Ваксини срещу кърлежи и скрити срещу открити антигени

Резюме:

Разработването на ваксина срещу кърлежи зависи главно от идентифицирането на подходящи антигени, които в идеалния случай трябва да имат различни характеристики. Това трябва да са ключови молекули в биологията на кърлежите, кодирани от един ген, експресиран през етапите от живота и тъканите на кърлежите, способни да индуцират В и Т клетки за насърчаване на имунологичен отговор без алергенни, хемолитични и токсични ефекти; и не трябва да бъде хомоложен на гостоприемника бозайник. Дискусията по този въпрос и полезността на "изложените" и "скритите" антигени беше ефективно проучена в публикацията на Nuttall et al. (2006). Настоящият коментар има за цел да обсъди уместността на такова изследване в областта на имунологичния контрол на кърлежите.

Ваксината против кърлежи е ефективен начин за предотвратяване на заболявания, пренасяни от кърлежи. Може да накара тялото да развие имунитет срещу кърлежи, за да предпази хората от болести, пренасяни от кърлежи. Ваксините против кърлежи са тясно свързани с имунитета. Ваксинацията против кърлежи може да подобри човешкия имунитет и ефективно да предотврати появата на болести, пренасяни от кърлежи.

Ваксината против кърлежи е превантивна ваксина, чиято основна съставка е акари вирусът. След ваксиниране срещу кърлежи човешкото тяло ще развие определен имунитет и ще образува защитна бариера, за да предпази човешкото тяло от заразяване с болести, пренасяни от кърлежи. Ваксините против кърлежи могат ефективно да предотвратят появата на болести, пренасяни от кърлежи, като инфузионна треска, планинска треска и треска Ласа и имат положителен защитен ефект върху човешкото здраве.

В допълнение към ваксинацията срещу кърлежи, имунитетът на организма също е важен фактор за предотвратяване на болести, пренасяни от кърлежи. Колкото по-силен е имунитетът на организма, толкова по-ефективен е той да устои на болести, пренасяни от кърлежи. Ето защо трябва да обръщаме внимание на упражненията, поддържането на здравето и повишаването на имунитета в ежедневието ни. Например, участието в повече физически упражнения, поддържането на добри навици за работа и почивка, здравословното хранене и консумацията на по-питателни храни като плодове и зеленчуци могат ефективно да подобрят имунитета ни.

За да обобщим, ваксините против кърлежи са тясно свързани с имунитета. Ваксинацията против кърлежи може да подобри човешкия имунитет и ефективно да предотврати появата на болести, пренасяни от кърлежи. В същото време трябва да обърнем внимание и на ежедневните навици за поддържане на здравето и повишаване на имунитета, за да предпазим тялото си от болести, пренасяни от кърлежи. От тази гледна точка трябва да подобрим имунитета си. Cistanche може значително да подобри нашия имунитет, тъй като Cistanche също има антивирусни и противоракови ефекти, което може да засили способността на имунната система да се бори и да подобри имунитета на организма.

Кликнете върху ползите за здравето от цистанче

Ключови думи:

Борба с кърлежи; ваксина; "изложен" антиген; "скрит" антиген.

1. Въведение

Кърлежите са ектопаразити, способни да засягат гостоприемниците си двойно, тъй като тяхното хематофагно поведение засяга пряко гостоприемника, а тяхната компетентност като вектори на различни патогени прави тези ектопаразити основна заплаха за здравето на животните и общественото здраве. Животновъдната индустрия е запозната с кърлежите и болестите, предавани от кърлежи, като анаплазмоза, ерлихиоза, бабезиоза и тейлериоза, тъй като всяка година се докладват значителни икономически загуби, причинени от смъртността и заболеваемостта на животните, лечението на болестта и контрола на кърлежите. Понастоящем основната мярка за контрол на кърлежи и болести, пренасяни от кърлежи (TTBD), се състои от химически продукти, които се прилагат директно върху животни. Тези продукти замърсяват почвата и продуктите от животински произход и също така благоприятстват устойчивостта на кърлежи.

