Seneste fremskridt inden for opdagelse af flåtantigen og udvikling af anti-flåtvacciner, del 2

2.4. Malpighian-associerede antigenkandidater

I levende organismer er 50 -nukleotidaser en vidt udbredt gruppe af enzymer i forskellige flåtarter. Der er betydelige ligheder mellem 50 -nukleotidase fra flåter og de enzymer, der er til stede i hvirveldyr, og en række formodede funktioner udføres af disse enzymer, herunder involvering i purin-redningsvejene [108]. Blandt flåter findes denne gruppe af enzymer i mange forskellige væv, såsom tarmen, spytkirtlerne og æggestokkene.

De er dog mest udbredt i malpighian tubuli, især på overfladen af ​​malpighian tubuli og ovarieceller. Funktionerne ved 50 -nukleotidaser indikerer, at de er et potentielt mål for antistoffer [109]. Hope et al. undersøgte 50 -nukleotidaser for deres mulige involvering i værtsimmunisering, og de fandt ud af, at injektioner af rekombinant 50 -nukleotidase alene i får forårsagede en betydelig opregulering af anti-nukleosidase-antistoffer, hvilket tyder på, at de kan være et godt antigen for udvikling af en vaccine [104].

Men da den samme gruppe forskere analyserede deres funktioner som antigener hos kvæg, var der ingen stigning i antistofniveauerne. Derfor blev 50 -nukleotidaser ikke undersøgt yderligere som antigener til vaccineudvikling. En nylig undersøgelse udført af en anden gruppe forskere har imidlertid fundet ud af, at niveauet af 50 -nukleotidase/apyrase-produktion stiger i O. erraticus efter fodring [110]. Desuden foreslog de, at blokering af apyrasefunktionen ved værtsimmunisering med et rekombinant apyraseprotein kraftigt kan reducere fodring i O. moubata-flåter, hvilket viser, at 50 -nukleotidaser/apyraser er potentielt lovende kandidatantigener til udvikling af en anti-flåt vaccine [110,111].

Nukleotidase er et enzym, der kan katalysere hydrolysereaktionen af ​​nukleotider, nedbryde nukleotider til nukleosider og uorganiske fosfater. Nukleotider har vigtige biologiske funktioner i organismer, herunder konstruktion, opbevaring og transmission af DNA og RNA, energioverførsel og cellesignaltransduktion. Derfor spiller nukleotidaser en vigtig rolle i levende organismer. Immunitet er kroppens evne til at modstå patogener i det ydre miljø, hvilket involverer en række biologiske processer, herunder udvidelse, differentiering og regulering af immunceller. Flere undersøgelser har vist, at nukleotidaser kan påvirke immunsystemets funktion og dermed immuniteten.

For eksempel er nogle varianter af nukleotidaser blevet forbundet med udviklingen af ​​autoimmune sygdomme. Derudover kan nukleotidase også påvirke proliferation og aktivering af immunceller og fremme funktionen af ​​immunceller. Derfor er der et vist forhold mellem nukleotidase og immunitet. Fra dette synspunkt skal vi være meget opmærksomme på forbedring af immunitet. Cistanche har en betydelig effekt på at forbedre immuniteten. Kødaske indeholder en række biologisk aktive ingredienser, såsom polysaccharider, to svampe, Huang Li osv. Disse ingredienser kan stimulere immunsystemet. Forskellige typer celler i systemet øger deres immunaktivitet.

Klik cistanche tubulosa fordele

2.5. Flåt-cement-associerede antigenkandidater

Flåtcement er en blanding af glykol og lipoproteiner, der udskilles i værten via skovflåtspyt kort efter binding til værten, og er en værdifuld kilde til flåtafledte antigener til vaccineudvikling [112]. Ud over at klæbe flåtmunddele til værtshuden [113] har flåtcement vist sig at fungere som et depot for B. burgdorferi sensu lato (sl) og den flåtbårne encephalitisvirus [114,115]. Indtil videre er forskellige antigener blevet identificeret og karakteriseret fra flåtcement, som også har vist sig at være effektiv til at kontrollere flåtangreb og flåtbårne sygdomme.

Trunkerede konstruktioner af 64P (64TRPs), et 15 kDa cementprotein udskilt af spytkirtlerne i Rhipicephalus appendiculatus, viste krydsbeskyttelse mod Rhipicephalus sanguineus og Ixodes ricinus ved at målrette antigener i mellemtarmen og spytkirtlerne hos voksne dødelige dyr. Vaccinationen af ​​flåt-naive værter med rekombinant 64P reducerede signifikant antallet af nymfe- og voksne flåtangreb, hvilket resulterede i 48 procent nymfedødelighed og op til 70 procent voksendødelighed, med nogle effekter på oversvømmelsesvægt og ægmasser også [116].

Ud fra disse resultater ser det ud til, at dette protein er et bredspektret vaccineantigen og er effektivt mod voksne og umodne stadier af forskellige flåtarter, herunder I. ricinus [100]. Dette cementantigen udførte en dobbelt funktion (i) som en vaccine i hamster-, marsvin- og kaninmodeller ved at forringe vedhæftning og fodring og (ii) ved at krydsreagere med de "skjulte" midgut-antigener, hvilket i sidste ende forårsagede døden af ​​oversvømmede flåter [100,117]. Dette antigen booster ikke kun antistoftitere som reaktion på skovflåtangreb, men har også krydsreaktivitet med forskellige skovflåtvæv; derfor kombinerer det fordelene ved både "skjulte" og "eksponerede" antigener [118].

3. Typerne af anti-flåtvacciner

Flåter er de mest udbredte leddyrparasitter, der lever af mennesker og husdyr og overfører sygdomme [19]. Zoonotiske sygdomme står for mere end 60 procent af alle infektionssygdomme, der rammer mennesker, og det anslås, at 22,8 procent af disse infektioner overføres af skovflåtvektorer [131]. Der er også massive økonomiske tab for husdyrbrugere verden over på grund af de sygdomme, der overføres af flåter, der påvirker deres husdyr [132,133].

