Submitted by Allison Andrade (allisonandrade.13@hotmail.com) on 2016-03-21T14:49:59Z No. of bitstreams: 1 NÃO AUTORIZADO (Dissertação - Yury Oliveira Chaves).pdf: 2946397 bytes, checksum: 617c45e456c2a50064426a77318221ef (MD5) / Approved for entry into archive by Divisão de Documentação/BC Biblioteca Central (ddbc@ufam.edu.br) on 2016-03-21T15:47:15Z (GMT) No. of bitstreams: 1 NÃO AUTORIZADO (Dissertação - Yury Oliveira Chaves).pdf: 2946397 bytes, checksum: 617c45e456c2a50064426a77318221ef (MD5) / Approved for entry into archive by Divisão de Documentação/BC Biblioteca Central (ddbc@ufam.edu.br) on 2016-03-21T15:49:42Z (GMT) No. of bitstreams: 1 NÃO AUTORIZADO (Dissertação - Yury Oliveira Chaves).pdf: 2946397 bytes, checksum: 617c45e456c2a50064426a77318221ef (MD5) / Made available in DSpace on 2016-03-21T15:49:42Z (GMT). No. of bitstreams: 1 NÃO AUTORIZADO (Dissertação - Yury Oliveira Chaves).pdf: 2946397 bytes, checksum: 617c45e456c2a50064426a77318221ef (MD5) Previous issue date: 2013-08-27 / CAPES - Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / The innate immune response in the acute phase of malaria results in an immune state that is profoundly altered can protect the host against a grave form of disease. The aim of this study was to evaluate the dynamics of cellular subpopulations of T lymphocytes (CD3+CD4+ e CD3+CD8+), B lymphocytes (CD5+CD19+ e CD5-CD19+) , NK (CD3+CD16+CD56+ e CD16+CD56+) and regulatory T cells ((CD4+CD25+FoxP3+) in patients infected with Plasmodium vivax according to exposure criteria provided malaria and hemoglobin and platelets. During May and November (2012) Peripheral blood samples from patients infected exclusively by P. vivax with uncomplicated malaria were separated into: Group 1 (Primo-infected), Group 2 (Last infection <7 months) and Group 3 (Last infection over 1 year). Mixed infections and co-infections with dengue were excluded by PCR. The expression of adhesion molecules (CD31 and CD54) molecule and memory (CD45RO) and cytokines IL-2, IL-4, IL-6, IL-10, IL-17, TNF-α and IFN-Ɣ, were analyzed by Flow Cytometry. Hematological data showed that patients with vivax malaria had decreased percentages of lymphocytes (p <0.0001) compared to controls. Of the seventy-one patients, 36 were Primo infected; 16 had malaria <7 months and 19 for 1 more year. We observed significant differences in immunophenotyping in relation to the malaria patients recent (<7 months) relative to other features. These patients showed decreased amount of B1 lymphocytes (p=0.042) and T-CD8-CD69 (p=0.027). Was also noted Thrombocytopenia in patients infected with cousin directly proportional correlation with the subpopulations of activated CD4 and CD8 expression and PECAM-1 in CD8 T-lymphocytes. Marked differences in cytokine profile could be observed with cytokines TNF-α compared with IL-10 and IL-6 and the reduction in the number of some lymphocyte subpopulations in patients whose last malaria occurred <7 months. These results would indicate immunocompensation of the immune response against severe disease in these individuals with recent history malaria, and the state is not immune from the Primo-infected patients could contribute to the change in platelet count behaving as a risk factor for the development of thrombocytopenia in malaria. / A resposta imune inata na fase aguda da malária resulta em um estado imunológico que é profundamente alterado podendo proteger o hospedeiro contra uma forma grave da doença. O objetivo deste estudo foi avaliar a dinâmica celular das subpopulações de Linfócitos T (CD3+CD4+ e CD3+CD8+), Linfócitos B (CD5+CD19+ e CD5-CD19+) , NK (CD3+CD16+CD56+ e CD16+CD56+) e células T reguladoras (CD4+CD25+FoxP3+) em pacientes infectados pelo Plasmodium vivax segundo critérios de exposição previa de malária e níveis de hemoglobina e plaqueta. Durante maio e novembro (2012), amostras de sangue periférico de pacientes infectados exclusivamente pelo P. vivax com malária não complicada foram separadas em: Grupo 1 (Primo-infectado); Grupo 2 (Última infecção < 7 meses) e Grupo 3 (Última infecção mais de 7 meses). Infecções mistas e co-infecções com dengue foram excluídas por PCR. A expressão moléculas de Adesão (CD31 e CD54) e molécula de memória (CD45RO e as citocinas IL-2, IL-4, IL-6, IL-10, IL-17, TNF-α e IFN-Ɣ, foram analisadas por Citometria de Fluxo. Os dados hematológicos mostraram que os pacientes com malária vivax apresentaram diminuídas as porcentagens de linfócitos (p <0.0001) em