Идеята за използване на имунитета на гостоприемника и ваксинацията за борба с кърлежите не е нова. Използването на естествено придобит имунитет и хомогенати на слюнчените жлези (известни като "изложени" антигени) като източници на индуцирана защита [1–3] беше първата стъпка в усилията да се направят ваксините алтернативен метод за контрол на кърлежите. След публикуването на пионерските проучвания от Уилям Трейгър през 1939 г. [3] и от Алън и Хъмфрис през 1979 г. [4], бяха извършени много проекти за създаване на ваксини срещу кърлежи. В преследването на тази цел са следвани различни пътища, но реалността е, че след пускането на ваксини на базата на Bm86- през 90-те години на миналия век малко кандидати са достигнали предпазарните етапи [5]. Комерсиализирането на тези ваксини стимулира учените да търсят други антигени, способни да възпроизвеждат или дори да надминават ефектите на известния „чревен протеин с неизвестна функция“ на говеждия кърлеж Rhipicephalus (Boophilus) microplus.

Това откритие фокусира вниманието на изследователската общност върху идеята, че "скрит" антиген може да се използва за предизвикване на силен имунен отговор и оттам въпросът дали и "изложените", и "скритите" антигени представят необходимите реквизити, за да бъдат включени в потенциална ваксина срещу кърлежи. През последните години полезността от интегрирането на един или друг тип антигени във ваксини срещу кърлежи се обсъжда в различни публикации, като консенсусът е, че "скритите" антигени се определят като обикновено скрити от имунната машина на гостоприемника и, "изложени" антигени се определят като секретирани в слюнката на кърлежи по време на прикрепване и хранене, предизвиквайки имунологичен отговор. Гостоприемниците, имунизирани с "изложени" антигени, се подсилват чрез постоянен контакт с кърлежи, докато ваксинацията с използване на "скрити" такива изисква последващи инокулации, за да се осигури непрекъсната защита [6]. След експериментите, проведени от Allen и Humphreys [4], при които морски свинчета и говеда бяха имунизирани с антигени от частично хранени черва на Dermacentor andersoni и други вътрешни органи, други доклади показаха, че естественият имунитет на животните срещу заразяване с кърлежи може да бъде повишен с помощта на хомогенати на кърлежи от са последвани цели кърлежи или специфични органи [7–9].

През 1988 г. Willadsen и Kemp характеризират "скрития" антиген като имащ ключово предимство в сравнение с "изложените" антигени: малката вероятност кърлежите да развият имунно избягване [10]. Скоро след това това твърдение беше допълнително обсъдено и подкрепено от експериментални анализи, които включват Bm86 антиген [11,12]. Оттогава бяха разгледани и анализирани няколко "скрити" и "изложени" (секретирани) антигени, показващи както силни, така и слаби свойства по отношение на контрола на заразяването с кърлежи. В допълнение към вече споменатата полза от естественото усилване, постигнато с помощта на "изложени" антигени, ваксините, формулирани с тези антигени, представят други подходящи характеристики: те стимулират естествено придобита резистентност към хранене с кърлежи и са насочени към различни молекули и/или различни етапи в сравнение с формулираните ваксини със "скрити" антигени [13]. От многото експерименти, които бяха проведени, за да се тестват потенциални кандидати за ваксина, възникна нова идея, която се състоеше от използване на антигени, представящи характеристики, предлагани както от „изложените“, така и от „скритите“ видове, които бяха наречени ваксини с двойно действие.

Използвайки предполагаем циментов протеин от кърлеж (64P) от Rhipicephalus appendiculatus като антиген, беше демонстрирано индуцирането на възпалителен отговор на мястото на хранене и едновременното повишаване на титрите на антителата [14,15]. С напредването на изследванията други „изложени“ и „скрити“ антигени показаха потенциал като кандидати за ваксина, а някои бяха комбинирани за подобряване на ефикасността на ваксината срещу различни видове кърлежи и срещу пренасяни от кърлежи патогени като Anaplasma sp. и Babesia sp. [16]. Събирайки подходяща информация относно изследвания, фокусирани върху разработването на ваксини срещу кърлежи, базирани на двата типа антигени, публикацията от 2006 г. на Nuttall et al., обсъди оптималните изисквания за ваксина и новите формулировки и обърна внимание на необходимостта от разбиране на взаимоотношенията гостоприемник-паразит за идентифициране подходящи кандидати за разработване на ваксина, което прави този ръкопис „класически документ“ за изследователи, работещи в областта на имунологичния контрол на TTBD.