Derfor er det relevant at bekæmpe flåter for at mindske den samfundsøkonomiske byrde. Bekæmpelsen af ​​flåter er blevet udfordrende, da flåter kan udvikle resistens over for kommercielt tilgængelige acaricider [134-136]. Innovative miljørigtige kontrolteknologier er nødvendige på grund af bekymringer om sikkerheden af ​​acaricider for arbejdere, fødevarer og miljøet og de stigende omkostninger forbundet med acaricid opdagelse, udvikling og markedsføring. Vacciner har mange fordele i forhold til acaricider, da de generelt er ikke-toksiske, ikke-forurenende og billigere sammenlignet med kemikalier.

De har dog en tendens til at være meget artsspecifikke. Den farmaceutiske industri kan spille en afgørende rolle i at støtte forskning for at udvikle en vaccine, der kan give maksimal beskyttelse til værten og er effektiv mod flere flåtarter [133,137]. Vaccineforskningsprogrammer er i gang i forskellige lande, og resten af ​​denne artikel vil fokusere på udviklingen af ​​nye vaccineteknologier og på dem, der allerede er tilgængelige (figur 2).

Som med kemiske anvendelser kan vaccineresistens ikke ignoreres, og eksisterende vacciner kan modificeres ved hjælp af sekventerings- og kloningsprocedurer for at isolere nye antigener eller ændre eksisterende antigener for at genoprette deres effektivitet. Det er også muligt at inkludere to eller flere ikke-beslægtede antigener i et enkelt vaccineprodukt for at reducere risikoen for udvikling af resistens over for et hvilket som helst enkelt antigen eller antigene determinant.

3.1. DNA-baserede anti-flåtvacciner

Opfindelsen af ​​DNA-vaccinen og dens anvendelse har givet anledning til sikkerhedsproblemer; især muligheden for stabil transfektion af genetisk materiale (DNA) til somatiske eller endda kønsceller, hvilket kan resultere i ændret genekspression og mutationer. En ekstrakromosomal plasmid-kodende luciferasevektor var påviselig i skeletmuskulatur i mere end 19 måneder efter intramuskulær behandling (138). Endvidere øgede intramuskulær injektion efter elektroporation i høj grad den samlede transfektionshastighed. Den kromosomale integration af vektor-DNA på tilfældige steder er relateret til enhver stigning i transfektionshastigheden (139] Ifølge disse undersøgelser var integrationsfrekvensen et godt stykke under antallet af spontane genmutationer.

Imidlertid har Manam et al. fandt, at størstedelen af ​​plasmid-DNA indgivet i skeletmusklerne hos forskellige gnavere forblev på injektionsstedet. Mindre fraktioner blev også påvist i gonaderne, men blev ikke integreret i genomet (140). Gentagen intramuskulær påføring af en luciferase-kodende reportervektor i primater resulterede i langsigtet reporterekspression, men inducerede ingen anti-DNA-antistoffer (141.142). På trods af dette skal det bemærkes, at de førnævnte og yderligere sikkerhedsproblemer i forbindelse med DNA-vacciner bør overvejes med hensyn til deres oversættelse til klinisk praksis (143].

I løbet af de sidste to årtier har forskellige grupper af forskere fokuseret på at udvikle en DNA-vaccine til at kontrollere skovflåtangreb, og indtil videre er flere DNA-vacciner blevet introduceret til at immunisere værter (130.144.145). DNA-vacciner, som adskiller sig fra traditionelle proteinbaserede vacciner ved, at de er baseret på bakterielle plasmider, der koder for antigene proteiner, og transskriptionen styres af effektive eukaryote promotorer, har fordelene ved et enkelt design, høj stabilitet og sikker administration (143 ]. Ved DNA-vaccination menes de injicerede plasmid-DNA-molekyler aktivt at trænge ind i kernen og forblive der livslangt som episomalt DNA, der genererer de beskyttende antigener kontinuerligt, så længe cellen er i live (146). Problemet med gentagen boostning for at opretholde en høj antistoftiter kunne løses ved kontinuerlig syntese, bearbejdning og præsentation af antigener til T-celler in vivo i DNA-vaccinerede dyr.

Da en DNA-vaccine kun indeholder plasmid-DNA og ingen kontaminerende proteiner, forekommer det plausibelt, at modtagelse af flere eller gentagne vaccinationer ikke vil resultere i en immunreaktion på vektor-DNA'et (147). Det udtrykte antigen kan præsenteres af MHC klasse I og komplekser, som kan inducere CD4 plus og CD8 plus T-celler, hvilket stimulerer henholdsvis cellulære og humorale immunresponser (148].

Beviserne kom fra undersøgelsen af ​​De Rose et al. [144], hvor Merino-krydsningsfår blev immuniseret mod B. micro plus ved hjælp af en DNA-vaccine. Når et plasmid indeholdende en gensekvens i fuld længde af Bm86 blev administreret enten alene eller sammen med et plasmid, der bærer fåregenerne for cytokinerne, granulocyt-makrofag kolonistimulerende faktor (GM-CSF) eller interleukin (IL) -1beta inducerede et relativt lavt niveau af beskyttelse mod efterfølgende flåtangreb. Derudover resulterede co-vaccination med Bm86- og GM-CSF-plasmider i en statistisk signifikant reduktion i flåtens fertilitet. I alle grupper, der blev injiceret med Bm86 DNA-vaccinen, var antistoftitre mod Bm86 lave. Derudover forekom et lavt niveau af antigen-specifik stimulering af perifere blodlymfocytter i disse grupper. DNA-vaccination resulterede imidlertid i en stærk efterfølgende antistofrespons efter en enkelt injektion af rekombinant Bm86-protein i adjuvans. Produktionen af ​​antistoffer så dog ud til at være lidt mindre effektiv end efter to vaccinationer med rekombinante proteiner.

