibody titers of the C57BL/6 mice receiving the combination of antigens against MSP3β protein in Poly I:C. The ratio between the IgG subclasses profile showed a mixed Th1/Th2 response in all groups tested. Specific antibodies were still high six months after the last immunizing dose indicating a long lived immune response. Together, our data show that the combination of antigens may be an effective strategy for immunization against malaria.

A invasão de eritrócitos por merozoítas de Plasmodium é um processo bastante complexo em que várias proteínas do parasita interagem com receptores presentes na célula hospedeira. É nossa hipótese que o Antígeno 1 de Membrana Apical (AMA-1) e a Proteína 1 da Superfície do Merozoíta (MSP1) estejam envolvidas na adesão ao eritrócito, no momento da invasão. Sendo assim, o objetivo deste estudo foi avaliar a capacidade de ligação de proteínas de merozoítas de P. vivax a eritrócitos humanos utilizando um novo ensaio de citometria de fluxo e o clássico ensaio de citoaderência. Para tanto, a ligação das proteínas recombinantes correspondentes à região C-terminal de 19 kDa da MSP1 (PvMSP119), ao ectodomínio (PvAMA-1E) e aos domínios I-II e II de AMA-1 (PvAMA-1DI-II e PvAMA-1DII) foi avaliada por citometria de fluxo utilizando anticorpo fluorescente contra cauda de histidina. A proteína recombinante baseada na região II da Proteína Ligante de Duffy (PvDBP-RII) foi utilizada como controle positivo e a tioredoxina humana como controle negativo. Os dados foram expressos pela média da intensidade de fluorescência (MIF). Os resultados dos ensaios de citometria de fluxo confirmaram a ligação de PvDBP-RII a eritrocitos Duffy A (MIF=1997±405) e Duffy B (MIF= 5760±303). No entanto, não foi possível detectar a ligação de PvMSP119 (MIF=201±47), de PvAMA-1E (MIF=536±99) e dos domínios PvAMA- 1DI-II (MIF=120±12) e PvAMA-1DII (MIF=179±30). Soro policlonal de camundongos BALB/c imunizados com PvDBP-RII foi capaz de inibir a ligação da proteína aos eritrócitos em até 66%. Tais resultados foram confirmados pelo ensaio clássico de citoaderência. Para tanto, células COS-7 foram transfectadas com plasmídeos recombinantes codificando as proteínas PvDBPRII, PvMSP119, PvAMA-1DI-II e PvAMA-1DIII em fusão com GFP. A eficiência de transfecção e a expressão destas proteínas na superfície das células foram confirmadas por citometria de fluxo, utilizando anticorpos policlonais produzidos em camundongos. A ligação foi avaliada pela formação de rosetas entre as células transfectadas e eritrócitos humanos por microscopia de fluorescência. Observamos que as células transfectadas expressando PvDBP-RII foram capazes de se ligar a eritrócitos humanos Duffy A (274±144 rosetas/25 campos) e Duffy B (356±129 rosetas/25 campos). No entanto, não foram visualizadas rosetas nos ensaios realizados com células expressando PvMSP119, PvAMA-1E, PvAMA-1DI-II e PvAMA-1DIII, indicando a ausência de ligação destas proteínas a eritrócitos humanos. Soro de camundongos imunizados com PvDBP-RII foi capaz de inibir a ligação aos eritrócitos em até 99%. Os resultados obtidos nesse trabalho demonstram que fomos capazes de desenvolver um ensaio baseado em citometria de fluxo para avaliação da ligação de proteínas a eritrócitos humanos, cujos resultados foram confirmados pelo ensaio clássico de citoaderência. No entanto, não foi possível detectar a ligação das proteínas PvMSP119 e PvAMA-1 a eritrócitos humanos. / The invasion of erythrocytes is a complex process in which the Merozoite Surface Proteins (MSPs) are responsible for initial adhesion and the P. vivax Duffy Binding Protein (PvDBP) is involved on junction formation. In addition, there are evidences that the Apical Membrane Antigen (AMA-1) plays a fundamental role on invasion; however, the exact mechanism is still being investigated. The aim of the present study was to evaluate the ability of P. vivax merozoite antigens to bind to human erythrocytes using a new flow cytometry assay and the classical cytoaherence assay. The binding assay was performed by flow cytometry using fluorescent antibody against histidine tag present on recombinant proteins based on 19 kDa C-terminal fragment of MSP1 (PvMSP119), the ectodomain (PvAMA-1E) and domains I-II and II of AMA-1 (PvAMA-1DI-II and PvAMA-1DII). The recombinant protein based on the region II of DBP (PvDBP-RII) was used as positive control and human thioredoxin as negative control. Data were expressed as mean of fluorescent intensity (MFI). The results of flow cytometry assays confirmed the binding of PvDBP-RII to human Duffy A (MFI=1997±405) and Duffy B (MFI= 5760±303) erythrocytes. However, we were not able to detect the binding of