Последните постижения в откриването на кърлежов антиген и разработването на ваксина против кърлежи, част 1

Резюме:

Кърлежите могат сериозно да засегнат здравето на хората и животните по целия свят, причинявайки значителни икономически загуби всяка година. Химическите акарициди се използват широко за борба с кърлежите, които оказват отрицателно въздействие върху околната среда и водят до появата на резистентни на акарициди популации от кърлежи. Ваксината се счита за един от най-добрите алтернативни подходи за контрол на кърлежи и болести, пренасяни от кърлежи, тъй като е по-евтина и по-ефективна от химическия контрол. Много ваксини, базирани на антиген, са разработени в резултат на текущия напредък в транскриптомичните, геномните и протеомните техники.

Някои от тях (напр. Gavac® и TickGARD®) се предлагат в търговската мрежа и се използват често в различни страни. Освен това, значителен брой нови антигени се изследват с перспективата за разработване на нови ваксини срещу кърлежи.

Необходими са обаче повече изследвания за разработване на нови и по-ефективни ваксини, базирани на антигени, включително оценка на ефективността на различни епитопи срещу различни видове кърлежи, за да се потвърди тяхната кръстосана реактивност и тяхната висока имуногенност. В този преглед обсъждаме скорошния напредък в разработването на ваксини, базирани на антигени (традиционни и базирани на РНК) и предоставяме кратък преглед на последните открития на нови антигени, заедно с техните източници, характеристики и методите, използвани за тестване на техните ефективност.

Антигените са вещества, които могат да предизвикат имунен отговор, включително бактерии, вируси, клетки и т.н. Имунитетът е способността на тялото да реагира на външни антигени, включително вроден имунитет и придобит имунитет. Връзката между антигените и имунитета е тясна и имунитетът може да разпознава и атакува антигени, като по този начин предпазва тялото от болести. Например, когато човешкото тяло е изложено на определен патоген, имунната система разпознава антигена и произвежда антитела, за да го атакува, за да избегне заболяването. Следователно взаимодействието между антигените и имунитета е важен механизъм за поддържане на добро здраве. Така че от тази гледна точка трябва да обърнем внимание на подобряването на имунитета си в ежедневието си. Цистанче има значителен ефект за подобряване на имунитета. Cistanche е богат на различни антиоксидантни вещества, като витамин С, витамин С, каротеноиди и др. Тези съставки могат да поглъщат свободните радикали, да намалят оксидативния стрес и да подобрят устойчивостта на имунната система.

Кликнете върху добавката Cistanche deserticola

Ключови думи:

ваксинология; кандидати за антигени; ваксина против кърлежи; контрол на кърлежите.

1. Въведение

Кърлежите са ектопаразити, които заразяват хора и животни и са отговорни за значителни икономически загуби. Те са вторият по важност вектор за предаване на болести при хората след комарите [1,2]. Те също така са един от най-важните вектори за предаване на болести, които засягат глобалната индустрия за добитък и домашни любимци [3–5]. Кърлежите имат малко естествени врагове, което прави предизвикателство да се контролират инфекциите с кърлежи. Химическите акарициди са само частично ефективни, с няколко нецелеви недостатъка, включително избора на устойчиви на акарициди кърлежи и замърсяване на околната среда и животинските продукти с химически остатъци [6].

В допълнение, за контрол на болестите, пренасяни от кърлежи, в различни страни се използват някои ваксини, базирани на антигени; въпреки това са необходими нови и по-ефективни подходи, включително разработването на нови ваксини, които са насочени към заразяване с кърлежи и патогенни инфекции [7,8].

Традиционно принципът "изолиране–инактивиране–инжектиране" е играл решаваща роля при проектирането и разработването на ваксина за контрол на паразити/патогени. Ваксините от първо поколение са съставени от патогени, които са живи, атенюирани или убити. Ваксините от второ поколение се състоят от пречистени паразитни/патогенни компоненти и са разработени в резултат на напредъка в клетъчната култура, полизахаридната химия, рекомбинантната ДНК технология и имунологията [9,10]. Напредъкът на геномиката и други "omics" през последните две десетилетия доведе до разработването на "трето поколение" ваксини, базирани на технологии като функционална omics, обратна ваксинология и подход на системната биология.

За да се преодолеят ограниченията на конвенционалните подходи за разработване на ваксини, разработването на ваксини стана по-специализирано, с фокус върху антигенните части, които са насочени от защитните имунни отговори [11,12], с широка перспектива на патогена и неговото взаимодействие с имунната система на гостоприемника [13]. Следователно, съвременната ваксинология разчита все повече на нови omics подходи, използващи авангардни технологии с висока производителност, като геномика, транскриптомика и протеомика, заедно с напредъка в основната имунология, биологията гостоприемник-патоген, имуномика, усъвършенствана биоинформатика, изчислително моделиране и подобрени разбиране и технологични иновации.