Desuden undersøgte mange andre forskere effektiviteten af ​​DNA-baserede antigener til at immunisere værter mod flåtangreb. For eksempel har Sayed et al. [149] ekstraherede DNA fra Argas persicus-æg og brugte det til at immunisere kyllinger med doser på 200-800 µg DNA/kg kyllingekropsvægt. Resultatet var støttende, da flåternes fodringssucces blev reduceret med 74,64 procent (50 µg DNA/kg kyllinge kropsvægt) og 89,39 procent (100 µg DNA/kg kylling kropsvægt), når de blev udsat for DNA-immuniseret kylling. Derudover rapporterede forfatterne, at serum fra kyllinger immuniseret med DNA har aktivitet mod tarmproteinerne fra A. precious; yderligere analyse under anvendelse af andre flåtarter viste imidlertid, at serumaktiviteten er artsspecifik. Det elektroforetiske mønster af det immuniserede kyllingeserum viste tre nye proteinbånd, som blev antaget at være involveret i udviklingen af ​​kyllingens immunforsvar mod flåter [149]. Bagefter fokuserede mange undersøgelser på antigenspecifik DNA-vaccination; deres beskyttelsesniveau varierede dog med forskellige typer antigener. Det er blevet vist, at BALB/c-mus injiceret med plasmid pBMC2-kodende antigen Bm86 viste resistens mod Boophilus microplus.

En højere dosis af vaccinationsinduceret anti-Bm86 antistofproduktion og højere interleukin (IL) niveauer (IL-4, IL-5 og IL-12 (p40)) og interferon-gamma (IFN-) niveauer i sera fra mus immuniseret med pBMC2. Mus immuniseret med pBMC2 viste antigen-specifik stimulering af splenocytter i overensstemmelse med inkorporeringen af ​​bromodeoxyuridin og IFN g-sekretion. Anvendelse af denne vaccine i husdyr forårsagede antistofproduktion, hvilket tyder på, at Bm86 DNA-vaccination inducerer et stærkt immunrespons mod B. micro plus [150]. En anden undersøgelse evaluerede immunbeskyttelsen fremkaldt af rekombinante plasmider, der koder for Paramyosin (Pmy) fra H. longicornis (pcDNA3.1(plus)-Pmy) hos kaniner. Kaninerne udviklede et højt niveau af IgG, hvilket tyder på, at et humoralt immunrespons induceres ved vaccination. Nogle flåter (27,31 procent), der fodrede med de vaccinerede kaniner, døde, hvorimod de resterende flåters gennemsnitlige opfyldningsvægt og æglægningen af ​​voksne hunkøn blev reduceret med henholdsvis 36 og 39 procent.

Det ser således ud til, at en Pmy-DNA-vaccine kan inducere en effektiv humoral immunrespons, uanset hvor den er tilvejebragt og delvist beskytter kaniner mod H. longicornis-infektion [151]. Interessant nok gav en multi-epitop DNA-vaccine, der inkorporerede både CD4 plus og CD8 plus cytotoksiske T-lymfocytepitoper, 100 procent beskyttelse til får under laboratorieforhold mod Ehrlichia ruminantium. Resultaterne blev dog ikke gentaget under feltforhold. I denne undersøgelse beskyttede pLamp samtidig administration med MPL via den intramuskulære vej, udover topisk applikation, fårene med op til 60 procent mod flåter ved at inducere aktivering af hukommelses-T-celle-responser [152].

Adskillige andre antigener, såsom Salp14 og lipocaliner, enten alene eller i kombination med andre antigener er for nylig blevet evalueret som DNA-vacciner, hvilket yderligere giver håb om at udvikle en DNA-vaccine mod flåter [130,153]. Det er blevet vist, at salp14-DNA-vaccinen fremkaldte erytem ved flåtbidstedet efter flåtpåvirkningen [153]. Tilsvarende blev en lipocalin (LIP)-vaccine omfattende det rekombinante plasmid pcDNA3.1-HlLIP af LIP-homologen fra H. longicornis (HlLIP) påført for at immunisere en kaninvært. Selvom denne applikation inducerede humoral immunitet hos værten og også påvirkede overfyldningsvægten, æglægningen og udrugningsevnen af ​​H. longicornis, var effektiviteten for lav, hvilket tyder på, at dette antigen ikke er egnet til vacciner, da det giver delvis beskyttelse til værten [130 ].

Endelig bør hovedformålet med at udvikle en DNA-vaccine være at designe vaccinen på en sådan måde, at den polariserer værtens immunrespons mod Th2-responset, da det humorale immunrespons spiller en stor rolle i skovflåtimmunitet. Hos kvæg, der var blevet vaccineret med B. micro plus midgut-antigener, blev niveauerne af specifikt IgG1, som moduleres af Th2-celler, fundet at korrelere med beskyttelsen. Der er en mulighed for, at hvis den sekretoriske signalsekvens placeres passende nedstrøms for målgenet, så kan målantigenet udskilles til det ekstracellulære rum og inducere et større humoralt immunrespons. Det er også sandsynligt, at selektionen af ​​Th2-celler ville blive begunstiget, hvis de er co-inficeret med andre immunmodulerende gener, såsom IL4 og IL10.

3.2. mRNA-vaccine

I de senere år er der gjort mange forsøg på at opdage nye beskyttende antigener, der kan bruges i udviklingen af ​​en anti-flåtvaccine, med talrige forbedringer. For at teste effektiviteten af ​​vaccinekandidaten har rekombinante proteiner, uanset om de er forbundet med andre proteiner eller adjuvanser eller ej, været den foretrukne platform til at teste deres effektivitet gennem brug af modelorganismer.

På grund af den lethed, hvormed DNA- og mRNA-vaccineplatforme kan genereres, har der været betydelige udviklinger i brugen af ​​genetiske (DNA og mRNA) vaccineplatforme i de senere år [130,145]. En mRNA-vaccine, der koder for en cocktail af skovflåtspytproteiner, inducerede "flåtimmunitet" hos marsvin og reducerede derved mærkbart overførslen af ​​flåtbårne Borrelia burgdorferi, det forårsagende middel til Lyme-sygdom (borreliose). Selvom mange flåtantigenkandidater har vist sig at fremkalde immunresponser i en vært, har det endnu ikke været muligt at replikere robust flåtimmunitet ved hjælp af vaccination. Der er en mulighed for, at dette kan skyldes, at sammensætningen af ​​spytproteiner i flåter på forskellige stadier af fodring kan ændre sig dynamisk, muligvis for at håndtere interne ændringer i værten. Disse oplysninger blev givet i et nyligt studie, hvor en gruppe forskere identificerede og rationelt udvalgte 19 spytproteiner fra den sortbenede skovflåt I. scapularis, som er en almindelig vektor for Lyme-sygdom hos mennesker. De konstruerede nukleosid-modificerede mRNA'er, der koder for disse proteiner.

