Seneste fremskridt inden for opdagelse af flåtantigen og udvikling af anti-flåtvacciner, del 1

Abstrakt:

Flåter kan alvorligt påvirke menneskers og dyrs sundhed over hele kloden og forårsage betydelige økonomiske tab hvert år. Kemiske acaricider bruges i vid udstrækning til at bekæmpe flåter, som påvirker miljøet negativt og resulterer i fremkomsten af ​​acaricid-resistente flåtpopulationer. En vaccine anses for at være en af ​​de bedste alternative metoder til bekæmpelse af flåter og flåtbårne sygdomme, da den er billigere og mere effektiv end kemisk bekæmpelse. Mange antigen-baserede vacciner er blevet udviklet som et resultat af nuværende fremskridt inden for transkriptomik, genomik og proteomiske teknikker.

Nogle få af disse (f.eks. Gavac® og TickGARD®) er kommercielt tilgængelige og bruges almindeligvis i forskellige lande. Endvidere undersøges et betydeligt antal nye antigener med henblik på at udvikle nye antiflåtvacciner.

Der kræves dog mere forskning for at udvikle nye og mere effektive antigenbaserede vacciner, herunder vurdering af effektiviteten af ​​forskellige epitoper mod forskellige flåtarter for at bekræfte deres krydsreaktivitet og deres høje immunogenicitet. I denne gennemgang diskuterer vi de seneste fremskridt i udviklingen af ​​antigenbaserede vacciner (traditionelle og RNA-baserede) og giver et kort overblik over de seneste opdagelser af nye antigener sammen med deres kilder, karakteristika og de metoder, der bruges til at teste deres effektivitet.

Antigener er stoffer, der kan forårsage en immunreaktion, herunder bakterier, vira, celler osv. Immunitet er kroppens evne til at reagere på eksterne antigener, herunder medfødt immunitet og erhvervet immunitet. Forholdet mellem antigener og immunitet er tæt, og immunitet kan genkende og angribe antigener og derved beskytte kroppen mod sygdom. For eksempel, når den menneskelige krop udsættes for et bestemt patogen, genkender immunsystemet antigenet og producerer antistoffer til at angribe det for at undgå sygdommen. Derfor er samspillet mellem antigener og immunitet en vigtig mekanisme til at opretholde et godt helbred. Så fra dette synspunkt skal vi være opmærksomme på at forbedre vores immunitet i vores daglige liv. Cistanche har en betydelig effekt på at forbedre immuniteten. Cistanche er rig på en række antioxidantstoffer, såsom C-vitamin, C-vitamin, carotenoider osv. Disse ingredienser kan fjerne frie radikaler, reducere oxidativ stress og forbedre immunsystemets modstandsdygtighed.

Klik cistanche deserticola supplement

Nøgleord:

vaccinomics; antigen-kandidater; vaccine mod skovflåt; flueben kontrol.

1. Introduktion

Flåter er ektoparasitter, der angriber mennesker og dyr og er ansvarlige for betydelige økonomiske tab. De er de næstvigtigste vektorer for overførsel af sygdomme hos mennesker efter myg [1,2]. De er også en af ​​de vigtigste vektorer for overførsel af sygdomme, der påvirker den globale kvægindustri og kæledyr [3-5]. Flåter har få naturlige fjender, hvilket gør det udfordrende at kontrollere flåtinfektioner. Kemiske acaricider har kun været delvist effektive med adskillige ikke-målmæssige ulemper, herunder valget af acaricid-resistente flåter og forurening af miljøet og animalske produkter med kemiske rester [6].

Til bekæmpelse af flåtbårne sygdomme anvendes der desuden nogle antigenbaserede vacciner i forskellige lande; der er imidlertid behov for nye og mere effektive tilgange, herunder udvikling af nye vacciner, der retter sig mod flåtangreb og patogeninfektioner [7,8].

Traditionelt har "isolate-inactivate-inject"-princippet spillet en afgørende rolle i design og udvikling af en vaccine til bekæmpelse af parasitter/patogener. Førstegenerationsvacciner var sammensat af patogener, der var levende, svækkede eller dræbte. Andengenerationsvacciner bestod af oprensede parasit-/patogenkomponenter og blev udviklet som et resultat af fremskridt inden for cellekultur, polysaccharidkemi, rekombinant DNA-teknologi og immunologi [9,10]. Fremskridtet inden for genomik og andre "omics" i løbet af de sidste to årtier har resulteret i udviklingen af ​​en "tredje generation" af vacciner, baseret på teknologier såsom funktionel omics, omvendt vaccinologi og den systembiologiske tilgang.