PvMSP119 (MFI=201±47), PvAMA-1E (MFI=536±99), PvAMA-1DI-II (MFI=120±12) or PvAMA-1DII (MFI=179±30). Sera from BALB/c mice immunized with PvDBP-RII inhibited binding up to 66%. These results were confirmed by classic cytoadherence assay. COS-7 cells were transfected with plasmids encoding the proteins PvDBP-RII, PvMSP119, PvAMA-1DI-II or PvAMA-1DIII fused to GFP. The transfection efficiency and expression of proteins on cell surface were confirmed by flow cytometry using polyclonal antibodies raised on mice. The binding was evaluated by the number of rosettes formed between transfected cells and human erythrocytes using fluorescent microscope. The cells expressing PvDBP-RII were able to bind Duffy A (274±144 rosettes/25 fields) and Duffy B (356±129 rosettes/25 fields) human erythrocytes. On the other hand, PvMSP119, PvAMA1E, PvAMA-1DI-II and PvAMA-1DIII failed to bind human erythrocytes and specific rosettes were not observed. Sera from immunized mice inhibited binding of PvDBP-RII up to 99%. In conclusion, we developed a binding assay using flow cytometry which can be extremely useful to evaluate the binding of proteins to erythrocytes whose results were confirmed by classic cytoadherence assays, as observed the binding of PvDBP-RII to human erythrocytes. Using both biding assays, we were not able to determine the binding of PvMSP119, nor PvAMA-1 and their domains to human erythrocytes.

Orientador: Fabio Trindade Maranhão Costa / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Biologia / Made available in DSpace on 2018-08-16T04:27:14Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Carvalho_BrunaOliveirae_D.pdf: 26161582 bytes, checksum: 03a823d75454c98764eb80bc3c4a356d (MD5) Previous issue date: 2010 / Resumo: Malária vivax foi por muito tempo considerada uma infecção benigna, porém, complicações frequentes nas infecções por P. falciparum, como a malária cerebral, síndrome respiratória aguda (ARDS), disfunção hepática, trombocitopenia grave e baixo peso ao nascer devido à infecção placentária, também têm sido observadas em pacientes infectados por P. vivax. Na malária falciparum, estes sintomas estão associados à adesão de eritrócitos infectados por P. falciparum (Pf-IE) que se ligam a diversos receptores do hospedeiro, incluindo CD36, ICAM-1 e CSA. No entanto, não há evidência direta do seqüestro de eritrócitos infectados por P. vivax (Pv-IE) e uma possível capacidade citoadesiva permanecia por ser demonstrada. Pv-IE coletados de pacientes da Amazônia brasileira foram enriquecidos por gradiente de Percoll ® e a capacidade de citoadesão parasitária foi testada em um grupo de células que expressam receptores endoteliais sabidamente envolvidos na citoadesão de P. falciparum, em condições estáticas e em um sistema que mimetiza o fluxo sanguíneo. Mostramos que Pv-IE citoaderem sob condições estáticas e de fluxo, embora em níveis cerca de 10 vezes inferiores aos observado para P. falciparum. Demonstramos ainda que a citoadesão de P. vivax pode ser mediada por membros da família VIR, proteínas expressas na superfície de eritrócitos infectados e codificadas por uma superfamília de genes variantes (vir). Estes dados abrem perspectivas para uma melhor compreensão do fenômeno patológico relacionado com a malária vivax grave incluindo a descoberta de ligantes parasitários e receptores do hospedeiro / Abstract: Vivax malaria has been considered for a long time a benign infection; however severe complications, as observed in P. falciparum, such as cerebral malaria, acute respiratory distress syndrome (ARDS), liver dysfunction, severe thrombocytopenia and low birth weight due placental infection have also been reported worldwide for P. vivax-infected patients. In falciparum malaria, these symptoms are associated to sequestration of P. falciparum-infected erythrocytes (Pf-IE) that bind to several host receptors, including CD36, ICAM-1 and CSA. Nonetheless, direct evidence of P. vivax-infected erythrocytes (Pv-IE) sequestration is missing and binding analyzes of this species is lacking. Pv-IE obtained from patients in the Brazilian Amazon were enriched by Percoll® gradient and parasite adherence was tested to a panel of cells expressing endothelial receptors known to mediate cytoadhesion of P. falciparum, in static and flow conditions. Here we show that mature Pv-IE cytoadhere both under static and flow conditions, albeit at levels about 10-fold lower than those observed for P. falciparum. We further demonstrate that cytoadhesion by P. vivax was in part mediated by members of the VIR family, parasite-derived proteins expressed at the infected erythrocyte surface and encoded by a superfamily of variant genes (vir). These data open perspectives for a better understanding of the pathological phenomenon related to severe P. vivax malaria, including the discovery of novel parasite ligand(s) and host receptor(s) / Doutorado / Imunologia / Doutor em Genetica e Biologia Molecular