For at producere mRNA-LNP-vaccinen 19ISP (19 Ixodes spytproteiner) blev disse indkapslet i lige store mængder i lipidnanopartikler (LNP'er). For at evaluere virkningen af ​​vaccinen på fodringsadfærden hos I. scapularis blev marsvin immuniseret intradermalt tre gange i 4-ugers intervaller, hvilket resulterede i robuste antistofresponser på mindst ti af de kodede antigener. I det næste trin af forsøget blev dyrene udfordret med uinficerede I. scapularis-nymfer. De dyr, der var blevet vaccineret, udviklede betydelig erytem inden for 24 timer.

Ydermere fodrede flåter på dyr, der var blevet vaccineret, dårligt og begyndte at løsne sig efter 48 timer, hvor 80 procent af flåter løsnede sig fra vaccinerede dyr efter 96 timer, sammenlignet med 20 procent på dyr, der ikke var blevet vaccineret. For yderligere at undersøge, om den ændrede fodringsadfærd påvirker transmissionen af ​​patogener, blev B. burgdorferi-inficerede I. scapularis-nymfer anbragt på marsvin, der var vaccineret enten med 19ISP eller med en mRNA-vaccine, der koder for ildflueluciferase. Hvert af disse dyr modtog tre flåter, der var inficerede. I betragtning af, at mennesker sandsynligvis vil fjerne en flåt, der forårsager erytem-relateret kløe, blev flåterne løsnet på en dobbeltblind måde, så snart rødmen viste sig.

I alt 46 procent af kontroldyrene var inficeret med B. burgdorferi tre uger efter udfordringen, hvorimod ingen af ​​de vaccinerede dyr var inficeret med dette patogen. En genekspressionsanalyse har vist, at vaccinen aktiverede adskillige immunveje, herunder T- og B-cellereceptorer, kemokin, FcεRI og IL-17-signalering, såvel som naturlig dræbercellemedieret toksicitet. Desuden viste bidstedsanalyser også, at vaccinen havde induceret T-celleresponser [154].

Samtidig brugte den samme gruppe forskere Salp14 som et modelantigen til at undersøge skovflåtimmunitet ved hjælp af mRNA-lipidnanopartikler (LNP'er), plasmid-DNA eller rekombinante proteinplatforme [153]. I denne undersøgelse blev vaccination inklusive de nukleosid-modificerede mRNA-lipidnanopartikler, der koder for (mRNA-LNP'er) Salp14, leveret intradermalt med to boosts hver 4. uge. Udviklingen af ​​Salp14-specifikke antistoffer blev sammenlignet mellem de forskellige immuniseringsstrategier. Salp14 mRNA-immunisering var den platform, der inducerede det stærkeste humorale respons sammenlignet med DNA- og proteinvaccination. Marsvin immuniseret med salp14-mRNA'et fremkaldte det mest robuste og intense erytem observeret ved bidstedet i alle immuniseringsgrupperne; det påvirkede dog ikke hastigheden af ​​tægafløsning og ændrede ikke overfyldningsvægte [153]. En flåtvaccine bør inducere erytem for at være effektiv, og en tilgang til at ændre senere aspekter af flåtfodring, herunder vedhæftning og oversvømmelse, er at bruge en vaccine, der indeholder adskillige spytflåtantigener [154].

Derfor ser det ud til, at immunisering med nukleosid-modificeret mRNALNP salp14, som kan bruges som en potentiel vaccinekandidat, kan føre til højere antistoftitere og en tidligere og højere grad af rødme end immunisering med enten DNA eller protein, hvilket tyder på, at Salp14 kunne være en god kandidat til en vaccine, enten alene med optimeringer eller i kombination med andre kandidatantigener [154].

I det hele taget ser det ud til, at en multivalent mRNA-vaccine kan have evnen til at fremkalde flåtresistens hos forsøgsdyr som marsvin og forhindre flåtangreb og flåtbåren infektion, sandsynligvis ved at begrænse varigheden af ​​flåtens fodring på deres vært. Det er også blevet foreslået, at en mRNA-LNP-formulering, som muliggør langsom, kontinuerlig antigenlevering, kan efterligne naturlige flåtbid. Hvis denne strategi kan oversættes til mennesker, ville det være den første vaccine, der ikke direkte retter sig mod et patogen eller mikrobielt mål, men i stedet dets vektor. Da antiflåtvacciner desuden stadig udvikles til at hjælpe mennesker med at forhindre overførsel af flåtbårne sygdomme, skal immuniseringsstrategien og udvælgelsen af ​​antigener til immunisering tages i betragtning.

3.3. Proteinbaserede vacciner

Nogle proteinbaserede vacciner er kommercielt tilgængelige og effektive. Et vaccineprogram blev først startet i 1970'erne, da forskere begyndte at eksperimentere med to forskellige typer vaccineformuleringer for at immunisere værten mod skovflåten (D. Anderson) på det tidspunkt. Den første omfattede antigener opnået fra tarmen og æggestokkene, mens den anden omfattede alle de indre organer ekstraheret fra semi-engorged D. Anderson-hunner.

Denne undersøgelse opdagede, at antistof-medierede immunresponser aktiveres mod flåttarmvæv, når kvægværten inokuleres med ekstrakter opnået fra voksne R. microplus-hunner [155]. Denne indledende undersøgelse for at evaluere effektiviteten af ​​vaccineformulering tilskyndede forskere over hele kloden til at fokusere på udviklingen af ​​en vaccine til bekæmpelse af flåter og flåtbårne sygdomme. I 1980'erne udførte to separate grupper af forskere således de første videnskabelige undersøgelser ved hjælp af vaccineformuleringer til at analysere immunresponsen hos kvæg mod R. microplus [156].