For at overvinde begrænsningerne ved de konventionelle vaccineudviklingstilgange er vaccineudvikling blevet mere skræddersyet med fokus på de antigendele, der er målrettet af de beskyttende immunresponser [11,12], med et bredt perspektiv af patogenet og dets interaktion med værtens immunsystem [13]. Derfor er moderne vaccinologi i stigende grad afhængig af nye omics-tilgange, der anvender high-throughput banebrydende teknologier, såsom genomics, transcriptomics og proteomics, sammen med fremskridt inden for grundlæggende immunologi, vært-patogenbiologi, immunomics, avanceret bioinformatik, beregningsmodellering og forbedret forståelse og teknologiske innovationer.

Sammenlignet med brug af kemikalier er vaccination en klog mulighed, fordi det er miljømæssigt sikkert og omkostningseffektivt at bekæmpe flåtangreb [12,14]. Selvom vaccination er en rationel strategi til bekæmpelse af flåtangreb, er kun få vacciner blevet kommercialiseret indtil videre, med minimal bekymring for induktion af krydsreaktiv immunitet mod flåtarter [15].

For at udvikle nye vacciner er det afgørende at identificere og karakterisere nye antigenkandidater, der ville være mere konserverede og have evnen til at inducere krydsreaktiv immunitet i værtsarten. Målet med denne gennemgang er at give et overblik over traditionelle og RNA-baserede vacciner og muligheden for deres anvendelse og nye antigener, der har potentiale til at blive udnyttet som lovende antigenkandidater til vaccineudvikling.

2. Identifikation af antigener: En køreplan til udvikling af en anti-flåtvaccine

Identifikationen af ​​antigener er altafgørende for udviklingen af ​​en antiflåtvaccine. Det er afgørende at forstå de molekylære mekanismer forbundet med vært-parasit-patogen-interaktionerne for at identificere antigenkandidater, der sandsynligvis vil tjene som kandidater/mål for udviklingen af ​​en vaccine. Den ideelle antigenkandidat inducerer langvarige og effektive immunresponser i værten [16,17]. Mange undersøgelser er blevet udført siden Allen og Humphreys offentliggjorde deres resultater i 1979, hvor de har brugt en række antigener, herunder hele skovflåthomogenater og indre organer, for at inducere forskellige niveauer af immunitet mod flåter [16].

Adskillige nye muligheder er dukket op for at forudsige, screene og identificere antigener, der beskytter mod flåtangreb siden Ixodes scapularis, den første flåtart, der blev sekventeret [18]. Der er nu mange nukleotid- og proteindatabaser tilgængelige fra forskellige flåtvæv og udviklingsstadier, og en lang række stimuli, der påvirker flåter, såsom flåtfodring eller infektion med patogener [17,19], er kendt.

Sandsynligheden for at udvælge beskyttende antigenkandidater afledt af flåter til bekæmpelse af flåtangreb og patogeninfektion er også steget som et resultat af de seneste fremskridt inden for omics-teknologier (dvs. transkriptomics, proteomics og metabolomics) [20]. Derudover har brugen af ​​omvendt vaccinologi (RV) eller vaccinomics, gjort det muligt at opdage nye vaccineantigenkandidater [20].

Som et resultat af dette er syntetiske og rekombinante proteiner blevet evalueret og vist at være i stand til at inducere et vist niveau af beskyttende immunitet. Formålet med dette afsnit er at diskutere antigenkandidater, der stammer fra forskellige væv, som er blevet identificeret, vurderet for deres effektivitet, og som overvejes som potentielle kandidater til udvikling af en antiflåtvaccine, baseret på den tilgængelige litteratur (tabel 1 og Figur 1).

Figur 1. En oversigt over distributions- og effektevalueringsskemaet for flåtvaccine-antigener-mål til forebyggelse af flåtangreb og flåtbårne sygdomme.

2.1. Æg-associerede antigenkandidater

Æggeblomme er en væsentlig komponent for udviklingen af ​​flåter, da den tjener som et reservoir af forskellige proteiner, der spiller en afgørende rolle under den embryonale udvikling af disse leddyr [21,22]. Som hos insekter syntetiseres blommeproteiner i flåtens fedtlegeme [21,23]. Nedbrydningen af ​​blommen udføres af forskellige typer enzymer, der findes i æg. Boophilus Yolk pro-Cathepsin (BYC) er et eksempel på en blommeproteinase, der er blevet isoleret fra R. microplus-æg og er blevet rapporteret at være involveret i flåtens embryogeneseproces.

Disse enzymer spiller især en nøglerolle i nedbrydningen af ​​vitelline, en vigtig proteinholdig komponent i æggeblomme [21]. BYC blev først isoleret af da Silva Vaz Jr. et al. [24] fra R. microplus-æg og blev derefter podet i kvæg for at bestemme dets rolle i induktionen af ​​værtsimmunitet. Dette enzym viste sig at give delvis beskyttelse mod flåter og udløse et beskyttende immunrespons hos kvæg, men dets effektivitet var mellem 14 procent og 36 procent. En efterfølgende undersøgelse udtrykte rekombinant BYC-protein i et prokaryot ekspressionssystem (E. coli).

