BR102019027574A2 - recombinant chimeric proteins containing bartonella henselae antigens - Google Patents

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Daiane Drawanz Hartwig
Jênifer Malheiros Gonçalves
Stella Buchhorn De Freitas
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Universidade Federal De Pelotas
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Abstract

A presente invenção enquadra-se nos setores técnicos A61K 39/02 (antigenos bacterianos), C12N 15/09 (tecnologia do DNA recombinante), C12N 15/10 (processos para purificação, isolamento ou purificação de DNA ou RNA), C12N 15/31(genes que codificam proteínas microbianas), C12N 15/66 (métodos gerais para inserção de um gene em um vetor para formar um vetor recombinante usando clivagem ou ligação), C12N 15/70(vetores ou sistemas de expressão especialmente adaptados à E. coli), C12N 15/74 (vetores ou sistemas de expressão especialmente adaptados a procariotos além de E. coli) e G01N 33/53 (imunoensaio) . O invento refere-se à construção de três proteínas quiméricas sintéticas, a partir de epítopos imunogênicos de diferentes antígenos de Bartonella henselae. Estas quimeras são produzidas em sistemas de expressão heteróloga e servem para o desenvolvimento de testes de diagnóstico e vacinas recombinantes no controle da bartonelose humana e animal.

Figure 102019027574-0-abs
The present invention falls within the technical sectors A61K 39/02 (bacterial antigens), C12N 15/09 (recombinant DNA technology), C12N 15/10 (processes for purification, isolation or purification of DNA or RNA), C12N 15/ 31(genes encoding microbial proteins), C12N 15/66 (general methods for inserting a gene into a vector to form a recombinant vector using cleavage or ligation), C12N 15/70(vectors or expression systems specially adapted to E. coli), C12N 15/74 (vectors or expression systems specially adapted to prokaryotes in addition to E. coli) and G01N 33/53 (immunoassay). The invention relates to the construction of three synthetic chimeric proteins from immunogenic epitopes of different Bartonella henselae antigens. These chimeras are produced in heterologous expression systems and serve for the development of diagnostic tests and recombinant vaccines to control human and animal bartonellosis.
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Description

PROTEÍNAS QUIMÉRICAS RECOMBINANTES CONTENDO ANTÍGENOS DE BARTONELLA HENSELAERECOMBINANT CHIMERIC PROTEINS CONTAINING BARTONELLA HENSELAE ANTIGENS CAMPO DA INVENÇÃOFIELD OF THE INVENTION

[001] A presente invenção, enquadrada internacionalmente nas classificações de patentes A61K 39/02 (antigenos bacteria-nos) , C12N 15/09 (tecnologia do DNA recombinante) , C12N 15/10 (processos para purificação, isolamento ou purificação de DNA ou RNA), C12N 15/31(genes que codificam proteínas microbianas), C12N 15/66 (métodos gerais para inserção de um gene em um vetor para formar um vetor recombinante usando clivagem ou ligação), C12N 15/70(vetores ou sistemas de expressão especialmente adaptados à E. coli), C12N 15/74 (vetores ou sistemas de expressão especialmente adaptados a procariotos além de E. coli) e G01N 33/53 (Imunoensaio) refere-se à construção de genes quiméricos sintéticos para produção de proteínas quiméricas, contendo epítopos imunogênicos de diferentes proteínas de Bartonella henselae. Estas proteínas quiméricas serão empregadas como antígenos em testes de diagnóstico da bartonelose causada por B. henselae, mais conhecida como Doença da Arranhadura do Gato.[001] The present invention, internationally classified in the patent classifications A61K 39/02 (bacterial antigens), C12N 15/09 (recombinant DNA technology), C12N 15/10 (processes for purification, isolation or purification of DNA or RNA), C12N 15/31(genes encoding microbial proteins), C12N 15/66 (general methods for inserting a gene into a vector to form a recombinant vector using cleavage or ligation), C12N 15/70(vectors or systems of expression specially adapted to E. coli), C12N 15/74 (vectors or expression systems specially adapted to prokaryotes in addition to E. coli) and G01N 33/53 (Immunoassay) refer to the construction of synthetic chimeric genes for protein production chimeric, containing immunogenic epitopes of different proteins of Bartonella henselae. These chimeric proteins will be used as antigens in diagnostic tests for bartonellosis caused by B. henselae, better known as Cat Scratch Disease.