Efter de ovennævnte undersøgelser blev det fundet, at et tægertarm-associeret glycoprotein kan inducere immunbeskyttelse i værten [157]. I en efterfølgende undersøgelse isolerede den samme forskergruppe et glycoprotein med en molekylvægt på 89 kDa, som blev navngivet Bm86 og rapporteret at være forbundet med tarmcellerne i R. microplus [158,159]. Det Bm86 rekombinante protein blev produceret i stor skala ved anvendelse af et gærekspressionssystem.

Indtil videre er det kun den Bm86-baserede vaccine, der er kommercialiseret med forskellige mærkenavne, for eksempel sælges den i Australien med TickGARD®-mærkenavnet og i Cuba under Gavac® [160.161]. Disse vacciner bruges i vid udstrækning i forskellige lande for at reducere trykket på flåter på kvæg. Det har vist sig, at brugen af ​​disse vacciner kan reducere flåtpopulationen med op til 74 procent, og deres samlede effekt varierer fra 51 procent til 91 procent, hvilket varierer med flåtpopulationen og kvægets ernæringsmæssige tilstand [160-163]. Der er tegn på, at nogle columbianske, mexicanske og brasilianske R. micro plus-flåtstammer udviser lavere samlet effekt sammenlignet med cubanske og australske R. micro plus-flåtstammer, og selv den argentinske R. micro plus-stamme A synes at være resistent over for vaccination med Bm86 [34.164]. Yderligere analyse blev udført på variationen i effektiviteten af ​​Bm86-vaccinen på populationer af samme flåtart i forskellige dele af verden, og det blev konkluderet, at forskellige populationer af flåter højst sandsynligt har en polymorfi i Bm{ {12}} antigengener i form af genets aminosyresekvens, og dette er hovedårsagen til, at eksisterende Bm86-baserede vacciner ikke er så effektive.

For eksempel var der en polymorfi i genet homologt med Bm86 (benævnt Bm95) identificeret i flåtpopulationer i Argentina, hvilket resulterede i forskelle i sekvensen af ​​Bm86 mellem flåtpopulationer som f.eks. fundet i Cuba og Australien, hvilket kan forklare, hvorfor Bm86-vaccinen ikke var så effektiv mod den argentinske skovflåt [34]. I betragtning af Bm86-vaccinens resistensproblemer producerede forskere en rekombinant Bm95-vaccine, der har vist sig at være yderst effektiv, med en samlet effekt på 89 procent i Cuba og Argentina og 81 procent i Indien med hensyn til at reducere flåtangreb [34,102,120,165].

Udover den ovennævnte kommercielle vaccine og dens effektivitetsforsøg har mange andre undersøgelser fokuseret på yderligere at forbedre effektiviteten af ​​den Bm86-baserede vaccine. Nogle nyere undersøgelser har syntetiseret peptider, herunder SBm4912, SBm7462® og SBm19733, som blev opnået fra Bm86, og også produceret et rSBm7462® rekombinant peptid og analyseret deres effektivitet. Den procentvise effektivitet af disse peptider varierede fra 35,87 procent til 81,05 procent, hvilket tyder på, at disse peptider, især SBm7462® og rSBm7462®, spiller en afgørende rolle i at inducere værtsimmunitet og kan kommercialiseres, da de er yderst effektive med hensyn til at reducere skovflåt. angreb [121,122]. For at forbedre effektiviteten af ​​Bm86 rekombinant proteinvaccine har Lapisa SA desuden for nylig introduceret en Bm86-baseret Bovimune Ixovac®-vaccine i Mexico. Denne vaccine er dog ikke blevet undersøgt med hensyn til dens effektivitet mod flåter; derfor er undersøgelser nødvendige for at bestemme dens virkninger på forskellige flåtpopulationer for at bestemme dens effektivitet.

En Bm86 homolog-baseret vaccine (TickGard) ser ud til at være egnet, da denne vaccine har en bred anvendelse og kan udløse krydsreaktive antistoffer i forskellige flåtarter, såsom Rhipicephalus sanguineus, Hyalomma anatolicum anatolicum, Rhipicephalus (Boophilus) ) decoloratus, Rhipicephalus (Boophilus) annulatus og Hyalomma dromedar [166-168]. Denne vaccine er imidlertid ikke i stand til at inducere krydsreaktiv beskyttelse hos nogle andre flåtarter (f.eks. Rhipicephalus appendiculatus, Amblyomma variegatum og Amblyomma cajennense) [169,170]. Det er interessant at bemærke, at Bm86-vaccinen har en 100 procents effektivitet mod R. annulatus, hvilket resulterer i større effektivitet end den rapporterede effektivitet af den homologe vaccine med R. microplus. Årsagen til dette kan skyldes fysiologiske faktorer (f.eks. mindre blodopfyldning og lavere niveauer af proteaseaktivitet i kroppen) eller genetiske skovflåtfaktorer. Disse faktorer kan påvirke BM86-proteinniveauer eller flåtfysiologiske processer såsom fodring og proteinnedbrydning, hvilket fører til mere effektive antistof-antigen-interaktioner [171]. Bm86-vaccination giver fremragende beskyttelse mod R. microplus-flåter, men det er en udfordring at ekstrapolere disse erfaringer til en Ixodes-flåtvaccine.

