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Master's Dissertation
DOI
10.11606/D.99.2017.tde-21032017-101838
Document
Author
Full name
Yelina Brito Elizardez
E-mail
Institute/School/College
Knowledge Area
Date of Defense
Published
São Paulo, 2016
Supervisor
Committee
Kirchgatter, Karin (President)
Bargieri, Daniel Youssef
Costa, Fábio Trindade Maranhão
Nascimento, Ana Lucia Tabet Oller do
Title in Portuguese
Caracterização da imunogenicidade de proteínas recombinantes da Proteína de Superfície do Merozoíto 1 de Plasmodium malarie (PmMSP1) em modelo BALB/c
Keywords in Portuguese
Camundongos
ELISA
Imunização
Imunofluorescência
Plasmodium malariae
Proteínas recombinantes
Abstract in Portuguese
Plasmodium malariae é responsável por uma baixa porcentagem de casos clínicos de malária, mas tem uma distribuição global ampla e fragmentada. Humanos podem abrigar o parasita por anos sem produzir sintomas significantes, o que dificulta o diagnóstico e consequente controle da doença. Por esta razão, a incorporação de antígenos de P. malariae nas estratégias em curso para produção de uma vacina é altamente recomendada. Embora a proteína de superfície do merozoíto1 (MSP1) de P. vivax e P. falciparum sejam amplamente estudadas como candidatos a vacinas, potencializando a resposta imune em camundongos e macacos, a MSP1 de P. malariae tem sido negligenciada. Portanto, este estudo visou caracterizar a imunogenicidade de proteínas recombinantes da MSP1 de P. malariae em camundongos BALB/c. Cinco regiões da PmMSP1 (N-terminal, F1; repetições em tandem, F2; central, F3 e C-terminal, F4 e PmMSP119) foram clonadas em vetor pGEX-3Y e expressas em Escherichia coli em fusão com GST. As proteínas recombinantes foram produzidas por fermentação e purificadas, fornecendo um alto rendimento de antígenos solúveis. Essas proteínas recombinantes e GST sozinha (grupo controle) foram usadas para imunizar, pela via intraperitoneal, seis grupos de camundongos BALB/c em 3 doses com intervalos de 14 dias. A especificidade e as subclasses dos anticorpos foram avaliadas por enzyme-linked immunosorbent assay (ELISA), utilizando as proteínas recombinantes como antígenos. A resposta imune celular foi analisada pelo ensaio de linfoproliferação e os níveis de citocinas Th1/Th2 nos sobrenadantes de culturas de esplenócitos foram detectados por citometria. Nossos resultados demonstraram que as regiões F1, F2, F3, F4 e PmMSP119 são imunogênicas em camundongos com a capacidade de produzir respostas imunes humorais e celulares, como mostrado pelos altos títulos de anticorpos (1/809,000) e pela proliferação de linfócitos. As respostas imunes induzidas alcançaram níveis máximos após três doses imunizantes permanecendo altas por 70 dias. Os anticorpos induzidos após imunização com as regiões F1, F2, F3 e F4 mostraram afinidades similares aos antígenos alvo, mas anticorpos induzidos após imunização com PmMSP119 mostraram uma afinidade mais alta com o antígeno alvo. Análise das subclasses de IgG mostrou que todas as proteínas recombinantes induziram padrões similares de anticorpos onde IgG1, IgG2a e IgG2b foram mais predominantes, caracterizando uma resposta mista de Th1/Th2. Além disso, a imunização dos camundongos com as proteínas recombinantes e estimulação com os mesmos antígenos promoveu produção de IL-4. Os níveis das citocinas Th1/Th2 não mostraram diferenças significativas quando comparados entre os grupos. A proliferação dos linfócitos estimulados com F2, F3 e PmMSP119, foi maior que aquela dos estimulados com F1, F4 e GST. Ainda, todos os soros dos animais imunizados com as cinco proteínas recombinantes de PmMSP1, que foram positivos por ELISA, mostraram reatividade com esquizontes de P. brasilianum nos ensaios de imunofluorescência (IFA). As proteínas recombinantes de PmMSP1 reagiram com anticorpos IgG nas amostras de soro de indivíduos expostos a P. malariae com alta especificidade comparado a amostras de soro de indivíduos com doenças não relacionadas. Entretanto, as regiões F1 e F2 e PmMSP119 foram reconhecidas por soros de pacientes com P. malariae com os títulos mais altos e não apresentaram reconhecimento em soros de pacientes com P. falciparum e P. vivax. Esses dados reforçam a utilidade destas proteínas como marcadores diagnósticos de P. malariae em estudos epidemiológicos ou no diagnóstico diferencial da malária causada por esta espécie. No entanto, a região F4 foi reconhecida igualmente em soros homólogos ou heterólogos e, portanto, poderia ser útil para testes pointof- care para o diagnóstico de malária. A imunização com as diferentes proteínas recombinantes de PmMSP1 promove uma resposta imune humoral significante, com altos e específicos níveis de IgG, além de uma distribuição de subclasses balanceada, fornecendo evidências de potenciais candidatos a uma vacina contra P. malariae.