relação aos controles. Dos setenta e um pacientes, 36 foram Primo infectado; 16 tiveram malária < 7 meses e 19 há mais 1 ano. Foi observado diferenças significativas nas imunofenotipagens em relação ao aos pacientes com malária Recente (< 7 meses) em relação aos outros históricos. Esses pacientes apresentaram diminuídas quantidade de Linfócitos B1 (p=0.042) e T-CD8-CD69 (p=0.027).Foi também observada a Plaquetopenia acentuada nos pacientes primo infectados com correlação diretamente proporcional com as subpopulações de CD4 e CD8 ativados e expressão PECAM-1 em linfócitos T-CD8. Diferenças acentuadas no perfil de citocinas puderam de ser observadas com as citocinas TNF-α em relação com IL-10 e IL-6 e a redução no numero de algumas subpopulações linfocitárias nos pacientes cuja ultima malária ocorreu < 7 meses Estes resultados seriam indicativos de imunocompensação da resposta imune contra formas graves da doença nestes indivíduos com historia recente de malária, e o estado não imune de pacientes do Primo infectadopoderia contribuir para a alteração da contagem de plaquetas comportando-se como um fator de risco para o desenvolvimento de Plaquetopenia na malária.

African trypanosomes are unicellular parasites that cause nagana and sleeping sickness in livestock and man, respectively. The major pathogens for the animal disease include Trypanosoma vivax, T. congolense, and T. brucei brucei, whereas T. b. gambiense and T. b. rhodesiense are responsible for human infections. Given that the bloodstream form (BSF) of African trypanosomes is exclusively extracellular, its cell surface forms a critical boundary with the host environment. The cell surface of the BSF African trypanosomes is covered by a dense coat of immunogenic variant surface glycoproteins (VSGs). This surface protein acts as an impenetrable shield that protects the cells from host immune factors and is also involved in antibody clearance and antigenic variation, which collectively ensure that the parasite stays ahead of the host immune system. Gene expression in T. brucei is markedly different from other eukaryotes: most genes are transcribed as long polycistronic units, processed by trans-splicing a 39-nucleotide mini exon at the 5′ and polyadenylation at the 3′ ends of individual genes to generate the mature mRNA. Therefore, gene expression in T. brucei is regulated post-transcriptionally, mainly by the action of RNA binding proteins (RBPs) and conserved elements in the 3′ untranslated regions (UTR) of transcripts. The expression of VSGs is highly regulated, and only a single VSG gene is expressed at a time from one of the ~15 subtelomeric domains termed bloodstream expression sites (BES). When cells are engineered to simultaneously express two VSGs, the total VSG mRNA do not exceed the wild type amounts. This suggests that a robust VSG mRNA balancing mechanism exists in T. brucei. The present study uses inducible and constitutive expression of ectopic VSG genes to show that the endogenous VSG mRNA is regulated only if the second VSG is properly targeted to the ER. Additionally, the endogenous VSG mRNA response is triggered when high amounts of the GFP reporter with a VSG 3′UTR is targeted to the ER. Further evidence that non-VSG ER import signals can efficiently target VSGs to the ER is presented. This study suggests that a robust trans-regulation of the VSG mRNA is elicited at the ER through a feedback loop to keep the VSG transcripts in check and avoid overshooting the secretory pathway capacity. Further, it was shown that induction of expression of the T. vivax VSG ILDat1.2 in T. brucei causes a dual cell cycle arrest, with concomitant upregulation of the protein associated with differentiation (PAD1) expression. It could be shown that T. vivax VSG ILDat1.2 can only be sufficiently expressed in T. brucei after replacing its native GPI signal peptide with that of a T. brucei VSG. Taken together, these data indicate that inefficient VSG GPI anchoring and expression of low levels of the VSG protein can trigger differentiation from slender BSF to stumpy forms. However, a second T. vivax VSG, ILDat2.1, is not expressed in T. brucei even after similar modifications to its GPI signals. An X-ray crystallography approach was utilized to solve the N-terminal domain (NTD) structure of VSG ILDat1.2. This is first structure of a non-T. brucei VSG, and the first of a surface protein of T. vivax to be solved. VSG ILDat1.2 NTD maintains the three-helical bundle scaffold