I modsætning til I. ricinus og I. scapularis er R. microplus en enkelt værtsflåt, der udelukkende lever af kvæg [168]. Den har også en kort livscyklus, smelter ikke og finder en ny vært, når blodmåltidet er færdigt. Effektiviteten af ​​Bm86-vaccinen blev undersøgt i køer, der var blevet eksponeret for R. microplus-flåtlarver, og der blev foretaget målinger af parametrene relateret til flåtimmunitet på de oversvømmede voksne hunner, der faldt fra efter vaccination. Den målte beskyttelse er således summen af ​​indflydelsen på to smelteperioder og tre tægestadier. Det er blevet påvist for R. microplus, at Bm86-vaccination forårsager skade og efterfølgende reducerer oversvømmelsesvægten hos voksne hunflåter [172]; ikke desto mindre er den relative indflydelse af Bm86-vaccination på de umodne livsstadier af R. microplus ikke nøjagtigt kendt. Bm86-homologer er også blevet isoleret og identificeret fra Ixodes-flåter. I. ricinus indeholder to homologer af Bm86, Ir86-1 og Ir-86-2, og I. scapularis har også to homologer af Is86-1 og Is{{10} } [173]. En efterfølgende undersøgelse undersøgte, at vaccination af rekombinante Ir86-proteiner forbedrede serum-IgG-titrene mod rekombinante Ir{13}}-proteiner; antistofferne var imidlertid ikke i stand til at beskytte kaniner mod I. ricinus-udfordringen; hverken antallet af vedhæftede flåter eller flåtvægte blev reduceret [174].

Derfor anses vaccination mod Bm86-homologer i Ixodes ikke for at være en effektiv tilgang til at kontrollere Ixodes ricinus-populationer, selvom Bm86-vaccination har en klar effekt mod R. microplus. Selvom Bm86-vaccinen har vist betydelig succes, er det afgørende at forstå, at det er usandsynligt, at vaccinen erstatter acaricider, fordi den mangler den "knock-out-effekt", der er forbundet med acaricider. På trods af dette har erfaringen fra marken vist, at brugen af ​​Bm86 betydeligt reducerer behovet for at anvende acaricide behandlinger i marken. For eksempel førte Cubas stramme regulering af dets flåtkontrolprogram til en reduktion i mængden af ​​acaricid brugt i landet med 87 procent, hvilket kan sammenlignes med resultaterne af en nylig undersøgelse udført i Venezuela [161.175.176].

Desuden har brugen af ​​Bm86-vaccinen også reduceret flåtbårne sygdomme betydeligt, herunder bovin anaplasmose og bovin babesiosis. Anvendelsen af ​​denne vaccine har også øget produktiviteten af ​​husdyr, f.eks. kvæg, og som følge heraf reduceret landmændenes økonomiske tab [160]. Ovenstående aspekter af Bm86-vaccination viser, at det er en yderst omkostningseffektiv metode sammenlignet med kemiske anvendelser til håndtering af flåtangreb. Som sådan kan denne vaccine vise sig at være yderst nyttig til at reducere flåt-bårne sygdomme samt til at forbedre håndteringen af ​​flåtudbrud på husdyrbrug for at mindske flåt-bårne sygdomme.

4. Afsluttende bemærkninger

Flåter lever af blod til udvikling, vækst og reproduktion, og de er ansvarlige for overførsel af forskellige flåtbårne sygdomme. Ixodes-flåter overfører for eksempel et stort antal patogener, herunder bakterier, protozoer og vira. Det er vigtigt at bemærke, at antiflåtvacciner reducerer flåtangreb og forhindrer patogenoverførsel, og desuden er sikrere end kemisk bekæmpelse, som kan have negative bivirkninger. Adskillige nye antigener fra en række forskellige væv/organer er blevet identificeret, og deres effektivitet er blevet undersøgt i laboratoriedyr, hvilket har ført til vigtige fremskridt hen imod udvikling af en vaccine mod flåter uden rapporterede bivirkninger. Vacciner baseret på Bm86-proteinet er blevet kommercialiseret i forskellige lande, og deres anvendelse mod R. microplus har vist, at vaccination mod flåter kan bruges effektivt. Bm86-baserede vacciner er dog ikke lige effektive mod andre flåtarter, såsom Ixodes-flåter. Det har vist sig, at vaccination med Bm86-homologen af ​​I. ricinus ikke har nogen effekt på flåtfodring [174].

Derudover, fordi R. micro plus kun lever af én vært, blev larver brugt til at udfordre køer, hvilket resulterede i fuldt opslugte voksne hunflåter, hvilket ikke kun reducerede antallet af flåter, men også havde en betydelig indvirkning på alle tre livsstadier af kryds. I modsætning til R. microplus skifter Ixodes-flåter værter gennem deres livscyklus, og derfor kræver Ixodes-flåtvaccination effektiv forebyggelse af vedhæftning og/eller fodring af flåter under ét blodmåltid på én vært. Ikke desto mindre virker vaccination mod Ixodes-flåter mulig og realistisk. Det er derfor vigtigt at bemærke, at krydsbeskyttelse af værten kan være en udfordrende opgave med denne type vaccine. Der er nogle andre proteiner, udover Bm86, som også kan have terapeutisk potentiale som immunsuppressive eller antikoagulerende midler [39,61].

Nylige fremskridt inden for genomik og proteomik har gjort os i stand til at opdage nye antigener og anvende molekylære teknikker til at manipulere identificerede proteiner og teste nye vacciner betydeligt hurtigere og mere omkostningseffektivt end tidligere. DNA-vaccination er også en glimrende mulighed; generelt kan denne type vaccination dog kun føre til lave niveauer af antigenekspression og begrænser den ikke-professionelle antigenpræsenterende celleaktiverende CD4 plus T-hjælperceller via MHC klasse II-vejen [177]. DNA-vaccination giver imidlertid ikke kun væsentlig beskyttelse til værten, men anses også for at give krydsbeskyttelse mod flåter, hvis den efterfølges af en kimærisk vaccine eller rekombinant proteinvaccination [178].

Desuden kan mRNA-LNP'er hjælpe med at fremkalde erytem ved flåtbidstedet, som er en af ​​de vigtigste tidlige indikatorer for erhvervet flåtresistens. mRNA-LNP'er indeholdende flåtgener er en nyttig platform for udvikling af vacciner, der potentielt kan forhindre udvalgte skovflåtbårne sygdomme [153,154]. Både DNA- og mRNA-vaccination ser også ud til at være effektive strategier, og der er fremtidig håb om, at en mRNA- eller DNA-vaccination til bekæmpelse af flåtangreb og flåtbårne sygdomme kan udvikles og også give krydsbeskyttelse. Indtil videre er der dog ingen vaccine blevet kommercialiseret, hvilket indikerer, at yderligere undersøgelser er nødvendige for at bestemme effektiviteten af ​​stadig flere antigener til deres brug til at udvikle en DNA- eller mRNA-vaccine. Identifikationen og karakteriseringen af ​​nye flåtvaccinekandidater kan forhindre skovflåtfodring og patogenoverførsel. At bruge disse antigener i vacciner til husdyr og dyreliv, endsige mennesker, er fortsat en udfordring.