В сравнение с използването на химикали, ваксинацията е разумен вариант, тъй като е безопасна за околната среда и рентабилна за контролиране на заразяването с кърлежи [12,14]. Въпреки че ваксинацията е рационална стратегия за контролиране на заразяването с кърлежи, само няколко ваксини са комерсиализирани досега, с минимална загриженост за индуцирането на кръстосано реактивен имунитет срещу видове кърлежи [15].

За да се разработят нови ваксини, от решаващо значение е да се идентифицират и характеризират нови кандидати за антигени, които биха били по-консервирани и имат способността да индуцират кръстосано реактивен имунитет във видовете гостоприемници. Целта на този преглед е да предостави общ преглед на традиционните и базираните на РНК ваксини и възможността за тяхното приложение и нови антигени, които имат потенциала да бъдат използвани като обещаващи кандидати за антигени за разработване на ваксини.

2. Идентифициране на антигени: Пътна карта за разработване на ваксина против кърлежи

Идентифицирането на антигените е от първостепенно значение за разработването на ваксина срещу кърлежи. От решаващо значение е да се разберат молекулярните механизми, свързани с взаимодействията гостоприемник-паразит-патоген, за да се идентифицират кандидати за антигени, които е вероятно да служат като кандидати/мишени за разработването на ваксина. Идеалният кандидат за антиген предизвиква дълготрайни и ефективни имунни отговори в гостоприемника [16,17]. Проведени са много изследвания, откакто Алън и Хъмфрис публикуват откритията си през 1979 г., използвайки набор от антигени, включително цели хомогенати на кърлежи и вътрешни органи, за да предизвикат различни нива на имунитет срещу кърлежи [16].

Няколко нови възможности се появиха за прогнозиране, скрининг и идентифициране на антигени, защитни срещу заразяване с кърлежи след Ixodes scapularis, първият вид кърлежи, който е секвениран [18]. Сега има много нуклеотидни и протеинови бази данни, достъпни от различни тъкани на кърлежи и етапи на развитие, и е известно голямо разнообразие от стимули, които засягат кърлежите, като хранене с кърлежи или инфекция с патогени [17,19].

Вероятността за избор на кандидати за защитни антигени, получени от кърлежи, за контрол на заразяване с кърлежи и патогенна инфекция също се е увеличила в резултат на скорошния напредък в omics технологиите (т.е. транскриптомика, протеомика и метаболомика) [20]. В допълнение, използването на обратна ваксинология (RV) или ваксиномика, позволи откриването на нови кандидати за антигени на ваксина [20].

В резултат на това са оценени синтетични и рекомбинантни протеини и е доказано, че могат да индуцират известно ниво на защитен имунитет. Целта на този раздел е да обсъди кандидати за антигени, произхождащи от различни тъкани, които са идентифицирани, оценени за тяхната ефикасност и се разглеждат като потенциални кандидати за разработването на ваксина против кърлежи, въз основа на наличната литература (Таблица 1 и Фигура 1).

Фигура 1. Преглед на разпределението и схемата за оценка на ефикасността на целите на антигените на ваксината срещу кърлежи за предотвратяване на заразяване с кърлежи и болести, пренасяни от кърлежи.

2.1. Кандидати за антигени, свързани с яйца

Яйчният жълтък е основен компонент за развитието на кърлежите, тъй като служи като резервоар на различни протеини, които играят решаваща роля по време на ембрионалното развитие на тези членестоноги [21,22]. Както при насекомите, жълтъчните протеини се синтезират в мастното тяло на кърлежите [21,23]. Разграждането на жълтъка се извършва от различни видове ензими, които се намират в яйцата. Boophilus Yolk pro-Cathepsin (BYC) е пример за жълтъчна протеиназа, която е изолирана от яйца на R. microplus и за която се съобщава, че участва в процеса на ембриогенеза на кърлежа.

По-специално, тези ензими играят ключова роля в разграждането на вителлина, основен протеинов компонент на яйчния жълтък [21]. BYC е изолиран за първи път от da Silva Vaz Jr et al. [24] от яйца на R. microplus и след това е инокулиран в говеда, за да се определи ролята му в индуцирането на имунитета на гостоприемника. Установено е, че този ензим осигурява частична защита срещу кърлежи и предизвиква защитен имунен отговор при говеда, но ефикасността му е между 14 процента и 36 процента. Последващо изследване експресира рекомбинантен BYC протеин в прокариотна експресионна система (Е. coli).