conserved in T. brucei surface proteins. However, it is likely that there are variations in the architecture of the membrane proximal region of the ILDat1.2 NTD and its CTD from T. brucei VSGs. The tractable T. brucei system is presented as a model that can be used to study surface proteins of related trypanosome species, thus creating avenues for further characterization of trypanosome surface coats. / Afrikanische Trypanosomen sind einzellige Parasiten, die Nagana in Nutzvieh und die Schlafkrankheit im Menschen verursachen. Zu den Hauptverursachern der Tierkrankheit gehören Trypanosoma vivax, T. congolense und T. brucei brucei, während T. b. gambiense und T. b. rhodesiense für Infektionen im Menschen verantwortlich sind. Da die Blutstromform (BSF) der afrikanischen Trypanosomen rein extrazellulär vorkommt, bildet die Zelloberfläche eine kritische Grenzregion mit der Wirtsumgebung. Die Zelloberoberfläche der BSF afrikanischer Trypanosomen ist mit einem dichten Mantel an immunogenen variablen Oberflächenglykoproteinen (variant surface glycoprotein, VSG) umgeben. Dieses Oberflächenprotein dient als Barriere zum Schutz gegen Faktoren des Wirtsimmunsystems und spielt ebenfalls eine Rolle in Antikörper-Clearance und antigener Variation, welche gemeinsam dafür sorgen, dass der Parasit dem Wirtsimmunsystem stets einen Schritt voraus bleibt. Die Genexpression von T. brucei weist dezidierte Unterschiede im Vergleich zu anderen Eukaryoten auf: Die meisten Gene werden als lange polyzystronische Einheiten transkribiert, die durch trans-Splicing eines Miniexons aus 39 Nukleotiden am 5′ und Polyadenylierung am 3′ Ende der individuellen Gene prozessiert wird. Daher wird die Genexpression in T. brucei posttranskriptionell reguliert, zumeist durch RNA Bindeproteine (RBPs) und konservierte Elemente in der 3′ untranslatierten Region (UTR). Die Expression der VSGs ist stark reguliert, so wird zu einer gegebenen Zeit stets nur ein VSG Gen aus einer von ~15 Subtelomerregionen, die Blutstrom Expressionsorte (bloodstream expression sites, BES) genannt werden, exprimiert. Zellen, die gentechnisch manipuliert wurden um zwei VSGs zu exprimieren, produzieren die gleiche Menge an VSG mRNA wie Wildtyp Zellen. Dies deutet auf die Existenz eines robusten Mechanismus zur Regulierung der Gesamt-VSG mRNA Menge in T. brucei hin. Diese Arbeit verwendet induzierbare sowie konstitutive Expression eines ektopischen VSG Gens um zu zeigen, dass die endogene VSG mRNA nur reguliert wird, wenn das zweite VSG zum ER gelangt. Außerdem wird die endogene VSG mRNA Antwort auch ausgelöst, wenn hohe Mengen eines GFP Reporters, der eine VSG 3′UTR enthält, zum ER geleitet wird. Weiterhin, wird gezeigt, dass ER Importsignale anderer Proteine VSGs effizient zum ER dirigieren können. Das Ergebnis dieser Studie deutet darauf hin, dass eine Rückkopplungsschleife am ER eine robuste trans-Regulation der VSG mRNA auslöst, die die VSG Transkripte limitiert und somit eine Überlastung des sekretorischen Wegs verhindert. Weiterhin konnte gezeigt werden, dass es nach Induktion der Expression des T. vivax VSGs ILDat1.2 in T. brucei zu einem doppelten Zellzyklusarrest mit gleichzeitiger Hochregulation der Expression des protein associated with differentation (PAD1) kam und dass dieses T. vivax VSG nur nach Austausch des GPI Signalpeptids durch das eines T. brucei VSGs effizient exprimiert werden konnte. Zusammengenommen suggerieren diese Daten, dass eine ineffiziente GPI-Verankerung und wenig abundante Expression des VSGs die Differenzierung der sogenannten slender BSF zur sogenannten stumpy Form einleiten kann. Ein zweites T. vivax VSG, ILDat2.1, konnte hingegen auch nach Austausch des GPI Signals nicht in T. brucei exprimiert werden. Mit Hilfe der Röntgenstrukturanalyse wurde die Struktur der N-terminalen Domäne (NTD) des ILDat1.2 VSGs gelöst. Es handelt sich hierbei um die erste Proteinstruktur eines VSGs, welches nicht aus T. brucei stammt und die erste Struktur eines Oberflächenproteins von T. vivax. Das in T. brucei Oberflächenproteinen konservierte drei-Helix Grundgerüst ist auch in der NTD des ILDat1.2 VSGs enthalten. Die Architektur der Membranproximalen Gegend der IlDat1.2 NTD und CTD unterscheiden sich aber vermutlich von der der T. brucei VSGs. Das leicht handhabbare T. brucei System bietet somit ein geeignetes Modell um die Oberflächenproteine anderer afrikanischer Trypanosomen Spezies zu untersuchen und eröffnet neue Wege zur Charakterisierung ihrer Oberflächenmäntel.