Interessant nok viste det rekombinante protein en samlet højere effektivitet (25,24 procent) sammenlignet med enzymet, der var direkte isoleret fra æggeblomme [25,26]. Det viste sig, at forskellige faktorer kan påvirke effektiviteten af ​​dette protein, for eksempel kan fremgangsmåden til fremstilling af BYC-protein påvirke proteinstrukturen og i sidste ende dets funktioner. Desuden kan denne variation også være forbundet med skovflåtstammen eller andre eksperimentelle forhold [24].

Vitellin, et lipoglycoprotein, der også forekommer i æggeblommen, der ligner andre blommeproteiner, syntetiseres i leddyrs fedtlegemer [27,28]. Hos flåter er vitellin eller vitellogeniner afgørende for ægudvikling og æglægning, som vist ved dæmpning af tre vitellogeningener i H. longicornis [29]. Vitellin-protein blev oprenset fra flåtæg som et ikke-kovalent kompleks af seks polypeptider med høj molekylvægt (44-107 kDa). Parallelt med denne undersøgelse blev et 80 kDa glycoprotein (GP80) isoleret og oprenset fra R. microplus-larver.

Begge proteiner blev derefter podet for at undersøge deres effektivitet. Vitellin- og GP80-vaccination viste en samlet effekt på 68 procent, hvilket tyder på, at en vaccine indeholdende begge antigener kan inducere et immunrespons og også give delvis beskyttelse mod R. microplus hos fåreværter [28].

Bemærkelsesværdigt, når rekombinant hexahis-GP80 (HH-GP80), som var forkert foldet og ikke glycosyleret, blev injiceret i værten under de samme eksperimentelle betingelser, viste det ingen effektivitet [28]. Baseret på resultaterne af ovenstående undersøgelse ser det ud til, at vaccination af vitellin og GP80 kan fremkalde immunreaktioner hos får og kan delvist beskytte får mod skovflåten B. micro plus. Den korrekte foldning af HH-GP80 er afgørende for dens aktivitet, da beskyttende epitoper er forbundet med foldningen af ​​proteinet og/eller de oligosaccharider, der er knyttet til det, og disse epitoper er essentielle for dets aktivitet.

Vitellin-nedbrydende cysteinendopeptidase (VTDCE) er et andet æg-associeret enzym, der blev identificeret og isoleret af Seixas et al. [30]. I lighed med BYC syntetiseres dette enzymatiske protein ikke i æggestokken på R. microplus og er impliceret i vitellinhydrolyse og giver derved næringsstoffer til udviklende embryoner.

Imidlertid blev begge enzymer fundet at regulere vitellinhydrolyse forskelligt [30]. Den samme forskergruppe analyserede senere oprenset VTDCE-protein som et antigen og fandt ud af, at dette protein også yder delvis beskyttelse mod flåter, da immuniseringen af ​​husdyr resulterede i 21 procents effektivitet og en 17,6 procents reduktion i vægten af ​​fertile æg [31]. De æg-associerede proteiner BYC og VTDCE gav begrænset beskyttelse til værten mod flåtangreb og synes derfor ikke at være egnede antigenkandidater, når de anvendes alene i en vaccine.

2.2. Spytkirtel-associerede antigenkandidater

Flåter indeholder et angiotensin-konverterende enzym-lignende protein, der kan kontrollere blodtrykket ved at regulere væskevolumen, svarende til det angiotensin-konverterende enzym hos pattedyr [32,33]. Denne kontrol gør det muligt for skovflåten at fodre kontinuerligt med værtens blod. Spytkirtlerne og mellemtarmen hos skovflåt B. micro plus indeholder et lavt indhold af glykoprotein, som kaldes Bm91 [32]. Bm91 indgår i øjeblikket ikke i kommercielle antiflåtvacciner, men det anses for at være en kandidat til bekæmpelse af flåter [34]. Da det rekombinante Bm91-protein blev vurderet alene under markforhold med naturligt flåtangreb, var resultaterne skuffende, da dette protein kun viste 6 procents effekt, hvilket synes uhensigtsmæssigt til udvikling af en vaccine til flåtbekæmpelse [35].

Men når rekombinant Bm91-protein, som blev produceret i E. coli blev kombineret med Bm86 (en antigenkandidat, der bruges i kommercielle vacciner), og derefter denne proteinkombination blev brugt som en vaccine, var resultaterne meget mere lovende , da Bm91-tilsætningen øgede effektiviteten af ​​Bm86-antigenet [33], hvilket tyder på, at kombinationen af ​​disse to proteiner (Bm91 og Bm86) synes at være en effektiv strategi til at udvikle et nyt antigen -flåtvaccine.