DESCRIÇÃO DO ESTADO DA TÉCNICADESCRIPTION OF TECHNICAL STATUS

[002] Bartonella henselae é uma bactéria que pertence à família Rhizobiales, é uma α-Proteobacteria gram-negativa de crescimento fastidioso, intracelular facultativa e pode infectar os eritrócitos e as células endoteliais de seus hospedeiros (GIL, H., ESCUDERO, R. , PONS, I., RODRIGUEZ-VARGAS, Μ., GARCÍA, Ε., RODRIGUEZ-MORENO, I., et al. Distribution of Bartonella henselae variants in patients, reservoir hosts and vectors in Spain. Plos One., v. 8, p. 1-10, 2013). Os gatos (Felis catus) são considerados reservatórios primários para B. henselae, entretanto, cães (Canis familiaris) também têm sido apontados como reservatórios, enquanto que os seres humanos são considerados hospedeiros acidentais (BREI-TSCHWERDT, E. Bartonellosis, One Health and all creatures great and small. Vet. Dermatol., v. 28, p. 96-e21, 2017). Dentro do gênero Bartonella, existem em torno de 22 espécies relacionadas com doenças em mamíferos (PENNISI, M.G., MAR-SILIO, F., HARTMANN, K.,et al. Bartonella species infection in cats - ABCD guidessline on prevention and managment. J. Fel. Med. Surg., v.15, p. 563-569, 2013), e B. henselae é considerada uma das espécies de maior importância médica pois infecta tanto gatos como seres humanos (BREITSCHWERDT, E. Bartonellosis, One Health and all creatures great and small. Vet. Dermatol., v. 28, p. 96-e21, 2017).[002] Bartonella henselae is a bacterium that belongs to the Rhizobiales family, is a fastidious gram-negative α-Proteobacteria, facultatively intracellular and can infect the erythrocytes and endothelial cells of their hosts (GIL, H., ESCUDERO, R. , PONS, I., RODRIGUEZ-VARGAS, A., GARCÍA, A., RODRIGUEZ-MORENO, I., et al. Distribution of Bartonella henselae variants in patients, reservoir hosts and vectors in Spain. Plos One., v. 8 , p. 1-10, 2013). Cats (Felis catus) are considered primary reservoirs for B. henselae, however, dogs (Canis familiaris) have also been identified as reservoirs, while humans are considered accidental hosts (BREI-TSCHWERDT, E. Bartonellosis, One Health and all creatures great and small. Vet. Dermatol., v. 28, p. 96-e21, 2017). Within the genus Bartonella, there are around 22 species related to diseases in mammals (PENNISI, MG, MAR-SILIO, F., HARTMANN, K., et al. Bartonella species infection in cats - ABCD guidesline on prevention and managment. J . Fel. Med. Surg., v.15, p. 563-569, 2013), and B. henselae is considered one of the most medically important species because it infects both cats and humans (BREITSCHWERDT, E. Bartonellosis, One Health and all creatures great and small. Vet. Dermatol., v. 28, p. 96-e21, 2017).

