O vírus Oropouche (OROV) é um arbovírus que ocorre na região amazônica causando surtos de doenças febris agudas e que, ocasionalmente, podem ser associados a meningoencefalite. Aproximadamente 500.000 casos de Oropouche teriam ocorrido no Brasil. Entretanto, não existe vacina contra o OROV. O objetivo deste trabalho foi desenvolver um modelo animal de infecção por OROV para estudar a patogênese da doença e um modelo para testar candidatas vacinais. Protótipo vacinal utilizando a proteína recombinante do nucleocapsídeo (N) de OROV (NrOROV), que é o principal antígeno viral, foi usado como potencial candidato para vacina. Neste estudo utilizou-se um modelo animal em camundongos Balb/c de 12 semanas de idade, inoculados intracerebralmente com 8x105 PFU de OROV, capaz de induzir 100% de letalidade após o terceiro dia da infecção. Altos títulos virais foram encontrados no cérebro e na medula espinhal dos animais. Surpreendentemente, 12 e 24 horas pós-infecção foi possível detectar vírus no fígado e baço (3 Log10 PFU/g) dos camundongos. Com este modelo foram testados os candidatos vacinais. Grupos de camundongos foram imunizados 3 vezes com OROV, OROV e FCA, NrOROV, NrOROV e FCA, NrOROV, Poli I:C e Montanide ISA 720. Após 3 imunizações, os animais foram desafiados com 10 LD50 de OROV e observados por 20 dias. Os animais imunizados com NrOROV e adjuvantes, não foram capazes de produzir anticorpos neutralizantes e adquirir imunidade protetora contra OROV enquanto que os imunizados com OROV apresentaram altos níveis de anticorpos neutralizantes e completa proteção in vivo. Ainda, os anticorpos produzidos pelos animais imunizados permitiram estudar o ciclo de replicação celular do OROV utilizando imunofluorescência. / Oropouche (OROV) is an arbovirus that occurs in the South American, Amazon region, producing outbreaks of acute febrile illness occasionally associated to meningoencephalitis. Approximately 500,000 cases of Oropouche have been reported in Brazil in the last 60 years. However, there is no available vaccine for OROV. We show here the development of an animal model of OROV suitable for studies on pathogenesis and vaccine testing. A vaccine prototype based on recombinant OROV nucleocapsid protein (NrOROV), an important viral antigen, was evaluated in the animal model. Initialy, we observed that all 12-week-old Balb/c mice inoculated intracerebrally with 8x105 PFU died after the third day of infection. Surprisingly, OROV genome was detectable in the liver as early as 12 hours post infection (pi) and in the spleen at 24 hours pi at 3 log10 PFU/g. Besides, high viral titers were found in brain and spinal cord. To test the NrOROV as a vaccine candidate, animals divided in 5 groups were immunized subcutaneously 3 times, two weeks apart with either OROV, OROV and Freud complete Adjuvant (FCA), NrOROV, NrOROV and FCA, NrOROV and Poly I:C and Montanide ISA 720. The experiment also included a group of naïve animals. After the third immunization, the animals were challenged with 10LD50 by intracerebral route and followed for 20 days. The animals immunized with NrOROV and adjuvants developed specific antibodies that were not able to neutralize the virus or confer protective immunity against OROV. Nevertheless, mice immunized with OROV showed high levels of neutralizing and protective antibodies. Despite the discouraging results with NrOROV as a vaccine, the mouse model is suitable to study pathogenesis, and to test other vaccines for OROV.

