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特殊的问题

在血吸虫病的研究进展:基因组时代

把这个特殊的问题

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体积 2012年 |文章的ID 541268年 | https://doi.org/10.1155/2012/541268

克里斯蒂娜Toscano塞卡栀子布拉兹Figueiredo卡瓦略,克拉丽斯卡瓦略阿尔维斯,Tatiane特谢拉德梅洛, 血吸虫皮蛋白疫苗和诊断发展:一个更新”,寄生虫学研究期刊》的研究, 卷。2012年, 文章的ID541268年, 8 页面, 2012年 https://doi.org/10.1155/2012/541268

血吸虫皮蛋白疫苗和诊断发展:一个更新

学术编辑器:安德里亚Teixeira-Carvalho
收到了 2012年7月27日
接受 2012年9月24日
发表 2012年10月18日

文摘

血吸虫病疫苗的发展也更敏感的诊断测试的可用性是很重要的工具,以帮助化疗在控制疾病传播。生物信息学工具,一起进入寄生虫基因组,最近发表,应该帮助产生新的知识寄生虫生物学和寻找新的疫苗或治疗目标和抗原用于疾病的诊断。寄生虫表面蛋白,特别是表达schistosomula外皮,代表有趣的目标中使用疫苗配方在早期感染的诊断,因为皮代表宿主和寄生虫及其分子之间的接口负责对寄生虫生存至关重要的功能。在本文中,我们将开发疫苗和诊断测试的进展取得使用来自血吸虫基因组信息专注于寄生虫皮作为抗原的来源。

1。介绍

血吸虫病仍然是一个重大的公共卫生问题在热带国家,尽管存在有效的抗寄生虫药物(1]。化疗作为疾病控制策略被证明无效的控制传输(1]因此,疾病疫苗的发展也更敏感的诊断测试是必要的协助化疗控制程序(1,2]。

在这种背景下,近期血吸虫基因组信息的可用性是一个重要的人数在发现使用疫苗和诊断的新目标。曼氏裂体吸虫基因组,出版于2009年311.809基因而描述日本血吸虫基因组(413.469)被认为是由基因。他们的组件是由传统的毛细管测序导致19.022支架(美国曼25.048)和支架(日本血吸虫)。最近的一个改良版本美国曼基因组发表(5),利用传统的组合桑格毛细管测序和deep-coverage Illumina公司测序精制基因预测导致减少的数量预测基因从11.809到10.852。Illumina-based技术也被用于埃及血吸虫13.073描述基因组测序,基因(6]。

同时基因组出版,一个重要的工具来访问和分析寄生虫基因组已经被开发出来,SchistoDB (http://www.schistodb.net/)数据库(7]。寄生虫基因组上的SchistoDB使获取信息甚至那些研究人员不是专业计算机语言。3.0当前数据库版本提供最新的草案美国曼基因组序列和注释以及美国日本血吸虫埃及血吸虫基因组注释。

生物信息学工具和可用性访问寄生虫基因组,应该帮助寄生虫生物学的知识,寻找新的疫苗,治疗目标,和抗原用于疾病的诊断。在本文中,我们将开发疫苗和诊断测试的进展取得了血吸虫基因组信息的使用,重点将寄生虫皮作为抗原的来源。

2。开始关系:寄生虫外皮上的角色

高度适应寄生生活,血吸虫病能活几年或几十年甚至在敌对环境中循环系统从脊椎动物宿主的寄生虫有亲密接触循环免疫系统的元素(8]。

在这个成功的开始关系,宿主的免疫系统中发挥着重要作用在两种寄生虫发展和消除。CD4 +细胞激素和细胞因子TNF -αTGF -βIL-7由主机,似乎帮助这种寄生虫发展(9- - - - - -15]。当CD4 +细胞、B细胞、干扰素-γ和肿瘤坏死因子-α被描述参与寄生虫消灭在辐照cercariae疫苗模型(16- - - - - -18]。

此外,高度适应血吸虫病和哺乳动物之间的关系终宿主还包括有效机制逃避他们引发的免疫反应。在这种背景下,这种寄生虫外皮(扮演着重要的角色19,20.]。渗透后,寄生虫表面发生了深刻变化,使寄生虫适应为主机内部微环境,这种寄生虫从immune-sensitive immune-refractory状态(开关21]。在cercariae,表面的特征是一个双分子层膜被密集glicocalyx覆盖。在渗透过程中,glicocalyx丢失和膜转换成双双分子层膜(22]。逃避机制作为抗原模仿、膜营业额、生产表面抗原表达的免疫调节分子和调制也发生在寄生虫表面,导致血吸虫生存(23,24]。