2. Откриване

Пътят за намаляване на TTBD, подкрепен от интегрирани мерки, към които рекомбинантните ваксини са неразделна част, продължава да представлява основно ограничение: идентифицирането на защитни антигени. Прегледът на Nuttal et al. (2006), събира експериментална подкрепа за използването както на "скрити", така и на "изложени" антигени при разработването на ваксини против кърлежи, подчертавайки нови възможности като ваксини с двойно действие и блокиране на предаването (предназначени да блокират развитието на паразити вътре в кърлежа, намалявайки инфекциозността на кърлежите и ограничавайки предаването). Представена е дефиницията на "открити" и "скрити" антигени и характеризиране на техния "начин на действие", по отношение на имунния отговор на гостоприемника.

Ако "изложените" антигени естествено предизвикват имунен отговор на гостоприемника чрез действието на дендритни клетки, които обработват и представят тези антигени на Т-лимфоцити, подготвяйки клетъчно или антитяло-медииран имунен отговор, "скрити" такива, които не се представят естествено на имунната машина на гостоприемника, може да провокира силен хуморален имунитет, произвеждайки антитела, способни да достигнат и увредят своите цели, което би било пагубно за оцеляването на кърлежите [6,13]. Основният проблем с така наречените "изложени" антигени е, че по време на хранене слюнчените жлези отделят набор от биоактивни молекули, за да преодолеят хемостатичните, възпалителните и имунните механизми на гостоприемника [17], което прави малко вероятно един антиген на кърлеж да индуцира ефективен имунен отговор. От друга страна, "скритите" антигени се възползват от елемента на изненадата по начина, по който паразитът не е "подготвен" за блокиране на тези скрити протеини, въпреки това може да е необходимо повторно зареждане на имунните механизми на гостоприемника.

Класическата статия също предлага списък с анализи, които са използвали двата вида антигени, публикувани преди 2006 г. Даден е примерът на споменатия по-рано Bm86 антиген, а към този пример са други „скрити“ антигени добавени, като Vitellin, който е тестван срещу R. microplus при говеда. Други "скрити" антигени бяха изследвани в различни настройки, например HLS1, HLS2 и P27/30, тествани срещу Haemaphysalis longicornis, Voraxin срещу Amblyomma hebraeum и 4D8 срещу Ixodes scapularis.

Успоредно с това, "открити" антигени като калретикулин, имуноглобулин-свързващ протеин, хистамин-свързващ протеин, P29, HL 34, RIM36 и 64TRPs са тествани срещу различни видове кърлежи, Amblyomma americanum, D. variabilis и R. microplus, R appendiculatus и H. longicornis, съответно [6]. Като цяло резултатите са обезсърчаващи и никой не е достигнал стадия на търговско развитие, въпреки че някои от тях са тествани при говеда, какъвто е случаят с 64TRPs, който е анализиран срещу R. appendiculatus.

По това време рекомбинантните версии на кандидатите за ваксина 64P, показващи не само хуморален, но и отговор от забавен тип, бяха обърнати специално внимание. В този случай, след имунизация, прикрепването на кърлежите, храненето и целостта на средното черво са били засегнати, причинявайки смърт на кърлежа. Друго предимство на този антиген е фактът, че той е изграден с повече от един запазен епитоп, което увеличава шансовете му за ефикасност. Напредвайки от концепцията и констатациите по отношение на „откритите“ и „скритите“ антигени и ваксините с двойно действие и блокиране на предаването, беше разгледан методът за насочване не само към векторния контрол, но и към инхибиране или намаляване на предаването на патогени. R. appendiculatus 64TRP също беше тестван в това отношение, използвайки I. ricinus, заразен с вирус на енцефалит, пренасян от кърлежи (TBEV) в миши модел, показвайки обещаващи резултати.