Transkriptomiske og differentielle genekspressionsanalyser af spytkirtler har vist, at genomet af skovflåt (f.eks. R. microplus og Dermacentor andersoni) arter omfatter en proteinsekvens kaldet flagelliform silkeprotein [36,37]. Karakteriseringen af ​​differentiel genekspression i spytkirtlerne hos R. microplus som reaktion på A. marginale infektion fremhævede de molekylære mekanismer for, hvordan skovflåten interagerer med patogenet. Efterfølgende funktionelle undersøgelser har vist, at flagelliformt silkeprotein (SILK) kan spille en afgørende rolle i infektion og formering af A. marginale i flåter. En interaktion mellem tæg- og patogen-afledte molekyler er involveret i multiplikationen af ​​A. marginale i spytkirtelceller [36,38].

Efter denne undersøgelse blev det foreslået, at flagelliformt silkeprotein kunne være en egnet antigenkandidat til at udvikle en vaccine. Til dette formål har Merino et al. [14] producerede rekombinant flagelliformt silkeprotein og analyserede dets antigene aktivitet ved at injicere det i en kvægvært. Det rekombinante protein viste sig at være en fremragende antigenkandidat, da det gav 62 procent beskyttelse mod flåtangreb og flåtbåren infektion (f.eks. babesiosis) hos kvæg. Vaccination med flagelliformt silkeprotein reducerede formeringen af ​​A. marginale hos kvæg. Theantigen-specifikke antistoftitre korrelerede med reducerede tægeangreb og patogeninfektion, hvilket indikerer, at effekten af ​​vaccinen er et resultat af antistofresponset.

Ydermere blev ekspressionen af ​​genkodende vaccineantigener i flåter, der fodrede med kvæg, også påvirket af vaccination og samtidig infektion med A. marginale og B. bigemina. Det ser således ud til, at vacciner, der anvender skovflåtproteiner, der er involveret i vektor-patogen-interaktioner, kan være effektive til både at kontrollere skovflåtangreb og forhindre patogeninfektion på samme tid [14].

Salp15 er et immunsuppressivt spytprotein af I. scapularis med en molekylvægt på 15 kDa, der hæmmer aktiveringen af ​​CD4 plus T-celler, komplementaktiviteten, cytokinproduktionen og dendritiske cellefunktion i værten [39-41]. Efterfølgende undersøgelser undersøgte den molekylære mekanisme af Salp15. Det ydre overfladeprotein, OspC, produceres af B. burgdorferi på den ydre overflade af cellen. Produktionen af ​​spirochetes (B. burgdorferi spirochetes) i mellemtarmen af ​​inficerede flåter påbegyndes, når den lever af blod fra værten, som derefter transporteres til værten.

Under udgangen fra spytkirtlerne og overførslen af ​​B. burgdorferi-spiroketterne til værten interagerer Salp15 fysisk med OspC på overfladen af ​​B. burgdorferi-spirokæterne, hvilket letter overlevelsen af ​​spiroketterne, patogentransmission og værtsinfektion [38,42 ]. Salp15-OspC-interaktion kan således potentielt skjule OspC fra værtens immunrespons, så spirokæten er beskyttet mod immunresponset [38]. For nylig blev Escherichia coli-ekspressionssystemet brugt til at syntetisere Salp15-rekombinant protein, og systemet viste sig at være effektivt til at producere dette protein i et betydeligt udbytte med god opløselighed. Disse karakteristika af Salp15 rekombinant protein indikerer, at dette har praktisk anvendelse og kan bruges til at generere anti-tæg-vacciner [41,43,44].

Metalloproteaser (MP'er) er multifunktionelle proteiner, der deltager i en lang række komplekse fysiologiske og patologiske processer i levende organismer [45]. Adskillige MP'er er blevet identificeret i forskellige flåtarter og anses for at være afgørende for opretholdelsen af ​​blodmåltidsassocierede funktioner i flåter [46-49]. For eksempel indeholder spytkirtlerne af ixodid-flåter MP'er, der er anerkendt som vigtige bioaktive komponenter i vitale fysiologiske funktioner og derfor overvejes til brug som potentielle mål i kontrolstrategier til bekæmpelse af disse ektoparasitter [49]. For at evaluere det antigene potentiale af parlamentsmedlemmer, Ali et al. (2015) [50] amplificerede et fragment af sekvensen, der koder for en R. micro plus MP, udtrykte det som et rekombinant protein og brugte den oprensede form af dette protein som et vaccineantigen mod R. microplus i kvæg [50]. Det rekombinante R. micro plus MP-protein viste en samlet effekt på 60 procent.