试图消除这种寄生虫,寄生虫表面抗原的宿主免疫系统目标。在老鼠身上的研究表明发展阶段最容易受到宿主免疫系统攻击schistosomula阶段。早期感染后,schistosomula易感细胞和体液免疫,然而,寄生虫发展过程中磁化率正在迅速失去了(25,26]。抵抗宿主免疫反应被寄生虫可以部分解释为表面变化独立于宿主抗原吸附(27- - - - - -29日]。此外,El Ridi和他的同事们(30.),表明lung-stage schistosomulum保护自己免受宿主的免疫系统的抗原分子lipid-rich网站的表面膜。相反,麦克拉伦,1989年(31日),表明皮肤和肺schistosomula阶段目标radiation-attenuated疫苗的免疫系统模型在幼虫触发炎症反应抑制他们的迁移。

由于schistosomula是宿主免疫系统攻击的主要目标和它的外皮代表寄生虫和主机之间的界面,还执行至关重要的功能,确保寄生虫生存(32),其结构的研究,以及它如何与宿主的免疫系统疾病控制可以提供重要的信息,特别是有关寻找新的药物和疫苗开发。我们最近证明了schistosomula外皮美国曼(Smteg)是被TLR4在树突状细胞(DC)导致直流激活和生产的促炎细胞因子白介素和肿瘤坏死因子-α(33]。这个炎症概要文件相比,Smteg也诱导il - 10生产直流TLR (Toll样受体)2、3、4、9独立方式(未发表的数据)再次证明schistosomula外皮既能激活或调节宿主免疫系统。

3所示。疫苗研发的皮作为抗原来源

大部分的研究,旨在确定膜蛋白在成虫的寄生虫进行了皮(34- - - - - -36]。尽管schistosomula宿主免疫力的主要目标,其外皮蛋白质仍没有特点,主要是由于很难获得足够数量的材料这种蛋白质研究[37]。事实上保护性抗原被发现美国曼schistosomula外皮(Smteg)自小鼠免疫Smteg制定与弗洛伊德的佐剂(38)或明矾+ CPG-ODN(未发表的数据)能够大大减轻蠕虫负担,鸡蛋消除粪便。这些保护性抗原的特性是使用immune-proteomics执行分析和基因组数据库来识别候选人对血吸虫病疫苗配方中使用。其他“组学”技术也被用于识别血吸虫蛋白质,主要是那些在schistosomula表示。在这种背景下,两项研究中,使用互补脱氧核糖核酸微阵列技术评估最相关的转录schistosomula开发阶段的变化。,这些研究表明,tetraspanin Sm22.6、Sm29 Sm200和phosphadiesterase schistosomula阶段期间表达的膜蛋白是高度(39,40]。此外,通过RNAi基因沉默技术使用的研究,可以阐明某些蛋白质的重要性,如组织蛋白酶(41,42]和tetraspanins [43寄生虫发展和生存。相同的膜蛋白被发现在成年虫皮准备使用质谱(MS)的蛋白质组学(33,34地图)一起基因组、转录组和遗传信息(3,44- - - - - -46]。最近一个蛋白质组学分析表明,Sm29和Sm200与寄生虫表面膜通过GPI-anchor [47]虽然成人虫皮中含量最丰富的蛋白质,在研究分子,水通道蛋白,dysferlin, TSP-2, ATP diphosphohydrolase [48]。在这表达目录血吸虫蛋白质表达的外皮,其中一些被评估为疫苗抗原免疫小鼠的协议。表1总结了这些临床试验中观察到的结果使用皮蛋白质。


蛋白质 疫苗类型 保护水平 减少蛋 生物信息学工具用于抗原的选择 引用

Sm 21.7 重组蛋白 41% - -70% ND ND (63年]
Sm 21.7 DNA疫苗 41.5% 62%(肝脏)
67%(肠)
ND (64年]
铜/锌超氧化物歧化酶 DNA疫苗 44% - -60% ND ND (65年]
Sm TSP2 重组蛋白 57% 64%(肝脏)
65%(粪便)
爆炸 (57,83年]
Sm29 重组蛋白 51% 60%(肠) InterProScan SignalIP 3.0、信号IP神经,NetNGlyc 1.0,爆炸,WolfpSORT, SOSUI,计算π/ Mw工具, (49,50]
发射极耦合逻辑(200 kDa蛋白质) DNA疫苗 38.1% ND ND (61年]
Sm 22.6 重组蛋白 34.5% ND 爆炸 (53]
Sm茶匙1 重组蛋白 34% 52%(肝脏)
69%(肠)
爆炸 (57,83年]