Интересното е, че рекомбинантният протеин показва обща по-висока ефикасност (25,24 процента) в сравнение с ензима, директно изолиран от яйчен жълтък [25,26]. Оказа се, че различни фактори могат да повлияят на ефикасността на този протеин, например методът на получаване на BYC протеин може да повлияе на протеиновата структура и в крайна сметка на неговите функции. Освен това, тази вариация може да бъде свързана и с щам на кърлежи или други експериментални условия [24].

Vitellin, липогликопротеин, който също се среща в яйчния жълтък, подобно на други жълтъчни протеини, се синтезира в мастните тела на членестоноги [27,28]. При кърлежите вителинът или вителогенините са от решаващо значение за развитието на яйца и яйцеполагането, както се вижда от заглушаването на три вителогенинови гена в H. longicornis [29]. Протеинът Vitellin се пречиства от яйца на кърлежи като нековалентен комплекс от шест полипептида с високо молекулно тегло (44–107 kDa). Паралелно с това изследване, 80 kDa гликопротеин (GP80) беше изолиран и пречистен от ларви на R. microplus.

След това и двата протеина бяха инокулирани, за да се изследва тяхната ефикасност. Ваксинирането с Vitellin и GP80 показа обща ефикасност от 68 процента, което предполага, че ваксина, съдържаща и двата антигена, може да предизвика имунен отговор и също така да осигури частична защита срещу R. microplus при овце гостоприемници [28].

Забележително е, че когато рекомбинантен хексахис-GP80 (HH-GP80), който е неправилно сгънат и негликозилиран, се инжектира в гостоприемника при същите експериментални условия, той не показва ефикасност [28]. Въз основа на констатациите от горното проучване изглежда, че ваксинирането на вителин и GP80 може да предизвика имунен отговор при овцете и може частично да защити овцете срещу кърлеж B. micro plus. Правилното нагъване на HH-GP80 е от решаващо значение за неговата активност, тъй като защитните епитопи са свързани с нагъването на протеина и/или олигозахаридите, прикрепени към него, и тези епитопи са от съществено значение за неговата активност.

Разграждащата вителин цистеин ендопептидаза (VTDCE) е друг ензим, свързан с яйцата, който е идентифициран и изолиран от Seixas et al. [30]. Подобно на BYC, този ензимен протеин не се синтезира в яйчника на R. microplus и е замесен в хидролизата на вителин, като по този начин осигурява хранителни вещества за развиващите се ембриони.

Установено е обаче, че и двата ензима регулират хидролизата на вителин по различен начин [30]. Същата изследователска група по-късно анализира пречистен VTDCE протеин като антиген и установи, че този протеин също осигурява частична защита срещу кърлежи, тъй като имунизацията на добитъка е довела до 21 процента ефикасност и 17,6 процента намаление на теглото на оплодените яйца [31]. Свързаните с яйцата протеини BYC и VTDCE осигуряват ограничена защита на гостоприемника срещу заразяване с кърлежи и следователно изглежда не са подходящи кандидати за антиген, когато се използват самостоятелно във ваксина.

2.2. Кандидати за антигени, свързани със слюнчените жлези

Кърлежите съдържат протеин, подобен на ангиотензин-конвертиращия ензим, който може да контролира кръвното налягане чрез регулиране на обема на течността, подобно на ангиотензин-конвертиращия ензим при бозайниците [32,33]. Този контрол позволява на кърлежа да се храни непрекъснато с кръвта на гостоприемника. Слюнчените жлези и средното черво на кърлеж B. micro plus съдържат гликопротеин с ниско съдържание, който се нарича Bm91 [32]. Bm91 понастоящем не е включен в търговските ваксини против кърлежи, но се счита за кандидат за контролиране на кърлежи [34]. Когато рекомбинантният протеин Bm91 беше оценен самостоятелно при полеви условия с естествено заразяване с кърлежи, резултатите бяха разочароващи, тъй като този протеин показа само 6 процента ефикасност, което изглежда неподходящо за разработването на ваксина за контрол на кърлежи [35].

Въпреки това, когато рекомбинантен протеин Bm91, произведен в E. coli, се комбинира с Bm86 (кандидат за антиген, който се използва в търговските ваксини) и след това тази протеинова комбинация се използва като ваксина, резултатите бяха много по-обещаващи , тъй като добавянето на Bm91 повишава ефикасността на антигена Bm86 [33], което предполага, че комбинацията от тези два протеина (Bm91 и Bm86) изглежда е ефективна стратегия за разработване на нов антиген - ваксина срещу кърлежи.