Derudover reducerede det antallet af fødeflåter, antallet af producerede æg og antallet af udklækkede æg, hvilket gjorde [41] til en ideel kandidat til udvikling af anti-flåtvacciner [50]. For yderligere at udforske egnede antigenkandidater fra R. microplus, Maruyama et al. [51] udførte en RNA-seq undersøgelse på spytkirtler på alle fodringsstadier af R. microplus, og de påviste et fragment fra transkriptomet, som svarede til MP (Rm239) sammen med tre andre gener, herunder Rm39, Rm76 og Rm180 . Anvendelse af disse proteiner som vacciner viste, at de alle kan hæmme hæmostatiske reaktioner, undertrykke værtens antistofreaktioner og reducere flåtens evne til at binde til værten ved hjælp af et glycinrigt cementprotein.

Derfor udviklede forfatterne en multikomponent antiflåtvaccine ved hjælp af disse fire forskellige typer proteiner [51]. Immuniseringen af ​​kvæg med denne multikomponentvaccine resulterede i en reduktion af angrebet af R. microplus med 73,2 procent, hvilket indikerer, at formuleringen af ​​en multi-antigen anti-flåtvaccine kan være mere effektiv end monokomponentvacciner [51].

Ribosomer, også kaldet proteinfabrikker, er komponenter i alle levende organismer. Det er blevet vist, at det ribosomale protein P{{0}} spiller en central rolle i reguleringen af ​​ribosomers translationelle aktivitet og hjælper en organisme med at tilpasse sin metabolisme til forskellige miljøforhold. Det tilhører en gruppe af sure proteiner, der danner en stilklignende struktur i den største ribosomunderenhed af ribosomet [52]. Der er beviser, der viser, at skovflåtspyt indeholder ribosomale proteiner, der spiller en rolle i at undgå værtens defensive mekanismer [53-55]. Det blev for nylig rapporteret, at kaniner, der var vaccineret med rekombinant ribosomalt protein P0, udviste stærke humorale reaktioner, der primært reducerede nymfesmeltning og kvindelig reproduktion. Proteinet udviste en 57,5 ​​procent beskyttelse mod angreb af O. erraticus, men gav ikke krydsbeskyttelse mod angreb af den afrikanske skovflåt Ornithodoros moubata [56].

I en anden undersøgelse syntetiserede forskere kemisk et peptid af 20 aminosyrer, som var afledt af det ribosomale P0-protein fra Rhipicephalus-flåter, og konjugerede det med succes til proteinet Keyhole Limpet Hemocyanin (KLH) af Megathura crenulate til at tjene som et antigen mod R. microplus, der viser 96 procents effektivitet hos kvæg [57]. I denne undersøgelse antydede resultaterne, at P0 konjugeret til KLH er en fremragende vaccine. Fremstillingen af ​​en sådan vaccine vil dog være dyr og kan derfor ikke være omkostningseffektiv for husdyr. Det er derfor vigtigt at udføre yderligere forskning i den rekombinante produktion af en antigen vaccine for at evaluere dens effektivitet og for at gøre dens produktion mere økonomisk rentabel.

Serinproteaseinhibitorer: Forsøg på at isolere antigener fra flåtarter har identificeret nogle serinproteinasehæmmere (serpins), som så ud til at have antigenevner. Serpiner er involveret i forskellige fysiologiske aktiviteter hos dyr, især hos kvæg, hvor de påvirker blodkoagulationen, ændrer protrombintiden og delvist aktiverer tromboplastintiden [58-60]. Serpins interfererer med flåtens immunsystem og letter derved den indledende fødeproces for disse parasitter [61]. Andreotti et al. [62] isolerede og identificerede R. micro plus trypsinhæmmere (BmTI'er) fra larveekstrakter.

For at evaluere dets antigene aktivitet blev krydsningskvæg vaccineret med BmTI, som viste sig at interferere med leukocytmigrering på stedet for larvefiksering [63,64]. Vaccination af kalve med BmTI-antigener reducerede markant antallet af hunkønsflåter og deres vægt, hvilket resulterede i en 72,8 procents effekt mod R. microplus. Disse data antydede, at BmTI-immunisering kan virke i den tidlige fase af larveudvikling [65]. For at undersøge, om trunkeret BmTI også kan inducere immunisering, blev det N-terminale fragment af BmTI syntetiseret og viste en lavere effektivitet (18,4 procent) hos kvæg sammenlignet med proteinet i fuld længde.

Således er immunisering med det N-terminale domæne ikke tilstrækkelig til at forbedre effekten af ​​BmTI'er på vært-parasit-interaktioner [64]. Tilsvarende, da de rekombinante R. microplus larver trypsinhæmmere (rRmLTI'er) blev anvendt som et vaccineforsøg, var effektiviteten (32 procent) igen lav, hvilket tyder på, at både det trunkerede eller hele rekombinante protein er mindre effektive, sandsynligvis på grund af mangel på præcis foldning af proteinet in vitro. Samlet set indikerer disse resultater, at trypsinhæmmere synes egnede kandidater til at producere en effektiv vaccine; metoden til at producere dem i stor skala skal dog forbedres for at øge deres effektivitet [66]. Forskellige andre serpiner er blevet vurderet som mulige anti-flåtvaccinekandidater fra forskellige flåtarter, herunder Amblyomma americanum (AAS19), Haemaphysalis longicornis (HLS2), Rhipicephalus (Boophilus) microplus, og så videre. Alle disse serpiner udviste delvis beskyttelse til værten; beskyttelsesniveauet kan dog variere med flåtarter og typen af ​​serpin [67-69].