[003] A transmissão de B. henselae para humanos ocorre através de mordidas ou arranhaduras de gatos infectados ou contaminados com pulgas contendo a bactéria em suas fezes, ou ainda, diretamente através de sangue contaminado. Em humanos, B. henselae é o agente etiológico da Doença da Arranhadura do Gato (Cat Scratch Disease - CSD), que é uma infecção frequentemente auto-limitante em indivíduos imunocompetentes (REGIER, Y, O'ROURKE, F., KEMPF, V.A.J. Bartonella spp. -a chance to establish One Health concepts in veterinary and human medicine. Parasites Vectors., v. 9, p. 1-12, 2016), e tem como principal sintoma a linfadenopatia regional (GIL, H., ESCUDERO, R. , PONS, I., RODRIGUEZ-VARGAS, M. , GARCÍA, E., RODRIGUEZ-MORENO, I., et al. Distribution of Bartonella henselae variants in patients, reservoir hosts and vectors in Spain. Plos One., v. 8, p. 1-10, 2013). Outros sintomas podem envolver febre, dor de cabeça, lesões na pele e mucosas próximas ao sitio de inoculação e esplenomegalia. Endocar-dites, envolvimento oculoglandular (Sindrome de Parinaud), encefalopatias, neuroretinites e osteomielites são descritas como complicações da infecção. Em indivíduos imunocomprome-tidos, infecções crônicas podem ocorrer, levando a doenças angioproliferativas como a angiomatose bacilar e peliose hepática, que podem ser fatais se não tratadas (REGIER, Y, O'ROURKE, F., KEMPF, V.A.J. Bartonella spp. - a chance to establish One Health concepts in veterinary and human medicine. Parasites Vectors., v. 9, p. 1-12, 2016).[003] The transmission of B. henselae to humans occurs through bites or scratches from infected cats or infected with fleas containing the bacteria in their feces, or directly through contaminated blood. In humans, B. henselae is the etiologic agent of Cat Scratch Disease (CSD), which is an often self-limiting infection in immunocompetent individuals (REGIER, Y, O'ROURKE, F., KEMPF, VAJ Bartonella spp. - the chance to establish One Health Concepts in veterinary and human medicine. Parasites Vectors., v. 9, p. 1-12, 2016), and its main symptom is regional lymphadenopathy (GIL, H., ESCUDERO, R., PONS, I., RODRIGUEZ-VARGAS, M., GARCIA, E., RODRIGUEZ-MORENO, I., et al Distribution of Bartonella henselae variants in patients, reservoir hosts and vectors in Spain. 8, p. 1-10, 2013). Other symptoms may involve fever, headache, lesions on the skin and mucous membranes near the site of inoculation and splenomegaly. Endocar-ditis, oculoglandular involvement (Parinaud's Syndrome), encephalopathies, neuroretinitis and osteomyelitis are described as complications of the infection. In immunocompromised individuals, chronic infections can occur, leading to angioproliferative diseases such as bacillary angiomatosis and hepatic peliosis, which can be fatal if not treated (REGIER, Y, O'ROURKE, F., KEMPF, VAJ Bartonella spp. - a chance to establish One Health Concepts in Veterinary and Human Medicine. Parasites Vectors., v. 9, p. 1-12, 2016).

[004] As espécies de Bartonella possuem distribuição mundial, encontrando-se de forma mais pronunciada em áreas onde as condições são mais favoráveis para vetores artrópodes, principalmente pulgas (PENNISI, M.G., MARSILIO, F. , HARTMANN , K.,et al. Bartonella species infection in cats - ABCD guidessline on prevention and managment. J. Fel. Med. Surg., v.15, p. 563-569, 2013). Em áreas endêmicas para presença de pulgas, os níveis de soroprevalência de Bartonella spp. em gatos podem ser maiores que 90%, e os níveis de bacteremia maiores que 50%. Inicialmente, B. henselae foi isolada de um indivíduo HIV positivo, e, posteriormente, de gatos ao redor do mundo. Nos dias atuais, a bacteremia por B. henselae tem sido reportada nas mais diferentes espécies, como vacas, cavalos, mamíferos marinhos, pequenos mamíferos terrestres e tartarugas marinhas, fazendo a epidemiologia desta espécie ser mais complexa do que incialmente descrita (BREITSCHWERDT, E. Bartonellosis, One Health and all creatures great and small. Vet. Dermatol., v. 28, p. 96-e21, 2017). No Brasil, estudos epidemiológicos têm demonstrado a presença das espécies de Bartonella. A detecção deste pató-geno vai desde gatos até seres humanos, nos mais diversos Estados brasileiros. Interessantemente, recentes estudos no Brasil têm demonstrado a presença de bacteremia por Bartonella spp. em doadores de sangue assintomáticos, reforçando a necessidade de avaliação da transmissão de Bartonella pelo sangue (PITASSI, L.H.U., DINIZ, P.P.V.P., SCORPIO, D.G., DRUMMOND, M.R. , LANIA, B.G., BARJAS-CASTRO, M.L., et al. Bartonella spp. Bacteremia in blood donors from Campinas, Brazil. Plos Negl. Trop. Dis., v. 9, p. 1-2, 2015; VIEIRA-DAMIANI, G., DINIZ, P. P.V., PITASSI, L.H.U., SOWY, S., SCORPIO, D.G., LANIA, B.G., DRUMMOND, M.R., SOARES, T.C.B., BARJAS-CASTRO, M.L., BREITSCHWERDT, E.B., NICHOLSON, W.L., VELHO, P.E.N.F. Bartonella clarridgeiae bacteremia detected in a asymptomatic blood donor. J. Clin. Microb., v. 53, p. 352-356, 2015).[004] The species of Bartonella have a worldwide distribution, being more pronounced in areas where conditions are more favorable for arthropod vectors, mainly fleas (PENNISI, MG, MARSILIO, F. , HARTMANN , K., et al. Bartonella species infection in cats - ABCD guidessline on prevention and management. J. Fel. Med. Surg., v.15, p. 563-569, 2013). In areas endemic for the presence of fleas, the seroprevalence levels of Bartonella spp. in cats they can be greater than 90%, and bacteremia levels greater than 50%. Initially, B. henselae was isolated from an HIV-positive individual, and later from cats around the world. Currently, bacteremia by B. henselae has been reported in different species, such as cows, horses, marine mammals, small terrestrial mammals and sea turtles, making the epidemiology of this species more complex than initially described (BREITSCHWERDT, E. Bartonellosis, One Health and all creatures great and small. Vet. Dermatol., v. 28, p. 96-e21, 2017). In Brazil, epidemiological studies have shown the presence of Bartonella species. The detection of this pathogen ranges from cats to human beings, in the most diverse Brazilian states. Interestingly, recent studies in Brazil have shown the presence of bacteremia by Bartonella spp. in asymptomatic blood donors, reinforcing the need to assess the transmission of Bartonella by blood (PITASSI, LHU, DINIZ, PPVP, SCORPIO, DG, DRUMMOND, MR , LANIA, BG, BARJAS-CASTRO, ML, et al. Bartonella spp. Bacteremia in blood donors from Campinas, Brazil. Plos Negl. Trop. Dis., v. 9, p. 1-2, 2015; VIEIRA-DAMIANI, G., DINIZ, PPV, PITASSI, LHU, SOWY, S., SCORPIO , DG, LANIA, BG, DRUMMOND, MR, SOARES, TCB, BARJAS-CASTRO, ML, BREITSCHWERDT, EB, NICHOLSON, WL, OLD, PENF Bartonella clarridgeiae bacteremia detected in asymptomatic blood donor. J. Clin. Microb., v. 53, p. 352-356, 2015).

