Different models of DNA immunization as strategy for vaccine development against African Trypanosomiasis

Abstract

A tripanosomose Africana, também conhecida como Doença do Sono, causada pelo protozoário Trypanosoma brucei, é uma doença tropical negligenciada. Esta doença pode ser controlada, tal como foi provado no passado; no entanto, o crescente número de pessoas afectadas e em risco torna o desenvolvimento de uma vacina uma prioridade. T. brucei é capaz de evadir constantemente o sistema imunitário do hospedeiro, devido ao seu extraordinário mecanismo de defesa, que lhe proporciona uma grande variação antigénica. Devido a este mecanismo de defesa tem sido muito difícil de desenvolver uma vacina eficaz. Contudo, têm sido procuradas novas técnicas, entre elas, uma estratégia de vacinação com DNA plasmídico que têm revelado resultados promissores. Tendo em conta estes resultados, este trabalho tem como objectivo o uso de três estratégias de imunização: a primeira, recorrendo a vacinas de DNA, usando dois plasmídeos que codificam candidatos antigénicos de Trypanosoma brucei; a segunda, usando estes candidatos antigénicos conjugados com uma anoformulação; e a terceira, usando VLPs (Vírus-Like Particles). Os três modelos usados no desenvolvimento de vacinas de DNA contra T. brucei recorreram ao uso de duas importantes proteínas do parasita: a MSP (Major Surface Protease) e a PLC (Phospholipase C). A MSP é uma metaloprotease de zinco de superfície, que se acredita ser responsável pela libertação de um fragmento de VSG (Variable Surface Glycoprotein). A PLC é uma fosfolipase, ancorada a um resíduo de GPI (Glycosylphosphatidylinositol), que cliva integralmente uma proteína de VSG da superfície da célula. Como se pode ver, ambas as proteínas são responsáveis pela libertação das VSG, pela normal diferenciação da forma procíclica para a forma de corrente, e participam de forma sinérgica para a perda de VSG durante a diferenciação. Após a imunização com as duas primeiras estratégias, apesar de em baixos níveis, os murganhos produziram anticorpos anti-Trypanosoma brucei brucei. Os que apresentaram melhor resposta imunológica foram os imunizados com a mistura de plasmídeos conjugados com a nano-formulação. Em relação ao terceiro modelo de imunização, o desenho das VLPs foi efectuado, e o próximo passo é a avaliação biológica das mesmas.

African Trypanosomiasis, also known as sleeping sickness, caused by the protozoan Trypanosoma brucei, is a neglected tropical disease. This disease can be successfully controlled, as has been proven in the past; nevertheless, the growing number of people affected and at risk makes the development of a vaccine a priority. T. brucei is capable of constantly evading the host immune system, due to a remarkable mechanism of defense, which provides a great antigenic variation. Due to this mechanism it has been very difficult to develop an effective vaccine. However, new approaches have been pursued, one of which, the vaccination strategy with plasmid DNA has revealed some promising results. Based on this, this work aims to use three immunization strategies: the first one, DNA vaccination, using two plasmids DNA, encoding antigenic candidates from Trypanosoma brucei; the second one, using these antigenic candidates together with a nanoformulation; and the third one, using VLPs (Virus-Like Particles). The three models used in the development of DNA vaccines against T. brucei use two important proteins of the parasite: MSP (Major Surface Protease) and PLC (Phospholipase C). MSP is a surface zinc metalloprotease that is believed to be responsible by the release of a VSG (Variable Surface Glycoprotein) fragment. PLC is a phospholipase anchored to a GPI (Glycosylphosphatidylinositol) residue that cleaves a full-length VSG protein from the cell surface. As we can see, both proteins are responsible by the VSG release, by the normal differentiation from bloodstream to procyclic form, and they participate synergistically in VSG loss during differentiation. After immunization with the first two strategies, although the titres were low, mice produced antibodies anti-Trypanosoma brucei brucei. The animals that presented a better immune response were the ones immunized with the mix of plasmids together with the nanoformulation. Regarding the third model of immunization, the design of the VLPs was made, and the next step is evaluating them biologically.