A esquistossomose representa um grande problema de saúde pública em regiões tropicais, negligenciado pelas empresas farmacêuticas. Três genes foram selecionados a partir do transcriptoma do S. mansoni para serem caracterizados molecularmente e testados como vacinas. O gene da Carboxipeptidase apresentou altos níveis de transcrição no estágio de cercária e uma variável expressão protéica nos estágios intra-hospedeiros. A proteína recombinante renaturada apresentou baixa atividade. O gene da Esfingomielinase apresentou alto nível transcricional em ovos, sendo expresso em todos os estágios exceto em esquistossômulos de 7 dias e fêmeas. O gene da Fosfatase Alcalina apresentou elevada transcrição em cercária, mas a expressão da proteína se eleva somente no estágio de esquistossômulo. A imunização de camundongos com cada uma das três proteínas recombinantes expressas em E. coli não levou à redução da carga parasitária após desafio. Estes resultados demonstram que diversas características de um antígeno são necessárias para que este seja um bom candidato vacinal. / Schistosomiasis is a major public health problem in tropical areas and neglected by most of the pharmaceutical companies. Three genes were selected from S. mansoni transcriptome to be molecularly characterized and tested as vaccines. The Carboxypeptidase gene showed high transcription levels in cercariae stage and a variable protein expression in intra-host stages. The refolded recombinant protein showed limited activity. The Sphingomyelinase gene showed the highest level of transcriptional activity in the egg stage and the protein is expressed in all stages but 7-day old schistosomula and females. The Alkaline Phosphatase gene showed a high transcriptional activity in cercariae stage with most of the mRNA being translated into protein as soon as it penetrates its definitive host. Immunization of mice with each of the three proteins did not show reduction in worm burden recovery after challenge. These results demonstrate that several characteristics of an antigen are important for it to be considered a good vaccine candidate.

A leptospirose é uma doença bacteriana infectocontagiosa, de curso agudo ou crônico, causada por espiroquetas do gênero Leptospira, de caráter zoonótico e cosmopolita que acomete o homem e os animais domésticos e silvestres. Pode ser transmitida de forma direta pelo contato com os fluidos contendo leptospiras, através das vias transplacentária e hematogênica, genital e o ato de mamar; ou de forma indireta pelo contato com ambiente contaminado com leptospiras. O conhecimento da gravidade da infecção, da distribuição geográfica, dos fatores de risco e das estirpes circulantes é de extrema importância para o estabelecimento da epidemiologia e o aprimoramento de medidas preventivas e diagnósticas. Neste estudo, avaliou-se a utilização de proteínas recombinantes de Leptospira spp. como antígenos no desenvolvimento de um teste rápido baseado em ensaio imunocromatográfico do tipo dipstick, como método diagnóstico da leptospirose animal. Foram selecionadas 11 proteínas recombinantes como candidatos a antígenos. As proteínas recombinantes purificadas foram avaliadas na detecção de anticorpos específicos por Western-blotting e ELISA. Somente a LipL32 apresentou reatividade com os soros positivos para leptospirose. Dois testes imunocromatográficos, utilizando a proteína LipL32, foram desenvolvidos. Um teste tipo I utilizando a proteína LipL32 conjugada ao ouro coloidal e outro tipo III com o ouro coloidal conjugado a proteína A e a LipL32 na linha teste. Em ambos as linhas teste e controle reagiram, demonstrando que os testes estão funcionando. O teste tipo I realizado manualmente mostrou resultados satisfatórios para os soros bovinos e soro hiperimune de coelho. O tipo III mostrou reatividade para as amostras de soro bovino, equino, coelho e cão. Quando se aplicou este dois testes em máquinas automatizadas não foi possível detectar a linha teste, provavelmente devido a necessidade de nova padronização de todos os parâmetros do método. / Leptospirosis is an infectious bacterial disease of acute or chronic course, caused by spirochetes of the genus Leptospira, with zoonotic and cosmopolitan character, which affects humans, wild and domestic animals. It can be transmitted directly by contact with fluids containing leptospires through placental, hematogenous and genital routes and through the act of breastfeeding; or indirectly by contact with an environment contaminated with leptospires. Acquiring knowledge about the infection severity, the geographical distribution, the risk factors, and the circulating strains is of utmost importance to stablish the epidemiology and to improve preventive and diagnostic measures. In this study, recombinant proteins of Leptospira spp. were evaluated as antigens in the development of a rapid immunochromatographic assay based on the type dipsticks a method of diagnosing animal leptospirosis. 11 recombinant proteins were selected as candidate antigens. The purified recombinant proteins were evaluated in the detection of specific antibodies by Western blotting and ELISA. Only the LipL32 protein showed reactivity with positive sera for leptospirosis. Two immunochromatographic tests, using LipL32 protein, have been developed: a type I test using the LipL32 protein conjugated to colloidal gold and another, type III with colloidal gold conjugated to protein A and LipL32 in the test line. In both assays the test lines and the control lines reacted, showing that the methods are working. The type I test performed manually showed satisfactory results for bovine and hyperimmune rabbit sera. The type III test showed reactivity for bovine, horse, rabbit and dog sera. When these two tests were applied in automated machinery, it has not been possible to detect the line test, probably due to the need for further standardization of all method parameters.