[005] Um diagnóstico microbiológico preciso de bartonelose pode ser um grande desafio, principalmente em pacientes com infecção crônica e de longa duração. Técnicas convencionais de isolamento, ELISA (Enzyme Linked Immuno Sorbent Assay), Western Blotting ou Imunofluorescência para detecção de anticorpos e Reação em Cadeia da Polimerase (PCR) para amplificação de DNA bacteriano têm demonstrado limitações diagnósticas (BREITSCHWERDT, E. Bartonellosis, One Health and all creatures great and small. Vet. Dermatol., v. 28, p. 96-e21, 2017). Ademais, a detecção sorológica de B. henselae também é difícil e é prejudicada pela sensibilidade e especificidade baixas dos ensaios utilizados na rotina laboratorial (OTSUYAMA, K. , TSUNEOKA, Η., KONDOU, Κ. , et al. Development of a Highly specific IgM enzyme-linked immunosorbent assay for Bartonella henselae using n-lauroyl-sar-cosine-insoluble proteins for serogianosis of cat scratch diaseae. J. Clin. Microbiol., v. 54, p. 1958-1964, 2016). Nos testes sorológicos, a detecção é feita por imunofluores-cência indireta usando antigenos de células inteiras co-cultivadas em células Vero, que tem boa sensibilidade, porém são caros e podem ter reações cruzadas. No método de ELISA, antigenos de células inteiras têm sido empregados, porém, além da baixa sensibilidade, apresentam pouca especificidade, neste sentido, o uso de proteínas purificadas poderia melhorar a sensibilidade e especificidade destes testes (FERRARA, F., DI NIRO, R., D'ANGELO, S., BUSETTI, M., MAR-CARI, R., NOT, T., SBLATTERO, D. Development of an enzyme-linked immunosorbent assay for Bartonella henselae infection detection. Letters Applied Microbiol., v. 59, p. 253-262, 2014). Alguns estudos com proteínas recombinantes têm sido publicados. Nestes, proteínas reconhecidamente antigênicas, como GroEL e 17-kDa (FERRARA, F., DI NIRO, R., D'ANGELO, S., BUSETTI, M. , MARCARI, R. , NOT, T., SBLATTERO, D. Development of an enzyme-linked immunosorbent assay for Bartonella henselae infection detection. Letters Applied Microbiol., v. 59, p. 253-262, 2014), Pap31 (ANGKASEKWINAI, N. , ATKINS, E.H., ROMERO, S., GRIECO, J. , CHUNG CHAO, C., CHING, W.M. An evaluation study of enzyme-linked immunosorbent assay (ELISA) using recombinant proten Pap31 for detection of antibody against Bartonella hacilliformis infection among the Peruvian population. Am. J. Trop. Med. Hyg., v. 90, p. 690-696, 2014) e P26 (WERNER, J.A. , FENG, S., CHOMEL, B. , HODZIC, E., HASTEN, R.W., BARTHOLD, S. P-26 based serodiagnosis for Bartonella spp. infection in cats. Comparative Med., v. 58, p. 375-380, 2008) têm sido produzidas de forma recombinante, e têm sido testadas em ensaios sorológicos, principalmente ELISA. Entretanto, em todos os ensaios as proteínas foram utilizadas de forma isolada, e, de forma geral, apresentaram baixa sensibilidade, o que indica que o uso de proteínas purificadas como antígenos pode melhorar a sensibilidade e especificidade dos testes de diagnóstico (FERRARA, F. , DI NIRO, R., D'ANGELO, S., BUSETTI, M., MARCARI, R., NOT, T., SBLATTERO, D. Development of an enzyme-linked immunosorbent assay for Bartonella henselae infection detection. Letters Applied Microbiol., v. 59, p. 253-262, 2014), bem como, poderiam ser usadas em vacinas.[005] An accurate microbiological diagnosis of bartonellosis can be a great challenge, especially in patients with chronic and long-term infection. Conventional isolation techniques, ELISA (Enzyme Linked Immuno Sorbent Assay), Western Blotting or Immunofluorescence for antibody detection and Polymerase Chain Reaction (PCR) for bacterial DNA amplification have shown diagnostic limitations (BREITSCHWERDT, E. Bartonellosis, One Health and all creatures great and small. Vet. Dermatol., v. 28, p. 96-e21, 2017). Furthermore, the serological detection of B. henselae is also difficult and is hampered by the low sensitivity and specificity of the assays used in the routine laboratory (OTSUYAMA, K. , TSUNEOKA, Η., KONDOU, Κ. , et al. Development of a Highly specific IgM enzyme-linked immunosorbent assay for Bartonella henselae using n-lauroyl-sar-cosine-insoluble proteins for serogianosis of cat scratch diaseae. J. Clin. Microbiol., v. 54, p. 1958-1964, 2016). In serological tests, detection is done by indirect immunofluorescence using whole cell antigens co-cultured on Vero cells, which have good sensitivity, but are expensive and can cross-react. In the ELISA method, whole cell antigens have been used, however, in addition to their low sensitivity, they have little specificity. In this sense, the use of purified proteins could improve the sensitivity and specificity of these tests (FERRARA, F., DI NIRO, R ., D'ANGELO, S., BUSETTI, M., MAR-CARI, R., NOT, T., SBLATTERO, D. Development of an enzyme-linked immunosorbent assay for Bartonella henselae infection detection Letters Applied Microbiol., v 59, p. 253-262, 2014). Some studies with recombinant proteins have been published. In these, proteins known to be antigenic, such as GroEL and 17-kDa (FERRARA, F., DI NIRO, R., D'ANGELO, S., BUSETTI, M. , MARCARI, R. , NOT, T., SBLATTERO, D. Development of an enzyme-linked immunosorbent assay for Bartonella henselae infection detection. Letters Applied Microbiol., v. 59, p. 253-262, 2014), Pap31 (ANGKASEKWINAI, N. , ATKINS, EH, ROMERO, S., GRIECO, J. , CHUNG CHAO, C., CHING, WM An evaluation study of enzyme-linked immunosorbent assay (ELISA) using recombinant protein Pap31 for detection of antibodies against Bartonella hacilliformis infection among the Peruvian population. Am. J. Trop. Med. ., v. 90, p. 690-696, 2014) and P26 (WERNER, JA , FENG, S., CHOMEL, B. , HODZIC, E., HASTEN, RW, BARTHOLD, S. P-26 based serodiagnosis for Bartonella spp. infection in cats. Comparative Med., v. 58, p. 375-380, 2008) have been produced recombinantly, and have been tested in serological assays, mainly ELISA. However, in all assays the proteins were used in isolation, and, in general, they presented low sensitivity, which indicates that the use of purified proteins as antigens can improve the sensitivity and specificity of diagnostic tests (FERRARA, F. , DI NIRO, R., D'ANGELO, S., BUSETTI, M., MARCARI, R., NOT, T., SBLATTERO, D. Development of an enzyme-linked immunosorbent assay for Bartonella henselae infection detection Letters Applied Microbiol ., v. 59, p. 253-262, 2014) as well as could be used in vaccines.