Submitted by JÚLIO HEBER SILVA (julioheber@yahoo.com.br) on 2016-12-07T18:56:59Z No. of bitstreams: 2 Dissertação - Taizy Leda Tavares - 2016.pdf: 1902946 bytes, checksum: dc7d3e16c692d2980b305fcdf07c397f (MD5) license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) / Approved for entry into archive by Jaqueline Silva (jtas29@gmail.com) on 2016-12-13T15:41:24Z (GMT) No. of bitstreams: 2 Dissertação - Taizy Leda Tavares - 2016.pdf: 1902946 bytes, checksum: dc7d3e16c692d2980b305fcdf07c397f (MD5) license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) / Made available in DSpace on 2016-12-13T15:41:25Z (GMT). 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Primarily, we track the P. falciparum proteome in search of proteins that presented predicted epitopes and were orthologs between species P. vivax and the species of malaria rodents, P. yoelli. The similarity between proteins and epitopes of the three species was quantified for excluding those that exhibited low similarity. Among this proteins, we sought in the literature which had been extensively studied and / or whether they had been vaccine candidates in previous research. For proteins that had been little studied or not evaluated, the prediction of B and T lymphocytes epitopes. Were thus identified 357 proteins of P. falciparum with predicted epitopes, among which 270 have orthologs in P. vivax and P. yoelli. Of these, fifty proteins were found to be highly similar between the three species under study, and 12 had little or no previous study. These 12 proteins were examined to Immunology Epitope Database program (IEDB) in order to implement the prediction of epitopes. Through a combinatorial analysis of the different immunoinformatics prediction methods, 7 proteins were selected as vaccine candidates, based on their function and / or location, such as export protein (EXP1), proteins expressed on the surface of the membrane (SERA) or transmembrane domain (MAEBL), or participate in processes essential for the survival of the parasite (CLAG). These proteins may be evaluated in the future biological assay constituents such as antigens in a vaccine against P. vivax parasite. / A malária é uma doença parasitária causada por protozoários do gênero Plasmodium. Em 2014 foram registrados 214 milhões de novos casos mundiais com aproximadamente 480.000 óbitos. O Brasil é responsável por cerca de metade dos casos de malária que ocorrem nas Américas, onde o principal agente etiológico é P. vivax. A ausência de vacinas eficazes contra parasitos de malária representa um sério obstáculo ao controle da doença. Nesse contexto, o presente trabalho identificou peptídeos que possam ser candidatos ao desenvolvimento de uma vacina contra P. vivax, através de uma estratégia de imunoinformática denominada de Vacinologia Reversa (VR). Primariamente, rastreamos o proteoma de P. falciparum em busca de proteínas que apresentassem epítopos preditos e fossem ortólogas entre as espécies P. vivax e a espécie de malária de roedores P. yoelli. A similaridade entre as proteínas e os epítopos das três espécies foi quantificada, visando excluir aquelas que exibissem baixa similaridade. Entre as proteínas restantes, buscamos na literatura quais já haviam sido extensivamente estudadas e/ou se já haviam sido candidatas vacinais em pesquisas anteriores. Para as proteínas que haviam sido pouco estudadas ou não avaliadas, foi realizada a predição de epítopos de linfócitos B e T. Foram assim identificadas 357 proteínas de P. falciparum com epítopos previstos, entre as quais, 270 possuíam ortólogos em P. vivax e P. yoelli. Destas, cinquenta proteínas revelaram ser altamente similares entre as três espécies em estudo, e 12 tinham poucos ou nenhum estudo anterior. Essas 12 proteínas foram submetidas ao programa Imunology Epitope Database (IEDB) no intuito de realizar a previsão de epítopos. Através de uma análise combinatória entre os diferentes métodos imunoinformáticos de previsão, 7 proteínas foram selecionadas como candidatas vacinais, com base em suas funções e/ou localização, como a proteína exportada (EXP1), proteínas expressas na superfície da membrana (SERA) ou com domínio transmembrana (MAEBL), ou ainda participam de processos essenciais para a sobrevivência do parasito (CLAG). Estas proteínas poderão ser avaliadas no futuro em ensaios biológicos como antígenos constituintes de uma vacina contra o parasito P. vivax.