Транскриптомични и диференциални анализи на генна експресия на слюнчените жлези показват, че геномът на видовете кърлежи (напр. R. microplus и Dermacentor andersoni) включва протеинова последователност, наречена флагелиформен копринен протеин [36,37]. Характеризирането на диференциалната генна експресия в слюнчените жлези на R. microplus в отговор на инфекция с A. marginale подчертава молекулярните механизми за това как кърлежите взаимодействат с патогена. Последващите функционални изследвания показват, че флагелиформният копринен протеин (SILK) може да играе решаваща роля в инфекцията и размножаването на A. marginale в кърлежите. Взаимодействието между молекули, получени от кърлежи и патогени, участва в размножаването на A. marginale в клетките на слюнчените жлези [36,38].

След това проучване беше предложено, че флагелиформният копринен протеин може да бъде подходящ кандидат за антиген за разработване на ваксина. За тази цел Merino et al. [14] произведоха рекомбинантен флагелиформен копринен протеин и анализираха антигенната му активност чрез инжектиране в гостоприемник. Установено е, че рекомбинантният протеин е отличен антигенен кандидат, тъй като осигурява 62 процента защита срещу заразяване с кърлежи и инфекция, пренасяна от кърлежи (напр. бабезиоза) при говеда. Ваксинирането с флагелиформен копринен протеин намалява размножаването на A. marginale при говеда. Титрите на антиген-специфичните антитела корелират с намаленото заразяване с кърлежи и патогенната инфекция, което показва, че ефектът на ваксината е резултат от отговора на антителата.

Освен това, експресията на ген-кодиращи антигени на ваксината в кърлежи, хранещи се с говеда, също е повлияна от ваксинация и коинфекция с A. marginale и B. bigemina. По този начин изглежда, че ваксини, използващи протеини от кърлежи, които участват във взаимодействията вектор-патоген, могат да бъдат ефективни както за контролиране на заразяване с кърлежи, така и за предотвратяване на инфекция с патогени в същото време [14].

Salp15 е имуноподтискащ слюнчен протеин на I. scapularis с молекулно тегло 15 kDa, който инхибира активирането на CD4 плюс Т клетки, активността на комплемента, производството на цитокини и функцията на дендритните клетки в гостоприемника [39–41]. Последващите проучвания изследват молекулярния механизъм на Salp15. Протеинът на външната повърхност, OspC, се произвежда от B. burgdorferi на външната повърхност на клетката. Производството на спирохети (B. burgdorferi spirochetes) в средното черво на заразените кърлежи започва, когато те се хранят с кръв от гостоприемника, която след това се транспортира до гостоприемника.

По време на излизането от слюнчените жлези и предаването на спирохетите B. burgdorferi към гостоприемника, Salp15 взаимодейства физически с OspC на повърхността на спирохетите B. burgdorferi, което улеснява оцеляването на спирохетите, предаването на патогени и инфекцията на гостоприемника [38,42]. ]. По този начин взаимодействието Salp15-OspC може потенциално да скрие OspC от имунния отговор на гостоприемника, така че спирохетата да бъде защитена от имунния отговор [38]. Наскоро експресионната система на Escherichia coli беше използвана за синтезиране на рекомбинантен протеин Salp15 и беше установено, че системата е ефективна при производството на този протеин в значителен добив с добра разтворимост. Тези характеристики на рекомбинантния протеин Salp15 показват, че той има практическо приложение и може да се използва за генериране на ваксини против кърлежи [41,43,44].

Металопротеазите (MPs) са многофункционални протеини, които участват в голямо разнообразие от сложни физиологични и патологични процеси в живите организми [45]. Няколко MP са идентифицирани в различни видове кърлежи и се считат за решаващи за поддържането на функциите, свързани с кръвното хранене при кърлежите [46–49]. Например, слюнчените жлези на иксодидните кърлежи съдържат MP, които са признати за ключови биоактивни компоненти в жизненоважни физиологични функции и следователно се считат за използване като потенциални мишени в стратегии за контрол за борба с тези ектопаразити [49]. За да се оцени антигенният потенциал на MPs, Ali et al. (2015) [50] амплифицира фрагмент от последователността, кодираща R. micro plus MP, експресира го като рекомбинантен протеин и използва пречистената форма на този протеин като ваксинен антиген срещу R. microplus при говеда [50]. Рекомбинантният протеин R. micro plus MP демонстрира обща ефикасност от 60 процента.