В това проучване ваксинацията с рекомбинантния протеин не само нарушава храненето на кърлежите и разрушава червата на кърлежите, но също така предпазва мишките от смъртоносна инфекция на TBEV. Авторите предполагат, че контролът на инфекцията вероятно е резултат от взаимодействия на ниво Лангерхансови клетки, които играят роля в предаването на TBEV от кърлежи и се модулират от компонент(и) в слюнката на кърлежите [18]. Предвид напредъка в техниките на молекулярната биология по онова време (геномика, транскриптомика и протеомика, свързани с, например, медиирано от РНК интерференция заглушаване на гени), се очакваше, че такива технологии ще бъдат ключови за изграждането на знания за сложните взаимодействия между кърлежи, паразити , и домакините в крайна сметка улесняват/подпомагат предложението за нови ваксини срещу TTBD. Предложен е системен биологичен подход, който подчертава предимствата на изучаването на мрежите, поддържащи клетъчните функции [16].

3. Въздействие

Шестнадесет години след публикуването си прегледът, озаглавен „Изложените и скрити антигени като цели на ваксината за контролиране на кърлежи и болести, пренасяни от кърлежи“, от Nuttall et al., остава крайъгълен камък. Това не е така, защото представлява новаторско откритие, а по-скоро защото е солидна колекция от доказателства, подкрепящи различните изследователски пътища, следвани в търсенето на ефективни ваксини срещу кърлежи и патогени, пренасяни от кърлежи. Оттогава най-малко 68 различни „изложени“ и/или „скрити“ антигени са тествани в опити за ваксиниране срещу различни видове кърлежи с цел постигане на намаляване на заразяването с кърлежи (Таблица 1) [19–59]. Атрактивната идея за ваксини, блокиращи предаването, също процъфтява и някои проучвания включват хипотезата, че увреждането на антиген, насочен към кърлежи, може също да повлияе на жизнения цикъл на патогена, протичащ в неговия вектор (Таблица 1).

Участието на слюнчените жлези в основния процес на кръвоснабдяване и предаването на патогени го превърна в мишена за изследване. Също така, достъпът на антителата на гостоприемника до протеините на средното черво продължава да стимулира интереса към тази тъкан, но други антигени, открити в яйчници или яйца, като CDK10/циклин-зависима киназа от I. persulcatus [41] и ензим, разграждащ вителин [23] и жълтъчен прокатепсин от R. microplus [19] също са анализирани при опити за ваксиниране. Въпреки това, ако имаше първоначална загриженост по отношение на класификацията на антигените според експозицията на имунната система на гостоприемника, някъде по пътя изследователите започнаха да се фокусират върху функцията и ролята на биологията на кърлежите, а не върху такава класификация.

През последните години това, което можем да наречем голямата революция в подходите на omics, позволи сравняването на геноми, транскриптоми, протеоми и по-скоро метаболоми на различни видове кърлежи, тъкани, етапи, инфекция и състояния на хранене, наред с други, които, свързани с технологията за РНК интерференция, от по-академична гледна точка, разшириха познанията за биологията на паразитите, генерирайки огромни количества информация за взаимодействията кърлежи-гостоприемник-патоген и, в по-приложен изглед, посочиха подходящи молекули, участващи във фундаментални биологични процеси на кърлежи, които могат да бъдат скринирани като защитни антигени [60].

Каталозите на гени и протеини, идентифицирани като различно представени в отговор на дадено състояние, са публично достъпни в хранилища и могат да бъдат проверени като кандидати за ваксина против кърлежи, като изборът им се определя от критериите на изследователите. Въпреки че има нарастващо осъзнаване на необходимостта от създаване на модели за анализ на съществуващите данни, за съжаление тези ресурси, които могат да се възприемат като първата стъпка по пътя към откриването на подходящи цели, са склонни да бъдат недостатъчно проучени. Обратната ваксинология, въведена за първи път от Rino Rappuoli [61], също е приложена при разработването на ваксина против кърлежи, с разработването на биоинформационни тръбопроводи, предназначени да идентифицират подходящи цели [54,62,63].

