Toksoplazmoza wywo ywana przez pierwotniaka paso ytniczego Toxoplasma gondii jest jednym z najbardziej rozpowszechnionych zara na wiecie. Inwazja ta wyst puje u wszystkich zwierz t sta ocieplnych i u 1/3 ludno ci wiata. Stanowi ponadto bardzo powa ny problem weterynaryjny, poniewa jest g ówn przyczyn strat reprodukcyjnych w hodowli zwierz t (g ównie owiec). Najlepsz form walki z t inwazj paso ytnicz by yby szczepienia ochronne, poniewa leczenie zara enia jest skomplikowane i ugotrwa e. Próby opracowania skutecznych szczepionek przeciwko T. gondii dla ludzi i zwierz t by y jak dotychczas ma o pomy lne. Nie uda o si opracowa szczepionki skutecznie chroni cej cz owieka przed zara eniem T.
gondii. Natomiast jedyn szczepionk stosowan w weterynarii jest preparat zawieraj cy atenuowane tachyzoity paso yta. Szczepionka ta jednak nie chroni przed pionow transmisj choroby, ponadto jest kosztowana i powoduje efekty uboczne, a ochrona zwierz t nie trwa d ej ni 3 lata. Wraz z rozwojem in ynierii genetycznej i biologii molekularnej pojawi a si mo liwo nowych strategii w konstruowaniu „idealnej” szczepionki, która b dzie ca kowicie bezpieczna dla gospodarza, tania, atwa w podawaniu oraz zdolna do indukcji szerokiej odpowiedzi immunologicznej.
W oparciu o modelowy system konstrukcji chimerycznych fimbrii Escherichia coli opracowany w Katedrze Mikrobiologii Politechniki Gda skiej otrzymano systemy ekspresji chimerycznych fimbrii typu DraE-epitop, zbudowanych z podjednostek bia kowych adhezyny DraE z epitopami pochodz cymi z antygenów SAG1, MAG1 oraz GRA1 T. gondii.
Fimbrie typu Dr produkowane s przez uropatogenne szczepy Escherichia coli odpowiedzialne za infekcje uk adu moczowego u ludzi. Bior c pod uwag fakt, e s to organella powierzchniowe oraz, e ich liczba na powierzchni pojedynczej komórki wynosi oko o 500, mo na przypuszcza , e b one bardzo dobrymi immunogenami. Fimbria typu Dr jest homopolimerem zbudowanym z bia ka podjednostkowego DraE, które zawiera silnie zakonserwowane sekwencje aminokwasowe na N- i C-ko cu bia ka. Mi dzy tymi zakonserwowanymi sekwencjami znajduje si region, którego zamiana w uk adzie modelowym nie powoduje zaburzenia w biogenezie fimbrii. W trakcie
prowadzonych bada produkcj chimerycznych bia ek DraE-epitop potwierdzono metod Western blotting z u yciem przeciwcia anty-DraE, a obecno wprowadzonych sekwencji epitopowych z wykorzystaniem przeciwcia anty-epitop i metody ELISA. Analiza w ciwo ci chimerycznych bia ek DraE z wykorzystaniem mikroskopii immunofluorescencyjnej, s czenia molekularnego, a tak e bada na liniach komórkowych wykaza a znacznie ni sze zdolno ci polimeryzacyjne bia ek DraE-epitop w porównaniu z bia kiem DraE dzikiego typu. Wykazano jednak, e chimeryczne bia ka DraE-epitop nie straci y naturalnej zdolno ci wi zania si z receptorem komórkowym DAF (ang.
decay-accelerating factor). Dzi ki temu mo liwe by o ich wykorzystanie do immunizacji zwierz t. Jednak e, uzyskane wyniki wykaza y s abe w ciwo ci protekcyjne i du toksyczno chimerycznych fimbrii typu Dr, co mo e wskazywa na ich nieprzydatno jako szczepionka przeciwko toksoplazmozie.
Znaczne lepsze w ciwo ci protekcyjne uzyskano dla preparatów rekombinantowych antygenów T. gondii.
Summary
Toxoplasmosis caused by intracellular protozoan parasite Toxoplasma gondii is widespread throughout the world. T. gondii infected all warm-blooded animals and nearly one-third of human population. This infects occurs asymptomatically in most individuals, but causes serious morbidity and mortality in fetuses and adult immunocompromised patients and livestock.
Toxoplasmosis is very serious veterinary problem, which causes reproduction waste of domestic animals (especially sheep). Treatment of T. gondii infection is long-lasting and expensive and for this reason vaccination would be the best way to prevent toxoplasmosis. Attempts to construct effective vaccines against T. gondii infection for human and animals were not successful. There is the only one anti-parasite vaccine for sheep commercially available, consist of live attenuated T. gondii strain S48 tachyzoites. Production of this vaccine is labour-intensive and expensive and protection persists only three years. Development of molecular biology and genetics engineering methods allows for construction of completely safe for host vaccines easy to use and able to induce wide range of immunological response vaccines in cheaper way. The wealth of information in genomics, proteomics and immunology creates new possibilities for vaccine production.
The model expression system for Dr chimeric fimbriae previously, established at Department of Microbiology of Gdansk University of Technology was elaborated. This system was applied to create a new chimeric fimbriae (DraE-epitops) consist of DraE fimbrial structural subunits with epitopes derived from SAG1, MAG1 and GRA1 antigens of T. gondii.
E. coli strains bearing Dr fimbriae are associated with human urinary tract infections. Fimbriae are long, thread-like surface organelles, found in as many as 500 copies per cell. Each fimbrial fiber is a polymer composed of hundreds of structural subunits. Thus, expression of a foreign epitope in a fimbrial structural subunit may result in the production of an enormous number of copies of the antigen of interest. For this reason fimbriae can be a very good immunogens.
Dr fimbriae has N- and C-terminal conserved sequences. The insertion between these sequences was not critical in the subunit-subunit interaction or in
bioassembly of the fimbriae in model system. Expression of gene encoding DraE-epitope subunit was confirmed by Western blotting analysis with anti-DraE antibodies. The inserted epitopes was recognized by specific anti-epitopes antibodies as evidenced by ELISA test. However, immunofluorescence microscopy, gel filtration chromatography analysis and cell binding assay between HeLa cells and E. coli strains expressing native Dr fimbriae and chimeric Dr fimbriae demonstrated worse polymerization properties of chimeric epitope than native DraE adhesin. The possibility of binding of DraE-epitopes protein to DAF receptor (decay-accelerating factor) was proved in this study. Therefore this construct might be useful to animal’s immunization.
However, the preliminary results demonstrated weak protective property of potential vaccine and considerable toxicity. Much better results for recombinant antigens of T. gondii were obtained.