В допълнение, тя намалява броя на хранещите се кърлежи, броя на произведените яйца и броя на излюпените яйца, което го прави [41] идеален кандидат за разработване на ваксина против кърлежи [50]. За по-нататъшно изследване на подходящи кандидати за антиген от R. microplus, Maruyama et al. [51] извършват изследване на RNA-seq върху слюнчените жлези на всички етапи на хранене на R. microplus и откриват фрагмент от транскриптома, който е подобен на MP (Rm239) заедно с три други гена, включително Rm39, Rm76 и Rm180 . Прилагането на тези протеини като ваксини показа, че всички те могат да инхибират хемостатичните реакции, да потиснат реакциите на антителата на гостоприемника и да намалят способността на кърлежа да се свързва с гостоприемника, използвайки богат на глицин циментов протеин.

Затова авторите разработиха многокомпонентна ваксина против кърлежи, използвайки тези четири различни вида протеини [51]. Имунизирането на говеда с тази многокомпонентна ваксина доведе до намаляване на опаразитяването с R. microplus със 73,2 процента, което показва, че съставът на мулти-антигенна ваксина срещу кърлежи може да бъде по-ефективен от монокомпонентните ваксини [51].

Рибозомите, наричани още протеинови фабрики, са компоненти на всички живи организми. Доказано е, че рибозомният протеин P{{0}} играе основна роля в регулирането на транслационната активност на рибозомите и подпомагането на организма да адаптира своя метаболизъм към различни условия на околната среда. Той принадлежи към група киселинни протеини, които образуват подобна на стъбло структура в най-голямата рибозомна субединица на рибозомата [52]. Има доказателства, които показват, че слюнката на кърлежите съдържа рибозомни протеини, които играят роля в избягването на защитните механизми на гостоприемника [53–55]. Наскоро беше съобщено, че зайци, ваксинирани с рекомбинантен рибозомален протеин P0, проявяват силни хуморални реакции, които основно намаляват линеенето на нимфата и репродукцията при жените. Протеинът демонстрира 57,5 ​​процента защита срещу заразяване с O. erraticus, но не осигурява кръстосана защита срещу заразяване с африкански кърлеж Ornithodoros moubata [56].

В друго проучване изследователите синтезират химически пептид от 20 аминокиселини, който е получен от рибозомния P0 протеин на кърлежи Rhipicephalus, и успешно го конюгират с протеина Keyhole Limpet Hemocyanin (KLH) на Megathura crenulate да служи като антиген срещу R. microplus, показващ 96 процента ефикасност при говеда [57]. В това проучване резултатите предполагат, че P0, конюгиран с KLH, е отлична ваксина. Производството на такава ваксина обаче ще бъде скъпо и следователно може да не е рентабилно за добитъка. Следователно е от съществено значение да се проведат по-нататъшни изследвания върху рекомбинантното производство на антигенна ваксина, за да се оцени нейната ефективност и да се направи производството й по-икономически жизнеспособно.

Инхибитори на серин протеаза: Опитите за изолиране на антигени от видове кърлежи са идентифицирали някои инхибитори на серин протеиназа (серпини), които изглежда имат антигенни способности. Серпините участват в различни физиологични дейности при животните, по-специално при говедата, където влияят върху съсирването на кръвта, променяйки протромбиновото време и частично активирайки тромбопластиновото време [58–60]. Серпините се намесват в имунната система на кърлежите и по този начин улесняват първоначалния процес на хранене на тези паразити [61]. Андреоти и др. [62] изолира и идентифицира инхибитори на R. micro плюс трипсин (BmTI) от екстракти от ларви.

За да се оцени неговата антигенна активност, кръстосаните говеда бяха ваксинирани с BmTI, за който беше установено, че пречи на миграцията на левкоцитите на мястото на фиксиране на ларвите [63,64]. Ваксинирането на телета с BmTI антигени забележително намалява броя на нагълтаните женски кърлежи и тяхното тегло, което води до 72,8 процента ефикасност срещу R. microplus. Тези данни предполагат, че имунизацията с BmTI може да действа в ранната фаза на развитие на ларвите [65]. За да се изследва дали съкратеният BmTI може също да индуцира имунизация, N-терминалният фрагмент на BmTI беше синтезиран и показа по-ниска ефикасност (18,4 процента) при говеда в сравнение с протеина с пълна дължина.