Постепенно също така стана ясно, че е необходимо да се анализират и използват предимствата на различни антигени, епитопи, състави на ваксини и имунологични отговори на гостоприемника, за да се постигне ефективна защита. Синергичен ефект върху защитата се очаква при комбиниране на антигени с доказана ефикасност и активиране на различни имунологични механизми. Ваксина, съставена от три рекомбинантни протеина на кърлежи, която сама осигурява частична защита срещу R. microplus при затворени говеда, беше тествана в полеви условия. Имунизацията с вителин-разграждаща цистеин ендопептидаза (VTDCE), Boophilus yolk pro-cathepsin (BYC) от R. microplus и глутатион S-трансфераза от H. longicornis (GST-Hl) доведе до повишено ниво на защита срещу инфекции с R. microplus в сравнение с единичния антиген [64].
Обещаващ антиген Subolesin (SUB) беше комбиниран с неговия ортолог Akirin, което доведе до висока ефикасност на ваксината при зайци срещу I. ricinus и D. reticulatus [65], а наскоро беше публикувано проучване, показващо потенциала за комбиниране на SUB с Bm{{ 1}} [66]. Тази стратегия също така доведе до комбинирането на SUB с патогенни антигени за постигане на ваксина с двоен ефект. Ваксинирането със SUB/Anaplasma marginale Major Surface Protein 1a доведе до значително намаляване на опаразитяването с кърлежи при говеда и овце, както и до 30% намаление на Babesia bigemina [67]. Плюс това, химерата Q38 Subolesin/Akirin, съдържаща запазени защитни епитопи, също беше показано като кандидат антиген за контролиране на заразяване с множество видове кърлежи [68]. Пептидът на рибозомния протеин P{{10}} е друг антиген, който в момента се разглежда за разработване на ваксина. Въпреки че е част от запазен протеин, използваната пептидна последователност се различава от ортолозите на гръбначните гостоприемници и е силно запазена сред кърлежите. Пептидите са малки и следователно са слабо имуногенни, изискващи молекули носители като адювант, добавяйки химическа стабилност и засилвайки имунния отговор. Хемоцианинът от Megathura crenulata (KLH) е използван заедно с P0 и резултатите показват висока защита срещу заразяване с кърлежи [37,69,70] в различни родове кърлежи. Следователно идеята, че индивидуалните ефикасности на Bm86 и P0 могат да бъдат подобрени чрез конюгацията на двата антигена [69–71] се изследва [37,69,70].

Голямото предизвикателство за откриване на антиген, подходящ за разработване и комерсиализация на ваксина срещу кърлежи, остава и днес. Въпреки това беше постигнат забележителен напредък в идентифицирането и валидирането на кандидати и антигени, показващи обещаващи резултати (особено при говеда, поради значението на TTBD в животновъдството), подкрепиха регистрацията на патенти. Например, самостоятелно или в съюз с Bm86, защитният антиген SUB е антиген, в който се възлагат големи надежди (патент US20050123554A1 и WO2014154847A1). Различни проучвания показват положителни ефекти срещу различни членестоноги ектопаразити и патогени, както се съобщава за пренасяния от комари Plasmodium sp. [72] и за пренасяния от кърлежи A. marginale [38]. През 2009 г. резултатите относно имунизацията на говеда с феритин 2 срещу I. ricinus подкрепят искането за патент (US8168763B2). Съвсем наскоро беше разкрито, че ваксинацията с мембранно-свързан протеин, Aquaporin, има висока ефикасност, когато е изследвана в изпитвания на ваксина за писалка [39], което позволява регистрацията на патент US20180085443A1 през 2017 г.

Интересно е да се отбележи, че последните антигени могат да бъдат класифицирани като "скрити", подкрепяйки концепцията, че не само секретираните в слюнката ("изложени") антигени са част от имунологично равновесие, възникващо между кърлежи и гостоприемник, но също така, че тези "скрити" "молекулите стимулират силен положителен Т-клетъчен и медииран от В-клетките имунен отговор. Независимо дали антигенът е "скрит" или "изложен", идентифицирането на ефективен антиген е само първата стъпка в разработването на ваксина. Работата, която следва признаването му като подходящ антиген за разработване на ваксина, първо включва оценка на имуногенността, комбинация с адюванти и формулировки на ваксина, избор на система за доставяне, последвано от валидиране на ваксината при контролирани и полеви условия. Ако всички предишни стъпки дадат задоволителни резултати, тогава остава да се осъществи широкомащабно производство и комерсиализация.

