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https://www.arca.fiocruz.br/handle/icict/68932
AVALIAÇÃO DA ANTIGENICIDADE E IMUNOGENICIDADE DA PVRMC-1, UMA PROTEÍNA RECOMBINANTE QUIMÉRICA E MULTIESTÁGIO, E DO SEU POTENCIAL COMO CANDIDATO VACINAL CONTRA O PLASMODIUM VIVAX
Plasmodium vivax
Reações Antígeno-Anticorpo
Imunogenicidade da Vacina
Vacinas Antimaláricas
Matos, Ada da Silva | Date Issued:
2024
Alternative title
Evaluaiton of the antigenicity and immunogenicity of PvRMC-1, a chimeric and multistage recombinant protein, and its potential as a vaccine candidate against Plasmodium vivaxAuthor
Advisor
Comittee Member
Affilliation
Fundação Oswaldo Cruz. Instituto Oswaldo Cruz. Programa de Pós-Graduação em Biologia Parasitária. Rio de Janeiro, RJ, Brasil.
Abstract in Portuguese
O Plasmodium vivax é considerada a espécie causadora de malária mais dispersa geograficamente, gerando importante impacto socioeconômico e apresentando dificuldades envolvendo seu controle e um desafio no âmbito do desenvolvimento de uma vacina. Tendo em vista os impactos gerados por essa enfermidade, uma vacina representaria a estratégia com melhor custo-benefício, além de uma potente ferramenta de saúde pública. Tendo em vista a complexidade do ciclo evolutivo do parasito, o uso de proteínas candidatas vacinais representantes dos diferentes estágios do ciclo representaria uma abordagem interessante. A partir desse racional, apresentamos nesse trabalho a construção e a avaliação da antigenicidade e da imunogenicidade da proteína denominada PvRMC-1 (Proteína Recombinante Quimérica -1). Desse modo (Artigo 1), a proteína PvRMC-1 foi construída, características estruturais foram determinadas e a antigenicidade de seus epítopos constituintes foi avaliada utilizando amostras de plasma de indivíduos naturalmente expostos a malária da Amazônia brasileira. A análise estrutural da proteína PvRMC-1 sugere que ela possui estabilidade, dado a presença de muitas pontes de hidrogênio e característica hidrofílica, sugestiva de menor possibilidade de apresentar reatogenicidade. A proteína foi considerada antigênica com mais da metade de reconhecimento direcionada para IgG (54%) e IgM (40%), tendo a prevalência das subclasses IgG1 (70%) e IgG3 (69%). Além disso, os níveis de IgM e IgG foram inversamente correlacionados com o tempo desde a última infecção e com correlação positiva entre si (IgG vs. IgM). Esses achados demonstraram o sucesso no desenho e expressão dessa proteína, mantendo sua estrutura estável, além da sua antigenicidade. Contudo ainda não se sabia qual seria o potencial dessa proteína como imunizante. Com isso, foi avaliada a imunogenicidade da PvRMC-1, com a imunização de grupos de camundongos BALB/c com a PvRMC-1 associada aos adjuvantes Stimune, AddaVax ou Al(OH)₃ (Artigo 2). A PvRMC-1 foi considerada imunogênica, com a presença de altas titulações de IgG em todos os grupos de animais imunizados, com destaque para as respostas obtidas nos grupos com os adjuvantes Stimune e AddaVax, com a prevalência de IgG1, seguido de IgG2a e IgG2b. Em relação à resposta imune celular, observamos que o grupo PvRMC-1 + Stimune apresentou os maiores níveis de IFN-y seguido do grupo com Al(OH)₃. De forma complementar, ao realizar uma análise de simulação em humanos utilizando o candidato vacinal PvRMC-1, na ausência de adjuvantes, reforçam o potencial promissor deste candidato vacinal. Assim, no modelo murino, as análises de imunogenicidade da proteína PvRMC-1 associada aos adjuvantes Stimune, AddaVax e Al(OH)₃ representaram as melhores respostas, respectivamente e com base na simulação em humanos, nós sugerimos a utilização da formulação vacinal composta pela PvRMC-1 associada aos adjuvantes AddaVax e Al(OH)₃, que apresentaram os dados mais promissores na indução das respostas mediadas por células B e T, respectivamente, associados à melhor avaliação em relação à segurança e reatogenicidade.
Abstract
Plasmodium vivax is considered the most widespread malaria causative specie, generating significant socioeconomic impact and presenting challenges in its control and vaccine development. Considering the impacts of this disease, a vaccine would represent the strategy with the best cost-effectiveness, as well as a powerful public health tool. Given the complexity of the parasite's evolutionary cycle, the use of candidate vaccine proteins representing different stages of the cycle would be an interesting approach. Based on this rationale, we present in this study the construction and evaluation of the antigenicity and immunogenicity of the protein named PvRMC-1 (Recombinant Chimeric Protein -1). Thus (Article 1), the PvRMC-1 protein was constructed, structural characteristics were determined, and the antigenicity of its constituent epitopes was evaluated using samples of plasma from individuals naturally exposed to malaria in the Brazilian Amazon. Structural analysis of the PvRMC-1 protein suggests that it is stable, given the presence of many hydrogen bonds and a hydrophilic characteristic, suggestive of a lower likelihood of presenting reactogenicity. The protein was considered antigenic, with over half of the recognition directed towards IgG (54%) and IgM (40%), with the prevalence of IgG1 (70%) and IgG3 (69%) subclasses. Additionally, IgM and IgG levels were inversely correlated with the time since the last infection and positively correlated with each other (IgG vs. IgM). These findings demonstrated the success in designing and expressing this protein, maintaining its stable structure, and its antigenicity. However, the potential of this protein as a vaccine was still unknown. Therefore, the immunogenicity of PvRMC-1 was evaluated by immunizing groups of BALB/c mice with PvRMC-1 associated with adjuvants Stimune, AddaVax, or Al(OH)₃ (Article 2). PvRMC-1 was considered immunogenic, with high IgG titers in all immunized animal groups, with notable responses in the groups with adjuvants Stimune and AddaVax, with the prevalence of IgG1, followed by IgG2a and IgG2b. Regarding cellular immune response, it was observed that the PvRMC-1 + Stimune group showed the highest levels of IFN-y followed by the Al(OH)₃ group. In addition, a complementary analysis of human simulation using the PvRMC-1 vaccine candidate in the absence of adjuvants reinforces the promising potential of this vaccine candidate. Thus, in the murine model, the immunogenicity analyses of the PvRMC-1 protein associated with adjuvants Stimune, AddaVax, and Al(OH)₃ represented the best responses, respectively, and based on human simulation, we suggest the use of the vaccine formulation composed of PvRMC-1 associated with AddaVax and Al(OH)₃ adjuvants, which presented the most promising data in inducing B and T cell-mediated responses, respectively, associated with the best assessment regarding safety and reactogenicity.
Keywords in Portuguese
Proteínas Recombinantes QuiméricasPlasmodium vivax
Reações Antígeno-Anticorpo
Imunogenicidade da Vacina
Vacinas Antimaláricas
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