Title in English
Recombinant proteins of Plasmodium malariae Merozoite Surface Protein1 (PmMSP1): characterization of immunogenicity in the BALB/c model
Keywords in English
ELISA
Immunization
Immunofluorescence
Mice
Plasmodium malariae
Recombinant proteins
Abstract in English
Plasmodium malariae is responsible for a low percentage of clinical malaria cases and has a patchy distribution in the world. Humans can host the parasite for years without presenting significant symptoms, which turns its diagnosis and control a difficult task. For this reason, the incorporation of P. malariae antigens in vaccination strategies is highly recommended. Although the merozoite surface protein 1 (MSP1) of P. vivax and P. falciparum are widely studied as vaccine candidates, potentiating the immune response in mice and monkeys, P. malariae MSP1 has been neglected. Herein we invested in the characterization of the immunogenicity of recombinant proteins of P. malariae MSP1 in BALB/c mice. Five regions of PmMSP1 (N-terminus, F1; tandem repeat, F2; central region, F3 and C-terminus, F4 and PmMSP119) were cloned into vector pGEX-3Y and expressed in Escherichia coli in fusion with GST. Recombinant proteins were produced by fermentation and purified, providing a high yield of soluble antigens. These recombinant proteins and GST alone (control group) were used to immunize, via the intra-peritoneal route, six groups of BALB/c mice in three doses at 14-day intervals. The specificity and subtyping of the antibodies were evaluated by enzyme-linked immunosorbent assay (ELISA), using the recombinant proteins as antigens. Cellular immune responses were analyzed by lymphoproliferation assays and the Th1/Th2 cytokine levels in the supernatant of splenocyte cultures were detected by cytometry. Our results demonstrated that F1, F2, F3, F4 regions and PmMSP119 are immunogenic in mice with the capacity to elicit humoral and cellular immune responses, as denoted by high antibody titers (1/809,000) and the proliferation of lymphocytes. The induced immune responses reached maximum levels after three doses remaining high for 70 days. Antibodies induced after immunization with F1, F2, F3 and F4 regions showed similar affinities to the target antigens, but antibodies induced after immunization with PmMSP119 showed a higher affinity to the target antigen. Analysis of IgG subclasses showed that all the recombinant proteins induced similar antibody subclass patterns where IgG1, IgG2a and IgG2b were most predominant, characterizing a Th1/Th2 mixed response. Furthermore, immunization of mice with the recombinant proteins upon stimulation with the same antigen secreted IL-4. The levels of Th1/Th2 cytokines did not show significant differences when compared among groups. The proliferation of the stimulated lymphocytes, with F2, F3 and PmMSP119, was greater than those stimulated with F1, F4 or GST. Additionally, all sera from mice immunized with the five PmMSP1 recombinant proteins, which were positive by ELISA, showed reactivity with P. brasilianum schizonts by immunofluorescence assays (IFA). The PmMSP1 recombinant proteins reacted with IgG antibodies in serum samples from individuals exposed to P. malariae infections with a high specificity compared to serum samples from individuals with unrelated diseases. However, the F1 and F2 regions and PmMSP119 showed the highest titers in addition to no recognition by sera from P. falciparum and P. vivax infections. These data strengthen the usefulness of these proteins as diagnostic markers of P. malariae in epidemiological studies or in the differential diagnosis of malaria caused by this species. Nevertheless, the F4 region was recognized equally in homologous or heterologous sera, and thus, could be useful for point-of-care tests for malaria diagnosis. Immunization with the different PmMSP1 recombinant proteins promotes a significant humoral immune response, with high and specific IgG levels, in addition, a balanced subclass distribution, suggesting them as potential candidates for a vaccine against P. malariae.
 
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Release Date
2019-03-21
Publishing Date
2017-03-22
 
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