ND:不确定。

Sm29卡多佐和同事确认了在网上分析识别美国曼转录组的表达蛋白质本地化的寄生虫皮(49]。Sm29重组形式诱发小鼠Th1概要文件与减少51%的蠕虫负担当用于疫苗配方(50]。tegumental蛋白,Sm22.6及其同系物美国日本血吸虫(Sj22.6),参与抵抗再感染在流行地区51,52]。用弗洛伊德佐剂免疫接种的老鼠与重组22.6制定减少导致34.5%虫负担(53]虽然Sm22.6制定与明矾未能引起预防血吸虫病但诱导监管反应能够调节小鼠过敏性哮喘(54,55]。

Tetraspanins (TSP) 1和2中确定cDNA文库美国曼根据他们membrane-targeting信号(56]。免疫的小鼠常会重组蛋白在蠕虫负担导致减少57%,减少肝脏的鸡蛋数量(64%)和肠(65%)、TSP2重组蛋白更有效地降低蠕虫负担(34%),但有类似的影响在减少的数量鸡蛋被困在肝脏(52%)和肠(69%)(57]。的TSP-2同系物美国日本血吸虫也评估小鼠免疫但是没有保护观察(58]。

发射极耦合逻辑或Sm200 GPI-anchored蛋白质中美国曼外皮,也一直与吡喹酮疗效有关,因为这种蛋白质抗体可以恢复药物功效在B细胞耗竭小鼠59,60]。小鼠DNA疫苗和基因编码Sm200引起38.1%保护免疫的小鼠酶裂解GPI-anchored蛋白质的美国曼外皮,Sm200代表最丰富的蛋白质导致成人蠕虫负担减少43% (61年,62年]。Sm21.7测试作为重组疫苗抗原(63年)和DNA疫苗(64年]。免疫的小鼠与重组Sm21.7导致减少41% - -70%的负担而DNA疫苗导致41.5%虫负担减少(63年,64年]。

血吸虫抗氧化酶(铜/锌超氧化物dismutase-SOD glutathione-S-peroxidase-GPX)发展管制。最低水平的基因表达和enzyme-specific活动被发现在幼虫阶段最高水平的基因表达在成虫(65年- - - - - -68年]。这表明,抗氧化剂酶是重要的免疫逃避由成人血吸虫寄生虫(67年]。还RNAi化验表明,推倒抗氧化剂酶GPX和销售税导致孢囊生存的显著减少,表明这些酶能够提高寄生虫生存在氧化环境中(69年]。小鼠免疫与抗氧化酶Cu-Zn超氧化物歧化酶在DNA疫苗策略导致44 - 60%减少蠕虫负担(65年]。

4所示。抗原用于血吸虫病诊断测试

目前,所有可用的技术诊断血吸虫病的特点是有一定的局限性,特别是当有必要检测感染大量的患者低寄生负载(70年]。最初的困难之一的开发测试的诊断血吸虫病是一个适当的抗原的选择。有几个因素影响的选择:容易生产,高稳定性样品存储、免疫原性、专一性和功能被整合到低成本测试平台(71年]。

在这种背景下,完整基因组序列的可用性结合其他技术,如生物信息学、蛋白质组学提供了重要的通行费寻求一个理想人选组成一个高效immunodiagnostic测试。有鉴于此,我们组最近设计了一个在网上策略基于反向疫苗学的原则,并使用一个合理的标准我候选人寄生虫基因组用于血吸虫病的免疫诊断72年]。六抗原选择基于证据的寄生虫的基因表达在不同阶段生命周期终宿主,可访问性宿主免疫系统(暴露的蛋白质),低相似性与人类和其他驱虫的蛋白质,和B细胞抗原表位预测(表的存在2)[72年]。虽然我们的在网上分析导致识别的六位候选人,这种策略尚未被实验验证。