Forfatterbidrag:

MNA, MAJ og MK har designet artiklens struktur. Alle forfattere udførte litteratursøgningen og skrev dele af manuskriptet/samlede dataene. MNA og IM oprettede og redigerede figurerne. ID og MK foretog kritiske revisioner og læste korrektur på manuskriptet. Alle forfattere har læst og accepteret den offentliggjorte version af manuskriptet.

Finansiering:

MK modtog støtte fra Grant Agency i Tjekkiet (grant {{0}}S) og ERD Funds, projekt CePaVip OPVVV (nr. 384 CZ.02.1.01 /0.0/0.0/16_019/0000759). Finansierne havde ingen rolle i udformningen af ​​undersøgelsen, dataindsamling og analyse, beslutningen om at publicere eller udarbejdelsen af ​​manuskriptet.

Udtalelse fra institutionelle bedømmelsesudvalg: Ikke relevant.

Erklæring om informeret samtykke: Ikke relevant.

Erklæring om datatilgængelighed: Ikke relevant

Interessekonflikter: Forfatterne erklærer, at undersøgelsen blev udført i fravær af kommercielle eller økonomiske forhold, der kunne opfattes som en potentiel interessekonflikt.

Referencer

1. de la Fuente, J.; Kocan, KM Fremskridt i identifikation og karakterisering af beskyttende antigener til rekombinante vacciner mod skovflåtangreb. Expert Rev. Vaccines 2003, 2, 583-593. [CrossRef]

2. Væver, GV; Anderson, N.; Garrett, K.; Thompson, AT; Yabsley, MJ Flåter og flåtbårne patogener i husdyr, vilde grise og miljøprøveudtagning uden for værten i Guam, USA. Foran. Dyrlæge. Sci. 2022, 8, 803424. [CrossRef] [PubMed]

3. Jones, KE; Patel, NG; Levy, MA; Storeygard, A.; Balk, D.; Gittleman, JL; Daszak, P. Globale tendenser inden for nye infektionssygdomme. Nature 2008, 451, 990–993. [CrossRef]

4. Beugnet, F.; Marié, J.-L. Nye leddyrbårne sygdomme hos selskabsdyr i Europa. Dyrlæge. Parasitol. 2009, 163, 298-305. [CrossRef] [PubMed]

5. Peter, SG; Kariuki, HW; Aboge, GO; Gakuya, DW; Maingi, N.; Mulei, CM Forekomst af flåter, der angriber malkekvæg og de patogener, de har i småbrugsbedrifter i byområder i Nairobi, Kenya. Dyrlæge. Med. Int. 2021, 2021, 9501648. [CrossRef]

6. Graf, J.-F.; Gogolewski, R.; Leach-Bing, N.; Sabatini, GA; Molento, MB; Bordin, EL; Arantes, GJ Flåtkontrol: Et industrisynspunkt. Parasitology 2004, 129, S427-S442. [CrossRef] [PubMed]

7. de la Fuente, J. Vacciner til vektorkontrol: Spændende muligheder for fremtiden. Dyrlæge. J. 2012, 194, 139-140. [CrossRef] [PubMed]

8. Sparagano, O.; Földvári, G.; Derdáková, M.; Kazimírová, M. Nye udfordringer som følge af flåter og flåtbårne sygdomme. Biologia 2022, 77, 1497-1501. [CrossRef]

9. Doolan, DL; Apte, SH; Proietti, C. Genom-baseret vaccine design: løftet for malaria og andre infektionssygdomme. Int. J. Parasitol. 2014, 44, 901-913. [CrossRef]

10. Bragazzi, NL; Gianfredi, V.; Villarini, M.; Rosselli, R.; Nasr, A.; Hussein, A.; Martini, M.; Behzadifar, M. Vacciner møder store data: state-of-the-art og fremtidsudsigter. Fra Classical 3Is ("Isolate-Inactivate-Inject") Vaccinology 1.0 til Vaccinology 3.0, Vaccinomics og Beyond A Historical Overview. Foran. Folkesundhed 2018, 6, 62. [CrossRef]

11. Zepp, F. Principper for vaccinedesign - Erfaringer fra naturen. Vaccine 2010, 28 (Suppl. 3), C14-C24. [CrossRef]

12. Bouazzaoui, A.; Abdellatif, A.; Al-Allaf, F.; Bogari, N.; Al-Dehlawi, S.; Qari, S. Strategier for vaccination: Konventionelle vaccinetilgange versus nye generationsstrategier i kombination med adjuvanser. Pharmaceutics 2021, 13, 140. [CrossRef] [PubMed]

13. D'Argenio, DA; Wilson, CB A Decade of Vaccines: Integrating Immunology and Vaccinology for Rational Vaccine Design. Immunitet 2010, 33, 437-440. [CrossRef]

14. Merino, O.; Antunes, S.; Mosqueda, J.; Moreno-Cid, JA; de la Lastra, JMP; Rosario-Cruz, R.; Rodríguez, S.; Domingos, A.; de la Fuente, J. Vaccination med proteiner involveret i kryds-patogen-interaktioner reducerer vektorangreb og patogeninfektion. Vaccine 2013, 31, 5889-5896. [CrossRef] [PubMed]

15. Hvid, AL; Gaff, H. Anmeldelse: Anvendelse af Tick Control Technologies til Blacklegged, Lone Star, og American Dog Ticks. J. Integr. Skadedyrsbekæmper. 2018, 9, 12. [CrossRef]

16. Willadsen, P. Antiflåtvacciner. Parasitology 2004, 129, S367-S387. [CrossRef]

17. de la Fuente, J.; Merino, O. Vaccinomics, den nye vej til flåtvacciner. Vaccine 2013, 31, 5923-5929. [CrossRef] 18. Hill, CA; Wikel, SK The Ixodes scapularis Genome Project: En mulighed for at fremme flåtforskning. Trends Parasitol. 2005, 21, 151-153. [CrossRef]