Bacillus subtilis é uma alternativa ao emprego de Escherichia coli para a produção de proteínas recombinantes. O principal entrave à utilização de B.subtilis para esse fim é a baixa disponibilidade de sistemas de expressão. Nesse trabalho, testamos diferentes plasmídeos e promotores com o objetivo de desenvolver sistemas de expressão heteróloga eficientes. Ao fim do trabalho, propomos dois novos sistemas de expressão baseados do arcabouço do plasmídeo pMTL500E e nos promotores dos genes cdd e gsiB, ambos de B.subtilis. Os dois plasmídeos construídos apresentam expressão constitutiva e demonstraram desempenho superior no tocante à produção de proteínas heterólogas quando comparados ao único sistema comercialmente disponível, conhecido como pHT01. Em uma segunda parte do trabalho, propomos a utilização de Listeria innocua como veículo de entrega para antígenos vacinais. Por meio de ensaios ex-vivo e in vivo, demonstramos que essa bactéria possui potencial promissor para aplicações vacinais, inclusive quando comparada ao bem estabelecido B.subtilis. / Bacillus subtilis is an alternative to the use of Escherichia coli for the production of recombinant proteins. The main bottleneck to the use of B. subtilis for this purpose is the low availability of expression systems. In this study, we evaluated different plasmids and promoters with the aim of developing efficient heterologous expression systems. At the end of this work, we propose two new expression systems based on plasmid pMTL500E and the promoters from cdd and gsiB genes, both of them from B.subtilis. The two plasmids constructed exhibit constitutive expression and demonstrated superior performance regarding the production of heterologous proteins compared to the unique commercially available system, which is known as pHT01. In a second part of the work, we propose the use of Listeria innocua as a delivery vehicle for vaccine antigens. After ex-vivo and in-vivo experiments, we demonstrated that this bacterium has a promising potential for vaccine applications, even when compared to well established B.subtilis.

A esquistossomose representa um grande problema de saúde pública em regiões tropicais, negligenciado pelas empresas farmacêuticas. Três genes foram selecionados a partir do transcriptoma do S. mansoni para serem caracterizados molecularmente e testados como vacinas. O gene da Carboxipeptidase apresentou altos níveis de transcrição no estágio de cercária e uma variável expressão protéica nos estágios intra-hospedeiros. A proteína recombinante renaturada apresentou baixa atividade. O gene da Esfingomielinase apresentou alto nível transcricional em ovos, sendo expresso em todos os estágios exceto em esquistossômulos de 7 dias e fêmeas. O gene da Fosfatase Alcalina apresentou elevada transcrição em cercária, mas a expressão da proteína se eleva somente no estágio de esquistossômulo. A imunização de camundongos com cada uma das três proteínas recombinantes expressas em E. coli não levou à redução da carga parasitária após desafio. Estes resultados demonstram que diversas características de um antígeno são necessárias para que este seja um bom candidato vacinal. / Schistosomiasis is a major public health problem in tropical areas and neglected by most of the pharmaceutical companies. Three genes were selected from S. mansoni transcriptome to be molecularly characterized and tested as vaccines. The Carboxypeptidase gene showed high transcription levels in cercariae stage and a variable protein expression in intra-host stages. The refolded recombinant protein showed limited activity. The Sphingomyelinase gene showed the highest level of transcriptional activity in the egg stage and the protein is expressed in all stages but 7-day old schistosomula and females. The Alkaline Phosphatase gene showed a high transcriptional activity in cercariae stage with most of the mRNA being translated into protein as soon as it penetrates its definitive host. Immunization of mice with each of the three proteins did not show reduction in worm burden recovery after challenge. These results demonstrate that several characteristics of an antigen are important for it to be considered a good vaccine candidate.