O vírus Oropouche (OROV) é um arbovírus que ocorre na região amazônica causando surtos de doenças febris agudas e que, ocasionalmente, podem ser associados a meningoencefalite. Aproximadamente 500.000 casos de Oropouche teriam ocorrido no Brasil. Entretanto, não existe vacina contra o OROV. O objetivo deste trabalho foi desenvolver um modelo animal de infecção por OROV para estudar a patogênese da doença e um modelo para testar candidatas vacinais. Protótipo vacinal utilizando a proteína recombinante do nucleocapsídeo (N) de OROV (NrOROV), que é o principal antígeno viral, foi usado como potencial candidato para vacina. Neste estudo utilizou-se um modelo animal em camundongos Balb/c de 12 semanas de idade, inoculados intracerebralmente com 8x105 PFU de OROV, capaz de induzir 100% de letalidade após o terceiro dia da infecção. Altos títulos virais foram encontrados no cérebro e na medula espinhal dos animais. Surpreendentemente, 12 e 24 horas pós-infecção foi possível detectar vírus no fígado e baço (3 Log10 PFU/g) dos camundongos. Com este modelo foram testados os candidatos vacinais. Grupos de camundongos foram imunizados 3 vezes com OROV, OROV e FCA, NrOROV, NrOROV e FCA, NrOROV, Poli I:C e Montanide ISA 720. Após 3 imunizações, os animais foram desafiados com 10 LD50 de OROV e observados por 20 dias. Os animais imunizados com NrOROV e adjuvantes, não foram capazes de produzir anticorpos neutralizantes e adquirir imunidade protetora contra OROV enquanto que os imunizados com OROV apresentaram altos níveis de anticorpos neutralizantes e completa proteção in vivo. Ainda, os anticorpos produzidos pelos animais imunizados permitiram estudar o ciclo de replicação celular do OROV utilizando imunofluorescência. / Oropouche (OROV) is an arbovirus that occurs in the South American, Amazon region, producing outbreaks of acute febrile illness occasionally associated to meningoencephalitis. Approximately 500,000 cases of Oropouche have been reported in Brazil in the last 60 years. However, there is no available vaccine for OROV. We show here the development of an animal model of OROV suitable for studies on pathogenesis and vaccine testing. A vaccine prototype based on recombinant OROV nucleocapsid protein (NrOROV), an important viral antigen, was evaluated in the animal model. Initialy, we observed that all 12-week-old Balb/c mice inoculated intracerebrally with 8x105 PFU died after the third day of infection. Surprisingly, OROV genome was detectable in the liver as early as 12 hours post infection (pi) and in the spleen at 24 hours pi at 3 log10 PFU/g. Besides, high viral titers were found in brain and spinal cord. To test the NrOROV as a vaccine candidate, animals divided in 5 groups were immunized subcutaneously 3 times, two weeks apart with either OROV, OROV and Freud complete Adjuvant (FCA), NrOROV, NrOROV and FCA, NrOROV and Poly I:C and Montanide ISA 720. The experiment also included a group of naïve animals. After the third immunization, the animals were challenged with 10LD50 by intracerebral route and followed for 20 days. The animals immunized with NrOROV and adjuvants developed specific antibodies that were not able to neutralize the virus or confer protective immunity against OROV. Nevertheless, mice immunized with OROV showed high levels of neutralizing and protective antibodies. Despite the discouraging results with NrOROV as a vaccine, the mouse model is suitable to study pathogenesis, and to test other vaccines for OROV.