[006] Desta forma, o desenvolvimento de insumos para o diagnóstico sorológico e produção de vacinas para a infecção por B. henselae é de considerável interesse, tanto na medicina humana quanto na veterinária, contribuindo para o correto tratamento das enfermidades causadas por B. henselae, bem como, para o real conhecimento da epidemiologia da infecção. Neste contexto, se reforça a necessidade do desenvolvimento de quimeras como alternativas para o diagnóstico e tratamento da infecção, pois estas proteínas quiméricas são constituídas por diferentes antígenos que compõe as proteínas bacterianas, e isto poderia tornar os ensaios mais sensíveis e específicos, e seria possível obter uma resposta eficaz na administração de vacinas, visto que anticorpos poderão ser produzidos frente aos diferentes antígenos quiméricos. Com base nisto, nossa proposta é utilizar análise in silico para identificar proteínas antigênicas capazes de compor um teste sorológico eficaz e vacinas, baseado na utilização destas proteínas recombinantes na forma de quimeras.[006] Thus, the development of inputs for serological diagnosis and production of vaccines for infection by B. henselae is of considerable interest, both in human and veterinary medicine, contributing to the correct treatment of diseases caused by B. henselae , as well as for the real knowledge of the epidemiology of the infection. In this context, the need to develop chimeras as alternatives for the diagnosis and treatment of infection is reinforced, as these chimeric proteins are made up of different antigens that make up the bacterial proteins, and this could make the tests more sensitive and specific, and would be possible obtain an effective response in the administration of vaccines, since antibodies can be produced against the different chimeric antigens. Based on this, our proposal is to use in silico analysis to identify antigenic proteins capable of composing an effective serological test and vaccines, based on the use of these recombinant proteins in the form of chimeras.