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O sequenciamento genômico da L. interrogans sorovar Copenhageni e os avanços das análises bioinformáticas permitiram a identificação de seis novos candidatos vacinais. Esses genes de Leptospira foram submetidos a ensaios de conservação do DNA genômico, RNA mensageiro e proteína nativa correspondente em doze sorovares de Leptospira, nos quais o gene LIC11469 foi o mais conservado. As proteínas recombinantes rLIC11469 e rLIC11030 foram purificadas por cromatografia de afinidade a metal, e submetidas a ensaio de dicroísmo circular. Em ensaios de localização celular pudemos observar a presença das proteínas nativas correspondentes na membrana externa de Leptospira. Ensaios de adesão mostraram a ligação da proteína rLIC11469 à laminina e ao plasminogênio. Ensaios de imunização e desafio demonstraram que a proteína rLIC11030 conferiu proteção contra infecção letal de L. interrogans em hamsters. Ambas as proteínas apresentaram reatividade com anticorpos presentes em soros de pacientes com leptospirose, sugerindo sua expressão durante a infecção. / The genomic sequencing of the L. interrogans serovar Copenhageni and the advances of bioinformatics analysis allowed the identification of six new vaccine candidates. These genes were subjected to genomic DNA, mRNA and native protein conservation assays in twelve serovars from Leptospira, and the gene LIC11469 was the most conserved among these serovars. The recombinant proteins rLIC11469 and rLIC11030 were purified by metal affinity chromatography, and subjected to circular dichroism. Through cellular localization assays we could observe the presence of the corresponding native proteins on the outer membrane of Leptospira. In adhesion assays, the protein rLIC11469 showed binding to laminin and plasminogen. Immunization and challenge assays showed that the protein rLIC11030 afforded protection against lethal leptospiral inoculation in hamsters. Both proteins showed reactivity against sera of patients diagnosed with leptospirosis, suggesting that these proteins are probably expressed during infection.

Streptococcus pneumoniae é um importante agente causador de pneumonia, meningite e septicemia. O alto custo e a cobertura limitada da vacina conjugada atual reforçam a necessidade de se desenvolver uma vacina mais abrangente e acessível. A proteína de superfície de pneumococo A (PspA) é imunogênica e protetora em modelos animais; porém, devido à sua diversidade - há 6 clados e 3 famílias de PspA - uma vacina baseada em PspA deverá incluir fragmentos das duas famílias prevalentes (1 e 2). Neste estudo, foram produzidos fragmentos contendo a região N-terminal de PspA das famílias 1 e 2, e proteínas híbridas - contendo fusões destes fragmentos. Os anticorpos gerados contra os híbridos reconheceram PspAs nativas das duas famílias, foram capazes de se ligar a bactérias íntegras, e de aumentar a deposição de complemento em sua superfície. Finalmente, a imunização de camundongos com os híbridos foi capaz de proteger contra desafio com pneumococos contendo PspAs diversas, mostrando que estes seriam candidatos promissores na composição de uma vacina anti-pneumocócica. / Streptococcus pneumoniae is an important cause of pneumonia, meningitis and septicaemia. The high cost and limited coverage of the available conjugate vaccine reinforce the need for cost effective strategies, with broader coverage. Pneumococcal Surface Protein A (PspA) is immunogenic and protective in animal models; however, due to its diversity - there are six clades and threee families of PspA - a PspA based vaccine should include fragments of each major family (1 and 2). In the present study, we have produced fragments of the N-terminal region of PspAs families 1 and 2, and hybrid proteins - containing fusions of these fragments. Sera made against the hybrids induced antibodies that recognized PspAs from both families; these sera were also able to bind pneumococcal strains bearing diverse PspAs, and to increase complement deposition on their surface. Finally, immunization of mice with PspA hybrids was protective against challenge with pneumococci bearing diverse PspAs, showing that these hybrids should constitute promising candidates in an anti-pneumococcal vaccine.

Abstract not available

Abstract not available

Thesis (Ph.D.)--Baylor University, 2005. / Includes bibliographical references (p. 145-157).