По този начин имунизацията с N-крайния домен не е достатъчна за подобряване на ефекта на BmTIs върху взаимодействията гостоприемник-паразит [64]. По подобен начин, когато рекомбинантните трипсинови инхибитори на R. microplus ларви (rRmLTIs) бяха използвани като изпитване на ваксина, ефикасността (32 процента) отново беше ниска, което предполага, че както съкратеният, така и целият рекомбинантен протеин са по-малко ефективни, вероятно поради липса на прецизно нагъване на протеина in vitro. Като цяло, тези резултати показват, че инхибиторите на трипсин изглеждат подходящи кандидати за производство на ефективна ваксина; обаче, методът за производството им в голям мащаб трябва да бъде подобрен, за да се подобри тяхната ефикасност [66]. Различни други серпини са оценени като възможни кандидати за ваксина срещу кърлежи от различни видове кърлежи, включително Amblyomma americanum (AAS19), Haemaphysalis longicornis (HLS2), Rhipicephalus (Boophilus) microplus и т.н. Всички тези серпини демонстрираха частична защита на гостоприемника; въпреки това, нивото на защита може да варира в зависимост от видовете кърлежи и вида на серпина [67–69].

Комбинирането на протеини от един или повече кърлежи в една полипептидна верига представлява атрактивна стратегия за ваксиниране срещу кърлежи. Следователно, трипсинови инхибитори/или серпини, комбинирани с имуногенни фрагменти от други кърлежови протеини, могат да бъдат използвани като мулти-антигенни конструкции. Например, синтезиран е химерен протеин, съдържащ рекомбинантния антиген Bm86-Campo Grande (BmCG), rRmLTI и топлинно-лабилната субединица на ентеротоксин B от Escherichia coli (LTB) като молекулярен адювант. Този химерен RmLTI–BmCG–LTB антиген има 55,6 процента ефикасност срещу R. microplus при говеда.

2.3. Кандидати за антигени, свързани със средното черво

Феритиновите протеини са важни за физиологичното съхранение на желязото в нетоксична, но биологично достъпна форма. Те са от решаващо значение за метаболизма на желязото от поетата кръв по време на хранене на кърлежи [70,71]. Досега са идентифицирани и характеризирани две молекули феритин (феритин 1 и феритин 2). Феритин 1 (FER1) се намира в клетките, където участва във физиологичното съхранение на желязо.

За феритин 2 (FER2) няма функционални ортолози при гръбначните животни. Той се експресира главно в червата и играе решаваща биологична роля в транспорта на желязо до слюнчените жлези и яйчниците [71]. Протеинът FER2 е докладван при различни видове кърлежи, включително D. variabilis, R. microplus, I. ricinus, Haemaphysalis longicornis и I. scapularis [71,72]. Въз основа на проучвания за загуба на функция на FER2, той е обещаващ кандидат за ваксина, тъй като потискането на този ген уврежда способността на кърлежите да се хранят, намалява яйцеполагането и намалява излюпването на ларвите [71].

Освен FER2, FER1 е показан като подходящ кандидат за антиген за контрол на различни видове кърлежи. Хайдушек и др. тестваха рекомбинантния FER2 протеин на R. microplus (RmFER2) за имунизиране на едър рогат добитък и установиха, че ваксината, базирана на FER2-, показва обща ефикасност от 64 процента [73]. По подобен начин, рекомбинантните протеини FER1 и FER2 на H. longicornis са използвани за имунизиране на зайци. И двата протеина са силно имуногенни и индуцират производството на антитела на гостоприемника. Имунизирането на гостоприемника значително намалява напълненото тегло на заразените кърлежи и намалява броя на яйцата и броя на кърлежите с напълно излюпени яйца. Въпреки това, рекомбинантният FER2 причинява по-голямо намаление с по-висока ефикасност (49 процента) от рекомбинантния FER1 (34 процента) [72].

Съвсем наскоро Manjunathachar и колеги [74] съобщават, че теле, ваксинирано с H. anatolicum FER2, вектор на кримско-конгоанската хеморагична треска, е силно защитено от заразяване с ларви (51,7 процента) и възрастни (51,2 процента), т.к. както и срещу кърлежи с FER2, повален от RNAi. Много други скорошни проучвания също потвърдиха, че FER2 осигурява значителна защита на гостоприемника срещу заразяване с кърлежи чрез използване на рекомбинантен протеин на FER2 [75–77]. Молекулярният механизъм на защита включва главно производството на анти-FER2 антитела в тялото на гостоприемника, които се прехвърлят в видовете кърлежи по време на процеса на хранене, а анти-FER2 антителата се свързват с FER2 вътре в чревните клетки на кърлежите или хемолимфата, като по този начин предотвратяват FER2 монтаж и/или функция.