19. Medina, JM; Abbas, MN; Bensaoud, C.; Hackenberg, M.; Kotsyfakis, M. Bioinformatisk analyse af Ixodes ricinus lange ikke-kodende RNA'er forudsiger deres bindingsevne for værts miRNA'er. Int. J. Mol. Sci. 2022, 23, 9761. [CrossRef]

20. Valle, MR; Guerrero, FD Anti-tæg-vacciner i omics-æraen. Foran. Biosci. (Elitered.) 2018, 10, 122-136. [CrossRef]

21. Logullo, C.; Vaz, IDS; Sorgine, MHF; Paiva-Silva, GO; Faria, FS; Zingali, RB; DE Lima, MFR; Abreu, L.; Oliveira, EF; Alves, EW; et al. Isolering af en asparaginproteinase-precursor fra ægget af en hård skovflåt, Boophilus microplus. Parasitology 1998, 116, 525-532. [CrossRef]

22. Kurlovs, AH; Li, J.; Cheng, D.; Zhong, J. Ixodes pacificus flåter opretholder embryogenese og ægudklækning efter antibiotikabehandling af Rickettsia Endosymbiont. PLoS ONE 2014, 9, e104815. [CrossRef] [PubMed]

23. Sappington, TW; Hays, AR; Raikhel, AS Mosquito vitellogenin receptor: Oprensning, udviklingsmæssig og biokemisk karakterisering. Insekt Biochem. Mol. Biol. 1995, 25, 807-817. [CrossRef] [PubMed]

24. Vaz, IDS; Logullod, C.; Sorgine, M.; Velloso, FF; de Lima, MFR; Gonzales, JC; Masuda, H.; Oliveira, PL; Masudaa, A. Immunisering af kvæg med en asparaginproteinase-precursor isoleret fra Boophilus microplus-æg. Dyrlæge. Immunol. Immunopathol. 1998, 66, 331-341. [CrossRef]

25. Leal, AT; Seixas, A.; Pohl, PC; Ferreira, CA; Logullo, C.; Oliveira, PL; Farias, SE; Termignoni, C.; Vaz, IDS; Masuda, A. Vaccination af kvæg med rekombinant Boophilus Yolk pro-Cathepsin. Dyrlæge. Immunol. Immunopathol. 2006, 114, 341-345. [CrossRef]

26. Leal, AT; Pohl, PC; Ferreira, CA; Nascimento-Silva, MC; Sorgine, MH; Logullo, C.; Oliveira, PL; Farias, SE; Vaz, IDS; Masuda, A. Oprensning og antigenicitet af to rekombinante former af Boophilus microplus æggeblomme pro-cathepsin udtrykt i inklusionslegemer. Protein Expr. Purif. 2006, 45, 107-114. [CrossRef] [PubMed]

27. Yamashita, O.; Indrasith, LS Metaboliske skæbner for blommeproteiner under embryogenese hos leddyr. (Arthropoder/embryogenese/blommeproteiner/begrænset proteolyse/protease). Dev. Vækst er forskellig. 1988, 30, 337-346. [CrossRef]

28. Tellam, R.; Kemp, D.; Ridning, G.; Briscoe, S.; Smith, D.; Sharp, P.; Irving, D.; Willadsen, P. Reduceret æglægning af Boophilus microplus fodring på får vaccineret med vitellin. Dyrlæge. Parasitol. 2002, 103, 141-156. [CrossRef]

29. Boldbaatar, D.; Umemiya-Shirafuji, R.; Liao, M.; Tanaka, T.; Xuan, X.; Fujisaki, K. Flere vitellogeniner fra Haemaphysalis longicornis-flåten er afgørende for udviklingen af ​​æggestokkene. J. Insect Physiol. 2010, 56, 1587-1598. [CrossRef]

30. Seixas, A.; Dos Santos, PC; Velloso, FF; Vaz, IDS; Masuda, A.; Horn, F.; Termignoni, C. A Boophilus microplus vitellin-nedbrydende cysteinendopeptidase. Parasitology 2003, 126, 155-163. [CrossRef]

31. Seixas, A.; Leal, AT; Nascimento-Silva, MCL; Masuda, A.; Termignoni, C.; Vaz, IDS Vaccinepotentiale af et flåtvitellin-nedbrydende enzym (VTDCE). Dyrlæge. Immunol. Immunopathol. 2008, 124, 332-340. [CrossRef] [PubMed]

32. Jarmey, J.; Ridning, G.; Pearson, R.; McKenna, R.; Willadsen, P. Carboxydipeptidase fra Boophilus microplus: Et "skjult" antigen med lighed med angiotensin-konverterende enzym. Insekt Biochem. Mol. Biol. 1995, 25, 969-974. [CrossRef] [PubMed]

33. Willadsen, P.; Smith, D.; Cobon, G.; McKenna, RV Sammenlignende vaccination af kvæg mod Boophilus microplus med rekombinant antigen Bm86 alene eller i kombination med rekombinant Bm91. Parasit Immunol. 1996, 18, 241-246. [CrossRef]

34. García-García, JC; Montero, C.; Redondo, M.; Vargas, M.; Canales, M.; Boue, O.; Rodríguez, M.; Joglar, M.; Machado, H.; González, IL; et al. Bekæmpelse af flåter resistente over for immunisering med Bm86 hos kvæg vaccineret med det rekombinante antigen Bm95 isoleret fra kvægflåten, Boophilus microplus. Vaccine 2000, 18, 2275-2287. [CrossRef]

35. Lambertz, C.; Chongkasikit, N.; Jittapalapong, S.; Ganguly, M. Immunrespons fra Bos indicus kvæg mod anti-flåt-antigenet Bm91 afledt af lokale Rhipicephalus (Boophilus) microplus-flåter og dens virkning på skovflåt-reproduktion under naturligt angreb. J. Parasitol. Res. 2012, 2012, 907607. [CrossRef]

For more information:1950477648nn@gmail.com