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https://www.arca.fiocruz.br/handle/icict/34570
Type
DissertationCopyright
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Sustainable Development Goals
03 Saúde e Bem-EstarCollections
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RESPOSTA IMUNE HUMORAL DE LONGA DURAÇÃO NA MALÁRIA POR PLASMODUM VIVAX: CÉLULAS B DE MEMÓRIA CONTRA PROTÓTIPOS VACINAIS BASEADOS NA DBP II (DUFFY BINDING PROTEIN)
Fantin, Raianna Farhat | Date Issued:
2018
Author
Advisor
Co-advisor
Affilliation
Fundação Oswaldo Cruz. Instituto René Rachou. Belo Horizonte, MG, Brasil.
Abstract in Portuguese
O Plasmodium vivax constitui um grande desafio para os programas de controle de malária devido à sua ampla distribuição geográfica, alta frequência de infecções submicroscópicas, e capacidade de induzir recaídas devido as formas latentes presentes no fígado (hipnozoítos). Nesse contexto, o desenvolvimento de vacinas contra P. vivax tem sido considerado prioritário pelos programas que visam controlar e/ou eliminar a transmissão de malária. A grande dependência do P.vivax de uma proteína apical – Duffy Binding Protein (DBPII) – para a invasão de reticulócitos
humanos DARC positivos faz com esta proteína seja considerada o principal alvo para vacinas contras as fase sanguíneas do parasito. No entanto, a existência de polimorfismos na DBPII induz frequentemente imunidade do tipo cepa-específica. No intuito de se obter uma resposta de anticorpos anti-DBPII de ampla reatividade, sem a interferência de polimorfismos, diferentes construções vacinais têm sido obtidas, incluindo a chamada DEKnull-2, cujos epítopos polimórficos foram removidos (JH Adams, USF, Tampa, FL, USA). No presente estudo, avaliou-se o potencial da DEKnull-2 para induzir resposta imune humoral de longo prazo (anticorpos e células B de memória, MBCs). Para tal, a população de estudo foi constituída de 42 indivíduos bem caracterizados, com histórico de longa exposição à malária na região da Amazônia brasileira (comunidade de Rio Pardo, Presidente Figueiredo, AM). O delineamento experimental incluiu uma abordagem retrospectiva, com quatro cortes transversais, sendo três realizados durante o primeiro ano de acompanhamento (linha de base, 6 e 12 meses) e o quarto, conduzido 6 anos após o início do estudo. A resposta imune humoral foi avaliada pela sorologia convencional (ELISA), utilizando-se proteínas recombinantes baseadas na DBPII (cepa referência DBPII Sal-1 e DEKnull-2), e por um ensaio funcional que avalia anticorpos inibitórios da interação ligante-receptor (BIABs). De acordo com a resposta de anticorpos inibitórios, os indivíduos foram classificados como: (a) Respondedor de Elite, ER (n=11), indivíduos cuja resposta de BIAbs permaneceu estável ao longo do estudo;
(b) Respondedor Transiente, TR (n=15), cujos BIAbs flutuaram ao longo do tempo; (c) Persistente Não-Respondedor, PNR (n=16), cuja resposta BIAbs não pôde ser detectada em nenhum momento do estudo. De interesse, o perfil dos ER foi associado a uma maior exposição aos mosquitos vetores, já que a maioria neste grupo vivia próximo aos pequenos cursos d’água (Igarapé) onde a incidência de malária foi maior. Em seguida, buscou-se investigar se o perfil de células B de memória (MBCs) antígeno-específicas poderia diferenciar os grupos ER, RT e PNR. Para isso, MBCs específicas para DBPII Sal-1 e DEKnull-2 foram avaliadas através de um ensaio imunoenzimático de ELISpot otimizado, capaz de detectar células secretoras de anticorpos IgG (ASCs). Em conjunto, os resultados permitiram validar
a DEKnull-2 como um promissor antígeno candidato a vacina, e demostrar ainda que: (i) em comparação com DBPIISal-1 (cepa de referência), DEKnull-2 parece induzir maiores níveis de anticorpos, que permaneceram estáveis durante o período de baixa transmissão da malária (6 anos de acompanhamento); (ii) independentemente do antígeno avaliado (DEKnull-2 ou DBPII Sal-1), o perfil das células B de memória (IgG+ MBCs) não permitiu diferenciar os indivíduos cujas BIAbs eram estáveis (ER) daqueles com resposta instável (TR). Visando estudos futuros para caracterizar mecanismos envolvidos no desenvolvimento de uma resposta de anticorpos inibitórios estável e de longa-duração, faz-se necessário avaliar diferentes subpopulações de MBCs que possam estar envolvidas na resposta imune protetora.
Abstract
Plasmodium vivax is particularly challenging for malaria control because of its wider global distribution, high frequency of sub-microscopic infections, and ability to produce relapses from long-lasting liver-stages infections. In this context, the development of vaccines against P.vivax may be critical in the success of a research agenda to underpin malaria control and elimination. The large dependence on the Duffy binding protein II (DBPII) for P. vivax invasion of human DARC positive reticulocytes makes its a prime target for P. vivax blood-stage vaccines. However, the existence of DBPII polymorphisms often leads to induction of strain-specific immunity. In order to obtain a broad anti-DBPII antibody response, without the interference of the polymorphisms, numerous vaccine constructs have been developed, among them a synthetic DBPII named DEKnull-2, whose major polymorphic epitopes were removed (JH Adams, USF, Tampa, FL, USA). In the present study, we investigated whether the DEKnull-2 induces a long-term humoral
immune response (antibodies and memory B cells, MBCs). The study population included 42 well-characterized individuals with history of long-term exposure to malaria in the Amazonian area (Rio Pardo community, Presidente Figueiredo AM). The study design included a retrospective approach with four cross-sectional surveys, three carried-out during the first follow-up year (baseline, 6 and 12 months), and one carried-out 6 years later. Antigen-specific antibodies were evaluated by conventional serology (ELISA) using recombinant DBPII antigens (the reference strain DBPII Sal-1 and the DEKnull-2), and by a functional assay, in which antibodies able to inhibit the interaction ligand-receptor can be detected (inhibitory antibodies, BIABbs). According to inhibitory antibody response exposed-individuals were classified as: (a) Elite Responder, ER (n=11), consisting of individuals whose BIAbs
response remained stable throughout the follow-up study; (b) Transient Responder, TR (n=15), whose BIAbs fluctuated over time; (c) Persistent Non-responder, PNR (n=16), whose BIAbs response could not be detected at any time-point of the followup study. Of interest, the profile of ER was associated with higher exposure to mosquito vector, since most of them were living near small streams (named Igarapé) with much higher incidence of malaria. Next, we evaluated whether the profile of specific memory B cells could differentiate between ER, TR and PNR groups. For that, Sal-1 and DEKnull-2 specific-MBCs were evaluated by an optimized ELISpot immunoenzymatic assay that detects IgG antibody secreting cells (ASCs). Taken together, the results validated DEKnull-2 as a potential vaccine candidate, and demonstrated that: (i) as compared with DBPIISal-1 (reference strain), DEKnull-2 seems to induces higher levels of antibody responses that is stable during the low malaria transmission period (6-years of follow-up); (ii) regardless the antigen assayed (DEKnull-2 or DBPII Sal-1), the profile of memory B cells (IgG+MBCs) did not allow differentiate individuals whose BIAbs were stable (ER) from those with instable BIABs response (TR). Aiming to characterize mechanisms involved in the development of a long-term stable inhibitory antibody response, future studies should evaluate different subpopulation of MBCs.
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