SUMÁRIO DA INVENÇÃOSUMMARY OF THE INVENTION

[007] Neste âmbito, os eventos descritos a seguir, apresentam a invenção relativa a proteínas quiméricas baseadas em diferentes combinações de epítopos de diferentes antígenos de B. henselae, visando a utilização destas proteínas como insumos no desenvolvimento de testes de diagnóstico.[007] In this context, the events described below, present the invention related to chimeric proteins based on different combinations of epitopes of different antigens of B. henselae, aiming at the use of these proteins as inputs in the development of diagnostic tests.

[008] O primeiro objetivo da presente invenção trata da construção de sequências de DNA para síntese química de genes quiméricos que codificam epítopos de diferentes antígenos de B. henselae. Outro objetivo refere-se à produção das proteínas quiméricas recombinantes em sistema de expressão hete-róloga para utilização das mesmas como insumo no diagnóstico da bartonelose.[008] The first objective of the present invention deals with the construction of DNA sequences for chemical synthesis of chimeric genes that encode epitopes of different antigens of B. henselae. Another objective is the production of recombinant chimeric proteins in a heterologous expression system for their use as an input in the diagnosis of bartonellosis.

DESCRIÇÃO DETALHADA DO INVENTODETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

[009] Por conveniência o significado de alguns termos empregados nas especificações estão descritos abaixo.[009] For convenience the meaning of some terms used in the specifications are described below.

[010] Q1: refere-se à sequência de nucleotídeos (SEQ ID N° 1) ou à sequência de aminoácidos (SEQ ID N°4) da quimera 1, composta por porções das proteínas GroEL, 17kDa e P26.[010] Q1: refers to the nucleotide sequence (SEQ ID N° 1) or amino acid sequence (SEQ ID N°4) of chimera 1, composed of portions of the GroEL, 17kDa and P26 proteins.