Наскоро беше открито, че предсказаните антигенни региони на протеина FER2 се запазват при различни видове кърлежи. Следователно този протеин може да се използва за производство на ваксина за междувидова защита [77]. В скорошно проучване бяха характеризирани ортолозите на FER2 в O. moubata (OMFER2) и O. erraticus (OEFer2) и изследователите установиха, че те имат високо сходство на последователностите (85,3 процента). Рекомбинантната форма на O. moubata Fer2 (tOMFER2) може да предизвика силни хуморални отговори при зайци. Въпреки това, в O. erraticus, този протеин не проявява никакъв защитен ефект, въпреки голямото сходство на последователностите, което предполага, че малка разлика в техните последователности може да определи дали те имат или не защитен ефект. Въпреки това, резултатите от това проучване потвърждават, че OMFER2 има потенциала да служи като антиген кандидат за ваксини [78].

TROSPA е рецептор на кърлежи, който е необходим за колонизацията на спирохети в I. scapularis. Протеинът А на външната повърхност на B. burgdorferi (OspA) се произвежда в изобилие върху тези спирохети и е критичен за адхезията към вектора чрез специфично свързване с TROSPA [79,80]. При различни видове кърлежи, включително R. microplus, I. scapulars и R. annulatus, TROSPA може да играе роля в механизмите на инфекция и размножаването на патогени Babesia. В допълнение, външните повърхностни протеини OspA и OspB се експресират, когато спирохетите навлизат и пребивават в кърлежите [81]. Въпреки това, тяхната експресия се потиска по време на предаване към гостоприемника, докато експресиите на OspC и bba52 се регулират нагоре. BBA52, заедно с OspC протеина на борелиите, има допълващи се, но несъществени роли в процеса на предаване, тъй като всички тези антигени са локализирани във външната мембрана и ко-експресирани в хранещи се кърлежи [82–84].

Биологичната функция на рецептора е неизвестна, но свързването на OspA с TROSPA е необходимо за кърлежите, за да може бактерията B. burgdorferi да колонизира червата на кърлежа, което поддържа бактериалната инфекция във вектора [79]. Инфекцията с B. burgdorferi индуцира производството на определени гени на кърлежи (TROSPA и salp15), които могат да бъдат насочени към инхибиране на предаването на Borrelia spirochetes и други микроби, пренасяни от кърлежи [80,85]. Блокирането на TROSPA с TROSPA антисеруми или чрез RNAi намалява прилепването на B. burgdorferi към червата на I. scapulars и по този начин намалява бактериалната колонизация на вектора и потенциалното предаване на патогена към гостоприемника [79]. В резултат на това взаимодействие, рекомбинантният TROSPA беше анализиран при говеда като антигенна ваксина за контрол на опаразитяването с кърлежи и предаването на патогени, но не повлия на храненето с кърлежи или плодовитостта [14].

Аквапорините (AQP) или трансмембранните водни канали играят основна роля във водната хомеостаза и криопротекция [86,87]. Те са еволюционно силно запазени членове на по-голямо семейство от основни присъщи протеини. Те образуват пори в клетъчната мембрана, които транспортират вода или други разтворени вещества [86,88,89]. В допълнение към транспортирането на вода и малки неутрални разтворени вещества, AQP участват в множество физиологични процеси [90].

При кърлежи се съобщава за AQP в храносмилателния тракт, малпигиевите тубули, а също и в слюнчените жлези [91]. AQP намаляват обема на кръвта на гостоприемника в червата на кърлежите, важна физиологична функция, тъй като кърлежите поглъщат големи обеми кръв в сравнение с техния размер и тегло [62]. Фрагмент от аквапорин от R. micro plus нагълтани женски е изолиран и впоследствие рекомбинантно произведен и обозначен като RmAQP1 ваксина [62]. Тази ваксина е тествана в две изпитвания при говеда за ефикасност срещу R. microplus, демонстрирайки 68% и 75% ефикасност. Това предполага, че RmAQP1 може да бъде потенциален антиген на ваксината [62] и че аквапорините могат да се използват във ваксини срещу кърлежи [62]. В скорошно проучване на RmAQP2 от същия вид е доказано, че говеда, ваксинирани със синтетичния пептид на извънклетъчните домени на RmAQP2, са успели да намалят броя на кърлежите, които се хранят до насищане с 25 процента като цяло, което предполага, че тази цел (RmAQP2) може да бъде полезен компонент на коктейл от ваксина срещу ухапвания от кърлежи [92].