蛋白质 SchistoDB
数量
注释 数量的氨基酸 碱基对 预测分子量 预测的等电点 预测位置

Sm200 Smp_017730 200 kda GPI-anchored表面糖蛋白 1656年 4971年 186年,5 kDa 4.97 皮表面膜
Sm12.8 Smp_034420.1 表达的蛋白质 117年 354年 12、8 kDa 6.88 细胞外
Sm43.5 Smp_042910 表达的蛋白质 382年 1149年 43岁的5 kDa 8.43 细胞外
Sm127.9 Smp_171300 假设蛋白质 1143年 3432年 127年,9 kDa 6.63 细胞外
Sm18.9 Smp_184440 细胞色素氧化酶亚基,假定的 171年 516年 18、9 kDa 9.30 细胞外
Sm16.5 Smp_184550 细胞色素氧化酶亚基,假定的 146年 441年 16、5 kDa 9.14 细胞外

改编的卡瓦略et al ., 201172年]。

其他组也使用生物信息学分析来选择目标序列美国日本血吸虫用于检测寄生虫基因组DNA的血液样本。230 - bp从高度重复序列逆转录转座子SjR2被确认,这是表明,PCR试验检测SjR2高度敏感和具体的检测美国日本血吸虫兔子和感染患者的血清感染(73年]。最近同一组进行了比较研究,以确定最佳的目标在分子诊断测试用于血吸虫病日本血吸虫在29个反转位子活动识别的生物信息学分析。303 - bp序列检测的敏感性和特异性最高美国日本血吸虫DNA在血清样本74年]。

蛋白质组学分析也被用于识别候选人血吸虫病的免疫诊断。与血清免疫印迹美国日本血吸虫含有成人蠕虫感染兔子在一个二维凝胶制备找到10个点,证明了LC / MS-MS对应于四种不同的蛋白质:SjLAP(亮氨酸氨基肽酶),SjFBPA(特性,6-bisphosphate醛缩酶),SjGST (Glutathione-S-transferase)和SJ22.6 [75年]。重组SjLAP和SjFBPA ELISA试验测试,提出高效的诊断美国日本血吸虫感染,96.7%的特异性蛋白质和98.1%或87.8%的敏感性检测急性和慢性感染个体,分别,当SjLAP用作抗原或敏感性为100%(急性)和84.7%(慢性感染)当SjFBPA作为抗原(75年]。

5。其他膜蛋白的候选人中使用疫苗配方和诊断测试

水通道蛋白是小积分膜蛋白参与的选择性运输水和其他溶质通过等离子体膜的哺乳动物,植物和低等生物76年]。这种蛋白质被描述在血吸虫丰富外皮,由于其生理功能和丰富代表一个有趣的目标(疫苗和诊断测试48]。描述的美国日本血吸虫aquaporin-3使用生物信息学工具证明了这种32.9 kDa跨膜蛋白与最可能预测B细胞抗原表位抗原表位存在于蛋白质的氨基端部分,位于外膜(77年]。其他丰富的蛋白质在血吸虫外皮dysferlin,基于类比其他生物体的同系物,这种蛋白质似乎参与膜修复和/或囊泡融合在皮的表面34]。

ATP-diphosphohydrolases酶参与ADP和ATP水解,逃避宿主免疫系统,因为这种酶可以水解反应中产生的ATP在endothelio寄生虫引起的压力从而调制潮湿(危险相关的分子模式)介导的炎症信号(78年,79年]。描述了两种不同的蛋白质在血吸虫病SmATPDase 1和SmATPDase2约63和55 kDa [80年,81年]。SmATPDase 1位于边境的外皮而SmATPDase2位于内膜合胞体的内部结构,可以分泌81年]。合成肽的免疫原性(r175 - 190)已经证明了从SmATPDase2 Balb-c老鼠,然而保护引起的抗原决定基没有评估(82年]。

尽管大多数内膜蛋白中列出本文已被确定在成人虫皮,一个在网上分析在SchistoDB执行(http://www.schistodb.net/)表明,他们中的一些人也表示在schistosomula阶段作为显示在图1加强他们的潜在的疫苗配方中使用或在血吸虫感染的早期诊断。

6。结论

迄今为止,基因组、转录组和蛋白质组信息提供许多目标在血吸虫病疫苗和诊断测试和也对血吸虫生物学新知识。但是大约40%的血吸虫基因组由假设的蛋白质与未知函数表示有趣的测试目标和特点。寄生虫生物学知识的增加,发病机理,开始关系可以预计下一年了。

确认

这个工作是由CNPq, INCT-DT / CNPq Ripag / CPqRR-Fiocruz,佩普/ Fiocruz。g·b·f·卡瓦略和c·c·阿尔维斯都接到Fapemig奖学金。c·t·丰塞卡收到PQ / CNPq奖学金。

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