Orientadora: Profa. Dra. Maria Aparecida Sperança / Dissertação (mestrado) - Universidade Federal do ABC, Programa de Pós-Graduação em Biossistemas, 2016. / A família Bunyaviridae agrupa virus de RNA trissegmentados de cadeia negativa e inclui mais de 350 isolados classificados em cinco gêneros, Orthobunyavirus, Hantavirus, Nairovirus, Phlebovirus e Tospovirus. Juntos, esses bunyavirus infectam uma grande variedade de animais e plantas, e determinados vírus têm a capacidade de causar doenças graves em seus respectivos hospedeiros. Depois da febre da Dengue, a doença viral transmitida por artrópodes com maior prevalência no Brasil corresponde à febre do Oropouche (FO), cujo agente etiológico é o arbovírus Oropouche (OROV) da família Bunyarviridae, gênero Orthobunyavírus, grupo sorológico Simbu. Nos últimos anos, OROV tem sido responsável por mais de 500.000 casos humanos em extensas e explosivas epidemias na Região Amazônica e no Planalto Central. Com o intuito de buscar novas ferramentas para o diagnóstico específico e tratamento da febre do Oropouche, este projeto teve por objetivo investigar a forma recombinante da proteína do Nucleocapsídeo (N) por meio de estudos estruturais. A proteína N dos bunyavirus é essencial para o processo de replicação, apresentando mecanismo específico de encapsidação do genoma de RNA. O gene que codifica a proteína N de OROV foi subclonada no vetor de expressão bacteriano pET28a (+), com subseqüente expressão em bactéria E. coli da linhagem BL21 (DE3), em diferentes condições de temperatura. Desenvolveram-se estudos estruturais com a análise de espalhamento dinâmico de luz (DLS), Dicroísmo circular (CD), e de espalhamento de raios X a baixos ângulos (SAXS). Os resultados indicaram que o monômero da proteína N de OROV produzida em bactérias apresenta 28kDa com cauda de histidina, e após purificação em condições nativas, apresentou alta massa molecular com tamanho entre 400-660 kDa, sugerindo a formação de multímero associado inespecificamente à molécula de RNA com tamanho menor de 100 bases. / The Bunyaviridae family groups trissegmented RNA virus of negative strand and includes more than 350 isolates classified into five genders, Orthobunyavirus, Hantavirus, Nairovirus, Phlebovirus and Tospovirus. Together, these bunyavirus infect a variety of animals and plants, and certain viruses have the ability to cause severe disease in their hosts. After Dengue fever, the viral disease transmitted by arthropods with a higher prevalence in Brazil corresponds to Oropouche fever (OF), whose etiologic agent is the Oropouche virus (OROV) of Bunyarviridae family, Orthobunyavirus genus, and serologic group Simbu. In recent years, OROV has been responsible for more than 500,000 human cases in extensive and explosive epidemics in the Amazon region and in the Central Highlands. In order to search for new tools for specific diagnosis and treatment of OF, this project aimed to investigate the recombinant form of the nucleocapsid (N) protein by means of structural studies. The N protein of bunyavirus is essential for the replication process, and present a specific mechanism for encapsidation of the virus RNA genome. The gene encoding the OROV N protein was subcloned into the bacterial expression vector pET28a (+) with subsequent expression in E. coli strain BL21 (DE3) under different temperature conditions. Structural studies have been developed with the dynamic light scattering analysis (DLS), circular dichroism (CD), and X-ray scattering at low angles (SAXS). The results indicated that the monomer OROV N protein with six histidine tag, produced in bacteria, has 28kDa, and after purification under native conditions, showed high molecular mass size between 400-660 kDa, suggesting multimer formation associated nonspecifically to RNA molecules with a length less than 100 bases.

