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Title: Desenvolvimento de vacinas de DNA contra o vírus da dengue baseadas na proteína do envelope viral
Advisor: Alves, Ada Maria de Barcelos
Members of the board: Galler, Ricardo
Bozza, Patrícia
Tanuri, Amilcar
Bonaldo, Myrna Cristina
Bruno, Rafaela Vieira
Authors: Azevedo, Adriana de Souza
Coordinator: Moraes, Milton Ozório
Lima, Leila Mendonça
Affilliation: Fundação Oswaldo Cruz. Instituto Oswaldo Cruz. Rio de Janeiro, RJ, Brasil.
Abstract: A dengue é uma doença causada pelo vírus da dengue (DENV1-4). Apesar dos vários estudos, ainda não existe uma vacina comercialmente disponível. A proteína do envelope (E) de DENV apresenta-se como o maior componente protéico da superfície viral. Consequentemente, esta proteína é o principal alvo para a indução de uma resposta imune protetora, provavelmente baseada em anticorpos neutralizantes. No presente trabalho, nós avaliamos o potencial protetor de vacinas de DNA baseadas na proteína E de DENV2. Para isto, foram construídos dois plasmídeos, pE1D2 e pE2D2, que contêm as sequências que codificam o ectodomínio da proteína E (domínios I, II e III) ou somente o seu domínio III, respectivamente, clonadas da montante à sequência que codifica o peptídeo sinal do ativador de plasminogênio de tecido humano (t-PA). Os dois plasmídeos mediaram à expressão e secreção das proteínas recombinantes in vitro em células eucarióticas, detectadas com anticorpos anti-DENV2 e avaliadas por ensaios de imunofluorescência ou marcação metabólica seguida de imunoprecipitação. Ambas as vacinas de DNA foram capazes de induzir respostas imunes com produção de anticorpos neutralizantes em camundongos Balb/c, com títulos mais elevados nos animais imunizados com o pE1D2. A vacina pE1D2 também se mostrou mais protetora nos testes de desafio com uma dose letal de DENV2, induzindo 100% de sobrevivência nos camundongos imunizados, enquanto que 45% dos animais vacinados com o plasmídeo pE2D2 morreram após a infecção. Além disso, 10% e 65% dos camundongos imunizados com pE1D2 ou pE2D2, respectivamente, apresentaram morbidade frente ao desafio letal. As vacinas pE1D2 e pE2D2 também foram testadas combinadas com o vírus quimérico YF17D-D2, em um sistema de dose e reforço ou em imunizações simultâneas. O vírus quimérico YF17D-D2 foi construído com a substituição dos genes prM e E do vírus vacinal da febre amarela 17DD pelos genes prM e E de DENV2. A vacina de DNA pE1D2 combinada com a quimera YF17D-D2 induziu altos níveis de anticorpos neutralizantes nos animais vacinados com os diferentes esquemas de imunização. Além disso, esses animais apresentaram 100% de sobrevivência frente ao desafio letal com DENV2, com ausência de qualquer sinal clínico da infecção. O efeito sinérgico da imunização combinada também foi evidenciado quando combinamos a vacina pE2D2 e YF17D-D2, que gerou 100% de sobrevivência nos animais desafiados. A resposta imune celular foi avaliada pela produção de IFN-por células TCD8+ em ensaios de ELISPOT, evidenciando a ativação destas células nos animais imunizados com as pE1D2 independente da sua combinação com a quimera YF17D-D2. Além disso, a análise do perfil fenotípico das células TCD4+ e TCD8+ mostrou um percentual menor de linfócitos CD62L+ nos animais vacinados com o pE1D2 isolado ou combinado com o vírus quimérico, indicando que a vacina de DNA pode influenciar nos processos de ativação das células T. Posteriormente, foram construídas novas vacinas de DNA que codificam os ectodomínios da proteína E de DENV1, 3 e 4 (pE1D1, pE1D3 e pE1D4), cuja expressão foi confirmada in vitro, e que serão testadas futuramente em modelos animais.