Este trabalho observacional teve como objetivo investigar os fatores associados com o desenvolvimento da malária ao longo da gestação e as implicações da infecção por Plasmodium no momento do parto e da malária clínica ao longo da gestação para o crescimento fetal e para o nível de hemoglobina materna no parto, em uma região de alta endemicidade para a doença, onde há cocirculação de P. falciparum e P. vivax, na Amazônia Brasileira. Ao todo 1.180 gestantes participaram das análises de fatores associados ao desenvolvimento de malária gestacional e 1.140 - as gestantes que tiveram filhos nascidos vivos não gêmeos - participaram das análises da associação entre ocorrência de malária gestacional e os desfechos gestacionais abordados neste estudo. A prevalência de malária clínica antenatal, diagnosticada por microscopia de gota espessa, foi de 8,0%, sendo 74,6% dos casos notificados como P. vivax; a prevalência de infecção por Plasmodium no momento do parto, diagnosticada por qPCR, foi de 7,5% - ao todo 12,5% das gestantes que participaram deste estudo tiveram malária clínica antenatal ou infecção por Plasmodium no parto. A grande maioria (89,9%) das infecções por Plasmodium no parto foram assintomáticas. Morar em área rural foi o principal fator associado à malária gestacional na população deste estudo. No que se refere ao impacto da malária para os desfechos de crescimento fetal e nível de hemoglobina no parto, observou-se que malária antenatal provocou redução média de 0,36 (intervalo de confiança [IC] 95%, - 0,57 - -0,14 p = <0,01) no escore z de peso ao nascer, de 0,31 (IC 95%, - 0,54 - -0,08, p = 0,01) no escore z de comprimento ao nascer, e de 0,34 g/100 mL (IC 95%, -0,62 - -0,05 p = 0,02) na concentração de hemoglobina no momento do parto. Foi observado que um único caso de malária vivax antenatal foi suficiente para afetar negativamente o crescimento fetal e a concentração de hemoglobina materna. Quando foram analisados somente os casos de malária vivax repetidas, o efeito negativo foi ainda mais pronunciado. Entre as 637 amostras de cordão umbilical que tiveram diagnóstico molecular feito, 4 (0,6%) foram positivas para P. vivax e 2 (0,3%) para P. falciparum, totalizando uma prevalência de 0,9% de malária congênita na população de estudo. Apenas um dos casos de malária congênita apresentou sintomas. Foram observadas falhas de notificação no banco de dados do sistema de Informação Epidemiológica (SIVEP Malária), e há indicação de falhas no tratamento de malária na gestação no Brasil. Os resultados deste estudo confirmam que a malária vivax na gestação pode ter implicações graves para a saúde materno-fetal. No âmbito local os resultados deste estudo evidenciam a malária na gestação como problema de saúde pública nas regiões endêmicas do Brasil. / The main objectives of this observational study were to investigate the associations between malaria in pregnancy (MiP) and sociodemographic and biological variables of mothers and estimate its impact on birth weight and length and maternal hemoglobin in 1,180 women from Juruá Valley, the main malaria hotspot in Brazil. Antenatal malaria episodes, 74.6% of them due to Plasmodium vivax, were microscopically diagnosed in 8.0% of the women and were associated with an average reduction in birth weight z-scores of 0.36 (95% confidence interval [CI] -0.57 - -0.14 p = <0.01) and in birth length z-scores of 0.31 (CI 95%, - 0.54 - -0.08, p = 0.01), compared with malaria-free pregnancies. Affected mothers had a mean decrease in hemoglobin concentration at delivery of 0.34 g/100 mL (CI 95%, -0.62 - -0.05 p = 0.02). Although repeated antenatal vivax infections were associated with poorer birth outcomes, even a single vivax malaria episode was associated with a significant reduction in birth weight and length and maternal hemoglobin. Overall, 7.5% women had the parasites DNA found in peripheral blood at delivery. Most (83.1%) of these 89 perinatal infections were due to P. vivax and only 7.9% of them progressed to symptomatic disease after delivery. P. vivax and P. falciparum DNA was found in 0.6% and 0.3% of 637 cord blood samples examined, respectively, but only one newborn developed clinical neonatal malaria. Living in rural areas was the main factor associated with gestational malaria in the study population. Moreover, we found further evidence that health-care providers often fail to comply with the countrys malaria treatment guidelines for pregnant women in Brazil. We retrospectively found that Primaquine was prescribed for more than half of the antenatal P. vivax infections diagnosed during the study, not only in the first trimester (when the pregnancy status might be unknown) but also in infections correctly reported as MiP. Our results further challenge the notion that vivax malaria is relatively benign during pregnancy and call for better strategies for its prevention.