Submitted by Ubirajara Cruz (ubirajara.cruz@gmail.com) on 2017-05-12T13:41:13Z No. of bitstreams: 2 license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) Dissertacao_Maureen_Fernandes.pdf: 925477 bytes, checksum: adc4b50d524df10be1448912c874f299 (MD5) / Approved for entry into archive by Aline Batista (alinehb.ufpel@gmail.com) on 2017-05-12T21:22:55Z (GMT) No. of bitstreams: 2 license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) Dissertacao_Maureen_Fernandes.pdf: 925477 bytes, checksum: adc4b50d524df10be1448912c874f299 (MD5) / Made available in DSpace on 2017-05-12T21:22:55Z (GMT). No. of bitstreams: 2 license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) Dissertacao_Maureen_Fernandes.pdf: 925477 bytes, checksum: adc4b50d524df10be1448912c874f299 (MD5) Previous issue date: 2015-12-03 / Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado do Rio Grande do Sul - FAPERGS / O objetivo deste trabalho foi a expressão da região conservada da proteína do nucleocapsídeo do vírus da cinomose (aa 222-316) em Escherichia coli e posterior avaliação de suas propriedades antigênicas e imunogênicas. Para tal, a região conservada do gene da proteína do nucleocapsídeo do vírus da cinomose canina (NP CDV) foi selecionada e codón otimizada para expressão em E. coli. O gene sintético foi inserido em um vetor pAE e clonado em cepas E. coli TOP10F. A proteína recombinante foi expressa em E. coli cepa Star e purificada por cromatografia de afinidade. A concentração de proteína obtida após purificação foi aproximadamente 300 mg/mL. A expressão da proteína recombinante NP do CDV (rCDVNP) foi confirmada por eletroforese em gel de poliacrilamida (SDS-PAGE) e Western blot utilizando anticorpos monoclonais anti His tag. A antigenicidade da rCDVNP foi demonstrada por Western blot e ELISA indireto, empregando soros de cães positivos e negativos para cinomose canina. A rCDVNP foi inoculada em galinhas e imunoglobulina Y (IgY) foi purificada a partir da gema de ovo, utilizando o método de delipidação com água destilada acidificada e precipitação com sulfato de amônia. A purificação de IgY foi confirmada por SDS-PAGE e a concentração média de IgY que se obteve foi 28,55 mg/mL. A produção de IgY anti-rCDVNP foi analisada por Western blot e ELISA indireto. Os resultados demonstraram que o gene sintético codificante da região conservada da NP do CDV foi clonado com sucesso utilizando o vetor pAE em E. coli, resultando posteriormente na expressão de porção da NP na forma recombinante. A rCDVNP demonstrou ser antigênica, uma vez que os soros de cães positivos para cinomose canina reconheceram a proteína. A rCDVNP foi imunogênica após inoculação em galinhas, sendo possível o isolamento e purificação de alta concentração de IgY específica a partir de gema de ovo. Estes resultados sugerem que tanto a rCDVNP quanto a IgY anti-rCDVNP produzida podem ser utilizadas como ferramentas úteis em ensaios de imunodiagnóstico da cinomose canina. / The purpose of this study was the expression of the conserved region of Canine distemper virus nucleocapsid protein (aa 222-316) in Escherichia coli and subsequent evaluation of its antigenic and immunogenic properties. The conserved region of Canine distemper virus nucleocapsid (CDV NP) gene was selected and codon optimized for E. coli expression. The synthetic gene was inserted in a pAE vector and cloned into E. coli TOP10F strain. The recombinant protein was expressed in E. coli Star strain and purified by affinity chromatography. The protein yield after purification was approximately 300 mg/mL. Recombinant CDV NP (rCDVNP) expression was confirmed by sodium dodecyl sulphate-polyacrylamide gel electrophoresis (SDS-PAGE) and Western blot analysis by using His-Tag monoclonal antibodies. The rCDVNP antigenicity was demonstrated by Western blot and ELISA, employing positive and negative CDV dog sera. The rCDVNP was inoculated in hens and immunoglobulin Y (IgY) was isolated and purified from egg yolk, according the delipidation method with acidified distilled water and the precipitation method with ammonium sulfate. The purification of IgY was confirmed by SDS-PAGE and the mean yield of IgY was 28.55 mg/mL. The production of IgY anti-rCDVNP was analyzed by Western blot and ELISA assays. The results showed that the synthetic gene coding the conserved region of the NP CDV was successfully cloned using pAE vector in E. coli, resulting in the expression of a recombinant NP. The rCDVNP proved to be antigenic, since distemper positive dog sera recognized the protein. The rCDVNP proved to be immunogenic after inoculation in hens and it was possible to isolate and purify high concentration of specific IgY from egg yolk. These results suggest that both rCDVNP as IgY anti-rCDVNP produced can be used as useful tools in immunodiagnostic assays of canine distemper.