Друго проучване върху I. ricinus потвърди ефикасността на AQP антигените на кърлежи за контрол на опаразитяване с кърлежи, като показа ефекта от ваксинирането с IrAQP и CoAQP върху ларвите на кърлежи I. ricinus при зайци. Ефикасността на ваксината, съдържаща AQP запазената област, присъстваща в CoAQP антигена, е по-висока от тази на IrAQP ваксината [93]. Освен това, ваксинирането със синтетични имуногенни пептиди, получени от AQP на Ornithodoros erraticus (OeAQP и OeAQP1), осигурява значителна защита на говедата срещу хомоложния вид O. erraticus, но междувидовата защита срещу Ornithodoros moubata е по-ниска [94]. Освен това, някои други проучвания също са идентифицирали AQP от различни видове, включително O. moubata и Ixodid кърлежи, с биоинформатични анализи, които предполагат, че тези AQP имат добър потенциал да бъдат използвани като ваксина. Следователно са необходими допълнителни експериментални доказателства за потвърждаване на антигенния потенциал на тези AQP [95,96].

I. ricinus е един от видовете кърлежи, отговорни за нарастващото разпространение на болести, пренасяни от кърлежи при домашни любимци в Европа [4]. Ефектът на базираните на AQP ваксини върху заразяване с ларви на I. ricinus и линеене може да доведе до намаляване на заразяването с кърлежи при ваксинирани животни и подкрепя, че CoAQP може да бъде кандидат защитен антиген за контрол на различни видове кърлежи, хранещи се с един и същи гостоприемник.

Проучване, използващо имунизация с експресионна библиотека срещу миши модел на опаразитяване с кърлежи, показа, че протеинът 4D8, по-късно наречен сублизинг (SUB), е потенциален антиген, който може да се използва като ваксина срещу I. scapularis [97]. Установено е, че последователностите на гена и протеина на SUB са запазени при безгръбначни и гръбначни. В допълнение, този ген е идентифициран и характеризиран в различни видове кърлежи и е установено, че се експресира на различни етапи на развитие и в различни тъкани на възрастни кърлежи [98]. Поради широкото разпространение на SUB беше предложено да бъде добър кандидат за антигенна ваксина. Антигенният потенциал на SUB преди това е бил изследван при говеда с помощта на рекомбинантни протеини и е установено, че SUB може да предпазва (51 процента ефикасност) срещу кърлежи.

Освен това, комбинация от SUB ваксинация и автоциден контрол на кърлежи след нокдаун на SUB ген в кърлежи, хранещи се с говеда за контрол на R. microplus, постигна 75 процента ефикасност след лечението [99,100]. Освен това, Shakya и сътрудници произвеждат рекомбинантен SUB на R. microplus и използват този рекомбинантен протеин за имунизиране на говеда. След това тези преживни животни бяха заразени с ларви на R. microplus. Освен това беше оценена ефикасността на този протеин срещу друг географски различен щам на кърлежи. Ефикасността на рекомбинантния SUB варира от 32,7 процента до 44,1 процента и показва висока хомология на последователността между щамовете на кърлежи от Мексико и Индия [101]. В друго проучване рекомбинантният SUB се синтезира като химерен протеин с MSP1a и впоследствие се прилага върху говеда за контрол на R. microplus.

Изненадващо, този химерен протеин демонстрира 81 процента ефикасност [102]. В резултат на успешните и обещаващи резултати от приложението на SUB, комбинацията от този антиген с Bm86 беше тествана и се предположи, че дава по-добри резултати, но общата ефикасност не подкрепя използването на тази комбинация като ваксина. Въпреки че е показано, че високи нива на специфични антитела се активират за всеки антиген, когато два антигена се прилагат едновременно, те се разделят в различни формулировки и се използват на различни места за инокулация в животното [103,104].

По-рано известни като лигандини, глутатион S-трансферазите (GST) образуват семейство многофункционални протеини, широко разпространени в животинското царство. Тези ензимни протеини играят роля във вътреклетъчния транспорт, храносмилането, производството на простагландини, детоксикацията на ендогенни и екзогенни вещества и защита срещу оксидативен стрес. Нивата на експресия на GST се повишават в организмите, когато са изложени на инсектициди и акарициди [105]. Заешки серум, съдържащ поликлонални антитела срещу GST от R. microplus, реагира с рекомбинантния GST на H. longicornis и R. appendiculatus, което предполага, че GST на кърлежи може да бъде съставна част на универсална ваксина, която предпазва от повече от един вид кърлежи [106] .

Въз основа на това предварително проучване, Parizi и колеги (2011) изолират GST от H. longicornis и произвеждат рекомбинантен GST и го използват за ваксиниране на говеда срещу R. microplus [107]. Това предпазва говедата от R. micro plus с ефикасност от 57 процента. Рекомбинантният GST протеин осигурява частичен кръстосано защитен имунитет в гостоприемника, което предполага, че протеиновият защитен капацитет на GST не е достатъчен и по този начин използването на този протеин във ваксина с единичен антиген изглежда не е ефективно за предотвратяване на заразяване с кърлежи [ 107].

For more information:1950477648nn@gmail.com