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 &#181;g 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 &#181;g 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.

O avanço no desenvolvimento de uma vacina contra o Plasmodium vivax exige a identificação de antígenos capazes de induzir uma resposta imune protetora contra a malária. O presente estudo avalia o potencial da proteína-3 da superfície de merozoítos de P. vivax (PvMSP-3), como candidata a vacina. As proteínas recombinantes representando a região C-terminal da MSP-3&#945; e diferentes regiões (N e C-terminal e proteína inteira) da MSP-3&#946; de P. vivax foram utilizadas como antígeno. A imunogenicidade destas proteínas recombinantes foi avaliada em camundongos BALB/c, utilizando adjuvantes agonistas de TLR (flagelina FliC de Salmonella Typhimurium e CpG ODN) ou adjuvantes convencionais, tais como hidróxido de alumínio, saponinas, TiterMax Gold e adjuvante incompleto de Freund. Os títulos de anticorpos IgG foram determinados por ELISA utilizando soros de camundongos coletados duas semanas após cada dose de imunização. Nossos resultados demonstraram que a MSP-3&#945; e a MSP-3&#946; foram capazes de induzir altos títulos de anticorpos em camundongos na presença de diferentes adjuvantes, incluindo agonistas de TLR. Dentre as formulações testadas, aquelas contendo os adjuvantes CPG ODN 1826, Quil A, TiterMax e adjuvante incompleto de Freund foram mais imunogênicas e, portanto, mais promissoras para os ensaios pré-clínicos em primatas não-humanos. Usando camundongos TLR-4 KO, nós demonstramos que a proteína MSP-3&#946; tem uma propriedade adjuvante intrínseca que é independente do TLR4 e que a contaminação por LPS na proteína purificada não desempenha qualquer papel no nosso sistema. / The advance in the development of a vaccine against Plasmodium vivax requires the identification of immunodominant antigens able to induce a protective immune response against malaria. The present study evaluates the potential of the Merozoite Surface Protein 3 of P. vivax (PvMSP-3) as vaccine candidate. Recombinant proteins representing the C-terminal region of MSP-3&#945; and different regions of MSP-3&#946; (N and C-terminal and full-length protein) of P. vivax were used as antigen. The immunogenicity of these recombinants was evaluated in BALB/c mice using as adjuvant TLR agonists (FliC flagellin of Salmonella Typhimurium and CpG motif-containing DNA) or conventional adjuvants such as Aluminum hidroxide, Saponins, TiterMax Gold and Incomplete Freund\'s Adjuvant. The IgG antibodies were determined by ELISA in sera from mice two weeks after each immunizing dose. Our results demonstrated that MSP-3&#945; and MSP-3&#946; were able to induce high antibody titres in mice in the presence of different adjuvants, including TLR agonists. Among the tested formulations, the adjuvants CPG ODN 1826, Quil A, TiterMax and Incomplete Freund\'s Adjuvant were more immunogenic, therefore more promising for pre-clinical trials in non-human primates. Using TLR-4 KO mice, we demonstrated that the MSP-3&#946; protein has an intrinsic adjuvant property that is independent of TLR4 and that contaminating LPS in the purified protein did not play any role in our system.