Kombination af proteiner fra en eller flere tæger til en enkelt polypeptidkæde repræsenterer en attraktiv anti-tæg-vaccinationsstrategi. Derfor kan trypsininhibitorer/eller serpiner kombineret med immunogene fragmenter af andre skovflåtproteiner anvendes som multi-antigenkonstruktioner. For eksempel blev et kimært protein indeholdende det rekombinante Bm86-Campo Grande-antigen (BmCG), rRmLTI og den varmelabile enterotoksin B-underenhed fra Escherichia coli (LTB) som en molekylær adjuvans syntetiseret. Dette kimære RmLTI-BmCG-LTB-antigen havde en virkning på 55,6 procent mod R. microplus hos kvæg.

2.3. Midgut-associerede antigenkandidater

Ferritinproteiner er vigtige for den fysiologiske opbevaring af jern i en ikke-toksisk, men biologisk tilgængelig form. De er afgørende for metabolismen af ​​jern fra indtaget blod under fodring af flåter [70,71]. Indtil videre er to ferritinmolekyler (Ferritin 1 og Ferritin 2) blevet identificeret og karakteriseret. Ferritin 1 (FER1) er placeret i celler, hvor det er involveret i den fysiologiske lagring af jern.

For Ferritin 2 (FER2) er der ingen funktionelle ortologer hos hvirveldyr. Det kommer hovedsageligt til udtryk i tarmen og spiller en afgørende biologisk rolle i jerntransporten til spytkirtlerne og æggestokkene [71]. FER2-proteinet er blevet rapporteret i forskellige flåtarter, herunder D. variabilis, R. microplus, I. ricinus, Haemaphysalis longicornis og I. scapularis [71,72]. Baseret på undersøgelser med tab af funktion af FER2 er det en lovende vaccinekandidat, fordi suppression af dette gen forringer tægefodringsevnen, sænker æglægningen og reducerer udklækning af larver [71].

Udover FER2 er FER1 blevet vist som en egnet antigenkandidat til at kontrollere en række forskellige skovflåtarter. Hajdusek et al. testede det rekombinante FER2-protein fra R. microplus (RmFER2) for at immunisere kvæg og fandt ud af, at den FER2--baserede vaccine viste en samlet effekt på 64 procent [73]. Tilsvarende er de rekombinante proteiner FER1 og FER2 fra H. longicornis blevet brugt til at immunisere kaniner. Begge proteiner er stærkt immunogene og induceret værtsantistofproduktion. Immunisering af værten reducerede signifikant vægten af ​​de angrebne flåter og reducerede antallet af æg og antallet af flåter med fuldstændigt udklækkede æg. Imidlertid forårsagede rekombinant FER2 en større reduktion med en højere effektivitet (49 procent) end rekombinant FER1 (34 procent) [72].

For nylig rapporterede Manjunathachar og medarbejdere [74], at en kalv vaccineret med H. anatolicum FER2, en vektor af Krim-Congo hæmoragisk feber, var stærkt beskyttet mod larve (51,7 procent) og voksne (51,2 procent) flåtangreb, som f.eks. samt mod flåter med FER2 slået ned af RNAi. Mange andre nyere undersøgelser har også bekræftet, at FER2 giver væsentlig beskyttelse til værten mod skovflåtangreb ved at bruge et rekombinant protein af FER2 [75-77]. Den molekylære beskyttelsesmekanisme involverer hovedsageligt produktionen af ​​anti-FER2-antistoffer i værtskroppen, som overføres til flåtarter under fodringsprocessen, og anti-FER2-antistofferne binder til FER2 inde i skovflåtens tarmceller eller hæmolymfen og forhindrer derved FER2 montering og/eller funktion.

Det er for nylig blevet opdaget, at forudsagte antigene regioner på FER2-proteinet er konserveret på tværs af forskellige skovflåtarter. Dette protein kan derfor bruges til at fremstille en vaccine til beskyttelse på tværs af arter [77]. I en nylig undersøgelse blev FER2-ortologer i O. moubata (OMFER2) og O. erraticus (OEFer2) karakteriseret, og forskerne fandt ud af, at de har høj sekvenslighed (85,3 procent). Den rekombinante form af O. moubata Fer2 (tOMFER2) kan fremkalde stærke humorale reaktioner hos kaniner. I O. erraticus udviser dette protein imidlertid ikke nogen beskyttende virkning, på trods af den høje sekvenslighed, hvilket tyder på, at en lille forskel i deres sekvenser kan afgøre, om de har en beskyttende virkning eller ej. På trods af dette bekræfter resultaterne af denne undersøgelse, at OMFER2 har potentialet til at fungere som en antigenkandidat til vacciner [78].

