Evaluación preliminar de la toxicidad e inmunogenicidad en modelo Murino, de una mezcla de péptidos modificados (IMPIPS), candidata a vacuna contra malaria

Abstract

La malaria continúa siendo una enfermedad de alto impacto en salud pública a nivel mundial, el informe de la OMS sobre malaria en 2018 estima que en 2017 se presentaron ~219 millones de casos, en su mayor parte ocasionada por el parásito Plasmodium falciparum, cobrando la vida de más de 400.000 personas, principalmente en África. A pesar de los grandes esfuerzos por desarrollar mejores métodos de prevención (como una vacuna altamente efectiva), diagnóstico y tratamiento de la malaria, hasta ahora no se cuenta con una solución eficiente frente a esta enfermedad. En la Fundación Instituto de Inmunología de Colombia, FIDIC, se ha propuesto una metodología para el diseño de una vacuna químicamente sintetizada contra P. falciparum, que podría ser aplicada a otros patógenos. Esta se basa en la identificación de secuencias peptídicas derivadas de proteínas del parásito involucradas en interacciones hospedero-patógeno importantes para la infección de células blanco. Se encontró que los péptidos que se unen a las células hospederas (glóbulos rojos y hepatocitos) cuyas secuencias son conservadas, no son inmunogénicas en monos Aotus. Sin embargo, la modificación cuidadosa de algunos residuos de la secuencia de los péptidos conservados, induce cambios en las estructuras de estos péptidos que permiten un mejor reconocimiento por las moléculas del sistema inmune y la generación de una respuesta inmune eficiente contra el patógeno. La aplicación de esta metodología para el estudio de diversas proteínas de merozoito y esporozoito y los estudios de inmunogenicidad en monos Aotus, permitieron la selección de un pool de 23 péptidos que pueden ser considerados como posibles candidatos a ser incluidos en el diseño de una vacuna sintética contra malaria. En este trabajo se evaluó la toxicidad local y sistémica y la inmunogenicidad en modelo murino de esta mezcla de péptidos modificados denominados IMPIPS (del inglés: Immune Protection-Inducing Protein Structure), derivados de proteínas de dos diferentes estadios del parasito (merozoíto y esporozoíto). Se encontró que la inmunización de una dosis o de dosis repetidas de la mezcla de 23 péptidos IMPIPS es segura ya que no produjo reacciones toxicas, tanto a nivel local como sistémico. Además, ninguno de los ratones tratados presentó cambios en su comportamiento ni en actividades básicas como el consumo de alimento, el peso y la temperatura, los cuales estuvieron dentro de los rangos establecidos a partir de los controles. Finalmente, al evaluar la respuesta inmune humoral inducida por la mezcla de IMPIPS, se observó que, aunque los niveles de anticuerpos IgG inducidos no son altos, los sueros de los ratones inmunizados reconocen proteínas nativas del parásito e inhiben la invasión in vitro de merozoítos a glóbulos rojos. Estos resultados sugieren que la mezcla de péptidos IMPIPS, puede ser un candidato seguro para ser probado en la siguiente etapa del desarrollo de una vacuna contra malaria: toxicidad local, inmunogenicidad y protección en modelo primate no humano.

Abstract: Malaria still being a worldwide high-impact disease, the WHO malaria report 2018, estimates that in 2017 there were about 219 million cases, most of them were caused by the parasite Plasmodium falciparum, claiming the lives of more than 400,000 people, mainly in Africa. Despite the great efforts to develop malaria diagnosis, treatment and prevention methods (such as a highly effective vaccine), until now there is no efficient solution to this disease. The Fundación Instituto de Inmunología de Colombia (FIDIC) proposed a methodology for the design of a chemically synthesized vaccine against P. falciparum, that could be used in other pathogenic organisms. It is based on peptide sequences identification, derived from parasite proteins, participating in host-pathogen interactions important for infection of target cells. Was found that some peptides, with conserved sequences, are important for parasite binding to host cells (red blood cells and hepatocytes) but are not immunogenic in Aotus monkeys. However, some specific residues modification, in the conserved peptides, induces structural changes that allow a better recognition by the immune system, generating an efficient response against the pathogen. The application of this methodology for the study of several merozoite and sporozoite proteins, followed by the immunogenicity studies in Aotus monkeys allowed the selection of a pool of 23 peptides that could be considered as possible candidates to be included in the design of a synthetic vaccine against malaria. In this work, was evaluated a mixture of modified peptides (called immune protection-inducing protein structure, IMPIPS) derived from proteins of two different stages of the parasite (merozoite and sporozoite), analyzing its local and systemic toxicity and immunogenicity in a murine model. No local or systemic toxic reactions were found after IMPIPS mixture single-dose or repeated doses immunization. In addition, none of the treated mice showed changes in their behavior or basic activities such as food consumption, weight, and temperature. Finally, IMPIPS mixture humoral immune response evaluation showed that, although the levels of induced IgG antibodies are not high, the sera from the immunized mice recognize parasite native proteins and inhibit the in vitro invasion of merozoites into red blood cells. These results suggest that the IMPIPS peptide mixture can be a safe candidate to be tested in the next stage of development of a vaccine against malaria: local toxicity, immunogenicity, and protection in the non-human primate model.