O Antígeno 1 de Membrana Apical (AMA-1) é um dos mais promissores candidatos a vacina contra a fase sanguínea da malária. No presente estudo, geramos uma nova proteína recombinante baseada no ectodomínio de AMA-1 de P. vivax (PvAMA-1) a partir do gene sintético com códon otimizado para expressão secretada na levedura Pichia pastoris. Por ELISA, a proteína PvAMA-1 foi reconhecida por 62,5% dos soros de pacientes da Amazônia brasileira infectados por P. vivax. A imunogenicidade de PvAMA-1 foi avaliada em camundongos BALB/c, utilizando protocolos homólogos e heterólogos de indução e reforço com DNA plasmidial e/ou proteína recombinante, emulsificada em Adjuvante de Freund. Os resultados mostraram que a eficiência da imunização é dependente da presença da proteína emulsificada em adjuvante forte. As imunizações subseqüentes foram realizadas com a proteína recombinante emulsificada em diferentes adjuvantes: sais de alumínio (Alum), Monophosphoryl Lipid A (MPLA) de Bordetella pertussis, flagelina FliC de Salmonella Typhimurium, saponina Quil A e Adjuvante Incompleto de Freund (AIF). Os resultados demonstraram que as imunizações na presença de Quil A e AIF foram capazes de induzir altos títulos de anticorpos IgG e uma resposta de isotipos de IgG mais balanceada, caracterizando um padrão do tipo Th1/Th2. Títulos de anticorpos mais baixos, mas também expressivos, foram obtidos na presença de Alum, MPLA, Alum + MPLA e Alum + FliC. A análise da resposta proliferativa, por citometria de fluxo utilizando marcação com CFSE, mostrou que células esplênicas CD3+CD4+, assim como CD3+CD8+, de animais imunizados com PvAMA-1 na presença dos adjuvantes Alum, Alum + MPLA, Quil A e AIF foram capazes de proliferar especificamente in vitro. Por imunofluorescência, soros policlonais de camundongos imunizados com o antígeno na presença de MPLA e Quil A foram capazes de reconhecer a proteína nativa expressa em isolados de P. Vivax da Ásia. Visando futuros testes pré clínicos em primatas não humanos, a proteína PvAMA-1 foi produzida em boas práticas de laboratório (BPL) por uma companhia especializada e o potencial imunogênico da proteína foi confirmado em imunizações posteriores. Em conjunto, nossos resultados demonstram que PvAMA-1 é um antígeno promissor para ser explorado em protocolos de imunização contra malária vivax, individualmente, ou em combinação com outros antígenos. / The Apical Membrane Antigen 1 (AMA-1) is one of the most promissing vaccine candidates against the erythrocytic stage of malaria. In the present study we generated a new recombinant protein based on AMA-1 ectodomain of P. vivax (PvAMA-1) using a synthetic codon optimized gene for yeast secreted expression. By ELISA, the protein PvAMA-1 was recognized by 62,5% of the sera from Brazilian Amazonia patients infected by P. vivax. The immunogenicity of PvAMA-1 was evaluated in BALB/c mice using homologous and heterologous protocols of prime and boost with plasmidial DNA and/or recombinant protein emulsified in Freund adjuvant. The results showed that the efficiency of immunization is dependent on the presence of a strong adjuvant. The following immunizations were conducted using the protein emulsified in different adjuvants: aluminium salts (Alum), Monophosphoryl Lipid A (MPLA) of Bordetella pertussis, flagelin FliC of Salmonella Typhimurium, saponin Quil A and Incomplete Freund\'s Adjuvant (IFA). The results showed that immunizations in the presence of Quil A e IFA were able to induce high IgG titers and a more balanced IgG isotypes response, featuring a standard type Th1/Th2. Lower antibody titers, but also significant, were obtained in the presence of Alum, MPLA, Alum + MPLA and Alum + FliC. The proliferative cellular analysis, by flow cytometry using CFSE staining, showed that splenic cells CD3+CD4+, as well as CD3+CD8+ from immunized mice that received PvAMA-1 with Alum, Alum + MPLA, Quil A and IFA were specifically able to proliferate in vitro. By immunofluorescence, the polyclonal sera from mice immunized with the antigen in the presence of MPLA and Quil A were able to recognize native protein expressed in Asian P. vivax isolates. Aiming future pre-clinical assays in non-human primates, the protein PvAMA-1 was produced in good laboratory practices (GLP) conditions by a specialized company and its immunogenic efficiency was confirmed in later immunizations. Altogether, our results showed that PvAMA-1 is a promissor antigen to be explored in immunization protocols against vivax malaria, individually, or combined with other antigens.

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-&#947;, IL-2, TNF-&#945; 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-&#947;, IL-2, TNF-&#945; 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.