Имунологичната защита се възприема като най-устойчивия метод за контрол на кърлежите и болестите, пренасяни от кърлежи, тъй като заобикаля недостатъците на акарицидите, а именно появата на резистентност към кърлежите и замърсяването на животните и околната среда. Ваксинирането с „изложени“ и „скрити“ антигени на кърлежи се възползва от естествено придобит или изкуствено индуциран хуморален имунен отговор, но са необходими повече изследвания, за да се разберат специфичните имунологични отговори, които зависят от широк спектър от фактори, като вид и/или порода гостоприемник, възраст на гостоприемника, имунокомпетентност или предишно излагане на кърлежи. За многостранния имунен отговор на гостоприемника разнообразието от кърлежи и особеностите на жизнения цикъл правят разработването на ваксина срещу кърлежи сложно предизвикателство [73,74], но въпреки че пътят напред е дълъг, статията на Nuttall et al., публикувана през 2006 г., е важно четиво, когато навлизате в света на изследването на кърлежи.

Авторски принос:

Концептуализация SA и AD; писане—изготвяне на оригинален проект, SA и AD; писане—преглед и редакция, SA и AD; визуализация, SA и AD Всички автори са прочели и са съгласни с публикуваната версия на ръкописа.

Финансиране:

Това изследване не получи външно финансиране.

Изявление на институционалния съвет за преглед:

Не е приложимо.

Декларация за информирано съгласие:

Не е приложимо.

Декларация за наличност на данни:

Не е приложимо.

Благодарности:

Авторите биха искали да благодарят на FCT за финансирането на Центъра за научноизследователска и развойна дейност, Глобално здраве и тропическа медицина (GHTM—UID/04413/2020).

Конфликти на интереси:

Авторите декларират липса на конфликт на интереси.

Препратки

1. Рандолф, SE Регулиране на популацията при кърлежи: Ролята на придобитата резистентност в естествени и неестествени гостоприемници. Паразитология 1979, 79, 141–156. [CrossRef]

2. Brown, SJ Имунология на придобитата резистентност към кърлежи. Паразитол. Днес 1985, 1, 166–171. [CrossRef] [PubMed]

3. Trager, W. Придобит имунитет към кърлежи. J. Parasitol. 1939, 25, 57. [CrossRef]

4. Алън, JR; Humphreys, SJ Имунизация на морски свинчета и говеда срещу кърлежи. Nature 1979, 280, 491–493. [CrossRef] [PubMed]

5. де ла Фуенте, Ж.; Almazán, C.; Каналес, М.; Pérez de la Lastra, JM; Кочан, К.М.; Willadsen, P. Десетгодишен преглед на ефективността на търговската ваксина за контрол на заразяване с кърлежи върху говеда. Anim. Health Res. Rev. 2007, 8, 23–28. [CrossRef] [PubMed]

6. Nuttall, PA; Trimnell, AR; Казимирова, М.; Labuda, M. Изложени и скрити антигени като мишени на ваксината за контролиране на кърлежи и болести, пренасяни от кърлежи. Имунол срещу паразити. 2006, 28, 155–163. [CrossRef] [PubMed]

7. Джонстън, ЛЕЙ; Кемп, DH; Pearson, RD Имунизация на говеда срещу Boophilus microplus с използване на екстракти, получени от възрастни женски кърлежи: Ефекти на индуцирания имунитет върху популациите от кърлежи. Вътр. J. Parasitol. 1986, 16, 27–34. [CrossRef]

8. Кемп, DH; Agbede, RIS; Джонстън, ЛЕЙ; Gough, JM Имунизация на говеда срещу Boophilus microplus с използване на екстракти, получени от възрастни женски кърлежи: Хранене и оцеляване на паразита върху ваксинирани говеда. Вътр. J. Parasitol. 1986, 16, 115–120. [CrossRef]

9. Opdebeeck, JP; Уонг, JY; Джаксън, Луизиана; Dobson, C. Ваксини за защита на едрия рогат добитък Херефорд срещу говежди кърлеж, Boophilus microplus. Имунология 1988, 63, 363–367.

10. Willadsen, P.; Kemp, DH Ваксинация със "скрити" антигени за контрол на кърлежи. Паразитол. Днес 1988, 4, 196–198. [CrossRef]

For more information:1950477648nn@gmail.com