Abstract: Dengue is a disease caused by the dengue virus (DENV1-4). Despite several studies, no effective vaccine is yet commercially available. The envelope protein (E) of DENV is the viral surface major protein component, associated with numerous biological activities. Thus, this protein is the main target for the induction of a protective immune response based on neutralizing antibodies. In the present study, we evaluated the potential of DNA vaccines expressing the DENV2 E protein for the induction of protection. Two plasmids were constructed, pE1D2 and pE2D2, which contain sequences encoding the ectodomain of the E protein (domains I, II and III) or only its domain III, respectively, cloned upstream the encoding sequence of the human tissue plasminogen activator signal peptide (t-PA). Both plasmids mediated expression and secretion of the recombinant proteins in vitro in eukaryotic cells, detected with anti-DENV2 antibodies and evaluated by immunofluorescence or metabolic labeling assay followed by imunopreciptation. Both DNA vaccines were elicited neutralizing antibodies in Balb/c mice, with the highest antibody titers detected in animals immunized with the pE1D2. The pE1D2 vaccine was also more protective in challenge tests with a lethal dose of DENV2, inducing 100% survival in immunized mice, while 45% of animals vaccinated with the plasmid pE2D2 died after infection. Furthermore, 10% and 65% of the mice immunized with pE1D2 or pE2D2, respectively, showed morbidity after virus challenge. The vaccines pE1D2 and pE2D2 were also tested in combination with the chimeric YF17D-D2 virus, in a prime and booster system or with simultaneous immunizations. The YF17D-D2 chimeric virus was previously constructed by replacing the prM and E genes of 17DD yellow fever vaccinal virus with those from DENV2. The pE1D2 DNA vaccine combined with the YF17D-D2 chimera induced high levels of neutralizing antibodies in animals vaccinated with any of the different immunization schedules. Moreover, these animals showed 100% survival rates against a lethal challenge with DENV2, with no clinical signs of infection. The synergistic effect of combined immunization was also evident when we used the pE2D2 DNA vaccine and the YF17D-D2 virus, which generated 100% survival in challenged animals. The cellular immune response was evaluated by the production of IFN- by CD8+ T cells in ELISPOT assays, revealing the activation of these cells in animals immunized with the pE1D2 alone or in combination with the YF17D-D2 chimera. Furthermore, analysis of the phenotypic profile of CD4+ and CD8+ T cells showed low percentage of CD62L+ lymphocytes in animals vaccinated with pE1D2, alone or combined with the chimeric virus, thus indicating that the DNA vaccine can influence the processes of T cell activation. New DNA vaccines encoding the ectodomains of DENV1, 3 and 4 of the envelope protein (pE1D1, pE1D3 and pE1D4) were constructed and the expression of recombinant proteins was confirmed in vitro. These DNA vaccines will be further tested animal models.
DeCS: Dengue
DNA/uso terapêutico
Proteínas do Envelope Viral
Vacinas contra Dengue
Técnicas In Vitro/utilização
Issue Date: 2011
Publisher: Instituto Oswaldo Cruz
Citation: AZEVEDO, Adriana Souza de. Desenvolvimento de vacinas de DNA contra o vírus da dengue baseadas na proteína do envelope viral. 2011. 207f. Tese (Doutorado em Ensino em Biologia Celular e Molecular) – Fundação Oswaldo Cruz, Instituto Oswaldo Cruz, Rio de Janeiro, 2011.
Date of defense: 2011-06-06
Place of defense: Rio de janeiro/RJ
Department: Pós-Graduação em Biologia Celular e Molecular
Defense institution: Fundação Oswaldo Cruz. Instituto Oswaldo Cruz
Program: Programa de Pós-Graduação em Biologia Celular e Molecular
Copyright: open access
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