Malária é um problema de saúde pública global. No Brasil, Plasmodium vivax é o causador de 85% dos 142 mil casos de malária relatados em 2013. Estudos genômicos tem o potencial de complementar os estudos in vitro, provendo novas oportunidades para o descobrimento de alvos para vacinas e drogas, além de auxiliar em testes de expressão de genes. Deste modo, este projeto teve como objetivos, a partir do sequenciamento de 9 genomas nucleares de isolados simpátricos brasileiros de P. vivax coletados entre 2012 e 2013, avaliar: (a) os níveis e os potenciais mecanismos de geração de diversidade genética utilizando polimorfismos de base única (SNPs), (b) os níveis de estrutura populacional na população brasileira simpátrica em comparação com outras regiões da América, (c) os loci sob pressão seletiva. Utilizamos técnicas de sequenciamento de nova geração associadas à identificação de marcadores moleculares do tipo SNPs e análises subsequentes de diversidade, estrutura populacional e de evidências de seleção natural. Nossos resultados mostraram a população do Brasil compartilhando mais ancestrais com a do Peru, bem como a da Colômbia compartilhando mais ancestrais com a do México. Genes de famílias previamente descritas como hipervariáveis foram observados com os maiores valores de diversidade; alguns genes envolvidos com a interação parasitohospedeiro apresentaram evidência de seleção balanceada, a partir do valor D de Tajima. A alta frequência de recombinação meiótica encontrada em amostras das populações de parasitos, apesar da baixa transmissão local de malária, resultou no declínio do desequilíbrio de ligação entre pares de SNPs situados em uma distância de 50 pares de bases ao longo do mesmo cromossomo. Os dados apresentados corroboram com dados prévios de análises com uso de SNPs, complementando as informações sobre diversidade em escala genômica de populações de P. vivax nas Américas. / Malaria is a public health problem worldwide. In Brazil, Plasmodium vivax is responsible for 85% of the 142 thousand malaria cases reported in 2013. Genomic studies complement in vitro experiments, providing new opportunities for the discovery of targets for vaccines and drugs, as well as enabling gene expression tests. Our objectives for this project, using genome sequences from 9 P. vivax Brazilian sympatric isolates collected between 2012 and 2013, were to evaluate the: a) genetic diversity levels and potential generating mechanisms using single nucleotide polymorphisms (SNPs); b) population structure levels in the Brazilian population in comparison with other regions in America; c) loci under selective pressure. We used new generation sequencing techniques in association with the identification of SNPs as molecular markers, and subsequent analysis of diversity , population structure and natural selection. Our results show the Brazilian population sharing more ancestrals with Peru, and in addition Colombia sharing more ancestrals with Mexico. Families of genes previously described as hyper variable were observed to have the same diversity values and some genes involved in the host-parasite interaction presented evidences of positive selection, considering Tagima`s D. The high meiotic recombination frequency found in the parasite population samples, despite local low transmission, produced a decrease in the linkage disequilibrium between SNPs pairs located in the same chromosome at a 50 base pairs distance.The results presented here corroborate previous results using SNPs analysis, complementing knowledge on diversity at a genomic scale of P. vivax in the Americas.

Plasmodium vivax é o parasita causador de malária humana com maior distribuição global, responsável pela redução da qualidade de vida de milhões de pessoas ao redor do mundo. O objetivo geral do trabalho foi contribuir, através de metodologias estatísticas e de bioinformática, para o entendimento do mecanismo de escape da eliminação pelo baço do hospedeiro utilizado por P. vivax. Para isso, primeiramente realizou-se a análise estatística de um experimento de transcritômica, através de microarrays. Esse experimento foi conduzido previamente pelo grupo de colaboradores do presente estudo, utilizando um modelo animal, Aotus lemurinus griseimembra, com o objetivo de identificar genes de P. vivax expressos somente em parasitas retirados de macacos que possuíam o baço intacto. Em uma segunda fase, foi projetado um tiling array contendo todos os éxons e as regiões 5UTR e 3UTR disponíveis do genoma de P. vivax, que será utilizado para a realização de mais investigações a respeito da influência da presença do baço na expressão gênica de P. vivax. Na última etapa, foi conduzida uma melhoria na anotação funcional do genoma de P. vivax, através de uma metodologia automática, com o objetivo de adicionar informações para auxiliar na interpretação biológica dos resultados obtidos anteriormente e em estudos futuros. / Plasmodium vivax is the parasite that causes the human malaria type with the largest global distribution and it is responsible for quality of life impairment of millions of people around the world. The general purpose of this study was contribute to understand the mechanism used by P. vivax to scape from the host spleen elimination, through statistical methodologies and bioinformatics. First of all, we carried out statistical analysis of a microarray experiment conducted earlier by the collaborators of this study, using Aotus lemurinus griseimembra as model organism, in order to identify genes of P. vivax expressed only in parasites extracted from monkeys with intact spleen. In the second step, we designed a tiling array containing 5\'UTR, 3\'UTR and all the exons of the P. vivax genome, which will be used to perform more experiments to investigate the role of the spleen on the parasite gene expression. In the last step, we add information to the functional annotation of P. vivax genome, through an automated methodology, to improve the biological interpretation of the results previously obtained and in future studies.