TROSPA er en skovflåtreceptor, der er nødvendig for spirokætkolonisering i I. scapularis. B. burgdorferi ydre overfladeprotein A (OspA) produceres rigeligt på disse spirocheter og er kritisk for adhæsion til vektoren via specifik binding til TROSPA [79,80]. Hos forskellige skovflåtarter, herunder R. microplus, I. scapulars og R. annulatus, kan TROSPA spille en rolle i infektionsmekanismer og formering af Babesia-patogener. Derudover udtrykkes de ydre overfladeproteiner OspA og OspB, når spiroketterne kommer ind og opholder sig i flåter [81]. Imidlertid undertrykkes deres ekspression under transmission til værten, hvorimod ekspressionerne af OspC og bba52 er opreguleret. BBA52, sammen med OspC-proteinet fra borrelial, har komplementære, men ikke-essentielle roller i transmissionsprocessen, da disse antigener alle er lokaliseret i den ydre membran og co-udtrykt i fødende flåter [82-84].

Den biologiske funktion af receptoren er ukendt, men binding af OspA til TROSPA er nødvendig for at flåter skal kolonisere flåttarmen for bakterien B. burgdorferi, hvilket understøtter bakteriel infektion i vektoren [79]. Infektion af B. burgdorferi inducerer produktionen af ​​særlige skovflåtgener (TROSPA og salp15), som kan målrettes til at hæmme overførslen af ​​Borrelia-spirokæter og andre skovflåtbårne mikrober [80,85]. Blokering af TROSPA med TROSPA-antisera eller via RNAi reducerer vedhæftningen af ​​B. burgdorferi til tarmen af ​​I. scapulars og reducerer dermed bakteriekoloniseringen af ​​vektoren og potentiel patogentransmission til værten [79]. Som et resultat af denne interaktion blev rekombinant TROSPA analyseret i kvæg som en antigenvaccine for at kontrollere flåtangreb og patogentransmission, men det påvirkede ikke flåtfodring eller frugtbarhed [14].

Aquaporiner (AQP'er) eller transmembrane vandkanaler spiller en vigtig rolle i vandhomeostase og kryobeskyttelse [86,87]. De er evolutionært meget konserverede medlemmer af en større familie af store iboende proteiner. De danner porer i cellemembranen, der transporterer vand eller andre opløste stoffer [86,88,89]. Ud over at transportere vand og små neutrale opløste stoffer er AQP'er involveret i adskillige fysiologiske processer [90].

Hos flåter er AQP'er blevet rapporteret i fordøjelseskanalen, malpighian tubuli og også i spytkirtler [91]. AQP'er reducerer værtsblodvolumen i flåttarme, en vigtig fysiologisk funktion, da flåter indtager store mængder af et blod i forhold til deres størrelse og vægt [62]. Et fragment af et aquaporin fra R. micro plus overfyldte hunner er blevet isoleret og efterfølgende rekombinant produceret og betegnet som en RmAQP1-vaccine [62]. Denne vaccine blev testet i to kvægstiforsøg for effektivitet mod R. microplus, hvilket viste 68 procent og 75 procents effektivitet. Dette tyder på, at RmAQP1 kan være et potentielt vaccineantigen [62], og at aquaporiner kan anvendes i antiflåtvacciner [62]. I en nylig undersøgelse af RmAQP2 af samme art er det blevet påvist, at kvæg vaccineret med det syntetiske peptid fra de ekstracellulære domæner af RmAQP2 var i stand til at reducere antallet af flåter, der fodrede til gendannelse med 25 procent samlet set, hvilket tyder på, at dette mål (RmAQP2) kan være en nyttig komponent i en vaccinecocktail mod flåtbid [92].

En anden undersøgelse af I. ricinus bekræftede effektiviteten af ​​skovflåt AQP-antigenerne til kontrol af skovflåtangreb ved at vise effekten af ​​IrAQP- og CoAQP-vaccination på I. ricinus-flåtlarver hos kaniner. Effektiviteten af ​​vaccinen indeholdende den AQP-konserverede region til stede i CoAQP-antigenet var højere end IrAQP-vaccinens effektivitet [93]. Endvidere gav vaccination med syntetiske immunogene peptider afledt af Ornithodoros erraticus AQP'er (OeAQP og OeAQP1) signifikant beskyttelse til kvæg mod den homologe art O. erraticus, men beskyttelsen på tværs af arter mod Ornithodoros moubata var lavere [94]. Derudover har nogle andre undersøgelser også identificeret AQP'er fra forskellige arter, herunder O. moubata og Ixod-flåter, med bioinformatiske analyser, der tyder på, at disse AQP'er har et godt potentiale til at blive brugt som vaccine. Derfor kræves yderligere eksperimentelt bevis for at bekræfte antigenpotentialet for disse AQP'er [95,96].