A malária continua sendo um dos maiores problemas de saúde pública no mundo e apesar dos muitos esforços no combate a doença, as estratégias disponíveis hoje ainda não foram capazes de controlar com eficiência sua disseminação global. Por isso o desenvolvimento de uma vacina é de extrema importância. Devido a complexidade do ciclo do parasita, consideramos que uma formulação vacinal eficaz para a indução de resposta imune protetora contra o P. vivax deverá conter regiões de antígenos de vários estágios do parasita. Dentre os vários antígenos da fase sanguínea do plasmódio identificados, o Antígeno 1 de Membrana Apical (AMA1), a porção C-terminal da Proteína 1 de Superfície do Merozoíto (MSP119) e as proteínas da família MSP3 têm se mostrado promissores. Portanto, o objetivo deste estudo foi caracterizar a resposta imune celular induzida em camundongos pela imunização experimental com antígenos de P. vivax candidatos a vacina, tendo como foco principal a combinação das proteínas AMA1, MSP119 e MSP3&#946;. Inicialmente, as imunizações experimentais com a combinação dos 3 antígenos foram realizadas na presença de Adjuvante Incompleto de Freund (AIF) em camundongos C57BL/6. Os camundongos imunizados não apresentaram respostas significativas com proliferação e secreção de IFN-&#947; por linfócitos T CD4+ e CD8+ após estimulação in vitro com as proteínas recombinantes ou peptídeos sintéticos baseados na proteína AMA1. Por outro lado, o adjuvante Poly (I:C) mostrou-se mais eficiente na indução de resposta proliferativa por linfócitos T CD4+, quando testado com a proteína MSP119-PADRE. Assim, selecionamos este adjuvante para dar continuidade às imunizações experimentais com a combinação de antígenos. Por ELISPOT, foi possível demonstrar que a co-administração dos 3 antígenos foi capaz de estimular células produtoras de IFN-&#947; em resposta à todos os antígenos testados. Também foi nosso objetivo avaliar a produção de IFN-&#947; após imunização de linhagens distintas de camundongos com uma proteína quimérica recentemente produzida em nosso laboratório (AMA1-MSP119). Em C57BL/6, a produção de IFN-&#947; foi significativamente maior no grupo imunizado com a proteína de fusão, quando comparado com o grupo que recebeu a co-adminstração dos dois antígenos, mostrando que a utilização de proteínas fusionadas pode solucionar possíveis problemas de competição antigênica. Em conjunto, nossos dados demonstram que a utilização de múltiplos antígenos fusionados, ou co-administrados, pode ser uma estratégia promissora de vacinação contra a malária. / Malaria remains as a major public health problem worldwide. In spite of the efforts for prevention, the strategies available today have not succeeded to control its global distribution. Therefore, the development of a vaccine is extremely important. Due to the complexity of the parasite cycle, we consider that an effective vaccine formulation to induce protective immune response against P. vivax should contain regions of antigens from several stages of the parasite. Among the different blood stage antigens of Plasmodium identified, the Apical Membrane Antigen 1 (AMA1), the C-terminal portion of the Merozoite Surface Protein 1 (MSP119) and MSP3 family proteins have shown promising results. Therefore, the aim of this study was to characterize the cellular immune response induced in mice by experimental immunization with antigens from P. vivax vaccine candidates, focusing mainly on the combination of proteins AMA1, MSP119 and MSP3&#946;. Initially, the experimental immunizations with the combination of the three antigens were performed in the presence of Incomplete Freund\'s Adjuvant (IFA) in C57BL/6 mice. Immunized mice displayed no significant proliferative responses and secretion of IFN-&#947; by CD4+ and CD8+ T lymphocytes after in vitro stimulation with recombinant proteins or synthetic peptides based on the AMA1 protein. In contrast, Poly (I:C) adjuvant was more efficient inducing CD4+ T lymphocytes proliferative response to the MSP119-PADRE protein. Thus, we selected this adjuvant to continue the experimental immunizations with the different antigen combinations. The ELISPOT results demonstrated that co-administration of the 3 antigens stimulated IFN-&#947; producing cells in response to all antigens tested. We also assessed the production of IFN-&#947; after immunization of distinct mouse strains with a chimeric protein produced recently in our laboratory (AMA1-MSP119). In C57BL/6, IFN-&#947; production was significantly higher when we used spleen cells from mice immunized with the fusion protein, when compared with cells from mice that received the co-administration of two antigens, showing that the use of fused proteins can solve possible antigenic competition problems. Together, our data demonstrate that the use of multiple fused or co-administered antigens may be a promising strategy for malaria vaccination.