I. ricinus er en af ​​de flåtarter, der er ansvarlige for den voksende forekomst af flåtbårne sygdomme hos selskabsdyr i Europa [4]. Effekten af ​​de AQP-baserede vacciner på I. ricinus-larverangreb og smeltning kan resultere i en reduktion af flåtangreb hos vaccinerede dyr og understøtter, at CoAQP kan være et kandidat-beskyttelsesantigen til bekæmpelse af forskellige flåtarter, der lever af den samme vært.

En undersøgelse, der brugte ekspressionsbiblioteksimmunisering mod en musemodel af flåtangreb viste, at 4D8-proteinet, senere benævnt subleasing (SUB), er et potentielt antigen, der kunne bruges som en vaccine mod I. scapularis [97]. Det blev fundet, at sekvenserne af genet og proteinet af SUB er bevaret på tværs af hvirvelløse dyr og hvirveldyr. Derudover er dette gen blevet identificeret og karakteriseret i forskellige flåtarter og blev fundet at blive udtrykt på forskellige udviklingsstadier og i forskellige væv hos voksne flåter [98]. På grund af SUB's brede udbredelse blev det foreslået at være en god antigenvaccinekandidat. Antigenpotentialet af SUB er tidligere blevet undersøgt i kvæg ved hjælp af rekombinante proteiner, og det blev fundet, at SUB kan beskytte (51 procent effektivitet) mod flåter.

Ydermere opnåede en kombination af SUB-vaccination og flåtautocidbekæmpelse efter SUB-gen-knockdown i flåter, der fodrede kvæg for at kontrollere R. microplus, 75 procents effekt efter behandling [99.100]. Desuden producerede Shakya og medarbejdere rekombinant SUB af R. microplus og brugte dette rekombinante protein til at immunisere kvæg. Disse drøvtyggere blev derefter udfordret med R. microplus-larver. Desuden blev effektiviteten af ​​dette protein over for en anden geografisk anderledes flåtstamme vurderet. Effektiviteten af ​​rekombinant SUB varierede fra 32,7 procent til 44,1 procent og indikerede en høj sekvenshomologi mellem skovflåtstammer fra Mexico og Indien [101]. I en anden undersøgelse blev rekombinant SUB syntetiseret som et kimært protein med MSP1a og efterfølgende påført kvæg for at kontrollere R. microplus.

Overraskende nok viste dette kimære protein en 81 procents effektivitet [102]. Som et resultat af de vellykkede og lovende resultater af SUB-applikation blev kombinationen af ​​dette antigen med Bm86 testet og antaget at give bedre resultater, men den samlede effekt understøttede ikke brugen af ​​denne kombination som en vaccine. Selvom det er blevet vist, at høje niveauer af specifikke antistoffer aktiveres for hvert antigen, når to antigener administreres samtidigt, adskilles de i forskellige formuleringer og anvendes på forskellige inokuleringssteder i dyret [103,104].

Tidligere kendt som ligandiner danner glutathion S-transferaser (GST'er) en familie af multifunktionelle proteiner, der er vidt udbredt i dyreriget. Disse enzymatiske proteiner spiller en rolle i intracellulær transport, fordøjelse, produktion af prostaglandiner, afgiftning af både endogene og eksogene stoffer og forsvar mod oxidativ stress. GST-ekspressionsniveauer øges i organismer, når de udsættes for insekticider og acaricider [105]. Et kaninserum indeholdende polyklonale antistoffer mod GST fra R. microplus reagerede med det rekombinante GST fra H. longicornis og R. appendiculatus, hvilket tyder på, at skovflåt-GST'erne kunne være en bestanddel af en universel vaccine, der beskytter mod mere end én flåtart [106] .

Baseret på denne foreløbige undersøgelse isolerede Parizi og kolleger (2011) GST fra H. longicornis og producerede rekombinant GST og brugte dette til at vaccinere kvæg mod R. microplus [107]. Dette beskyttede kvæg mod R. micro plus med en effekt på 57 procent. Det rekombinante GST-protein tilvejebragte delvis krydsbeskyttende immunitet i værten, hvilket tyder på, at GST's proteinbeskyttende kapacitet ikke er tilstrækkelig, og derfor ser anvendelsen af ​​dette protein i en enkeltantigenvaccine ikke ud til at være effektiv til at forhindre skovflåtangreb [ 107].

For more information:1950477648nn@gmail.com