[011] Q2: refere-se à sequência de nucleotídeos (SEQ ID N° 2) ou à sequência de aminoácidos (SEQ ID N°5) da quimera 2, composta por porções das proteínas BadA, Pap31 e GroEL.[011] Q2: refers to the nucleotide sequence (SEQ ID N°2) or amino acid sequence (SEQ ID N°5) of chimera 2, composed of portions of the proteins BadA, Pap31 and GroEL.

[012] Q3: refere-se à sequência de nucleotídeos (SEQ ID N° 3) ou à sequência de aminoácidos (SEQ ID N°6) da quimera 3, composta por porções das proteínas OMP89, OMP43 e P26.[012] Q3: refers to the nucleotide sequence (SEQ ID N° 3) or amino acid sequence (SEQ ID N°6) of chimera 3, composed of portions of the proteins OMP89, OMP43 and P26.

[013] Sob um aspecto, a invenção trata da construção de sequências de DNA sintéticas que codificam proteínas quiméricas compostas epítopos de diferentes antígenos de B. henselae. As etapas de construção e clonagem quimeras estão detalhadas abaixo.[013] In one aspect, the invention deals with the construction of synthetic DNA sequences that encode chimeric proteins composed of epitopes of different antigens of B. henselae. Chimera construction and cloning steps are detailed below.

[014] Passo 1: Na presente invenção a identificação dos antígenos foi baseada na análise in silico de antígenos de B. henselae previamente descritos na literatura. Os preditores online de antígenos de células B utilizados foram o BepiPred-2.0: Sequential B-Cell Epitope Predictor e Immune Epitope Database and Analysis Resource.[014] Step 1: In the present invention the identification of antigens was based on the in silico analysis of B. henselae antigens previously described in the literature. The online predictors of B cell antigens used were BepiPred-2.0: Sequential B-Cell Epitope Predictor and Immune Epitope Database and Analysis Resource.

[015] Passo 2: As sequências nucleotídicas que codificam epítopos envolvidos com a estimulação de linfócitos B foram utilizados para construir os genes quiméricos Q1 (SEQ ID N° 1), Q2 (SEQ ID N° 2) e Q3 (SEQ ID N° 3) e estes sintetizados pela empresa GO Genone®. Todos os genes foram clonados em plasmídeos pAE que possuem as seguintes características: origem de replicação em Escherichia coli, sitio de múltipla clonagem, gene de resistência ao antibiótico ampicilina e promotor do fago T7, que é reconhecido pela RNA polimerase de E. coli. Além disso, este vetor permite a expressão das proteínas recombinantes fusionadas a uma cauda de seis resíduos de histidinas em sua porção amino-terminal. Entre as sequências de cada epitopo foram utilizados "linkers" contendo 3x o aminoácido glicina e 1x o aminoácido serina. O códon de iniciação foi o aminoácido metionina. Todas as sequências foram digeridas com as enzimas de restrição BamHI (região N-terminal) e KpnI (região C-terminal).[015] Step 2: The nucleotide sequences encoding epitopes involved with the stimulation of B lymphocytes were used to build the chimeric genes Q1 (SEQ ID N° 1), Q2 (SEQ ID N° 2) and Q3 (SEQ ID N° 3) and these synthesized by the company GO Genone®. All genes were cloned into pAE plasmids that have the following characteristics: origin of replication in Escherichia coli, multiple cloning site, antibiotic ampicillin resistance gene and phage T7 promoter, which is recognized by E. coli RNA polymerase. Furthermore, this vector allows the expression of recombinant proteins fused to a tail of six histidine residues in its amino-terminal portion. Among the sequences of each epitope, "linkers" containing 3x the amino acid glycine and 1x the amino acid serine were used. The initiation codon was the amino acid methionine. All sequences were digested with restriction enzymes BamHI (N-terminal region) and KpnI (C-terminal region).

[016] Sob um segundo aspecto, a invenção trata da obtenção e caracterização das proteínas quiméricas recombinantes, compostas por epítopos de diferentes antígenos de B. henselae. As etapas de produção e caracterização das proteínas quiméricas estão detalhadas abaixo.[016] Under a second aspect, the invention deals with the obtainment and characterization of recombinant chimeric proteins, composed of epitopes of different antigens of B. henselae. The production steps and characterization of the chimeric proteins are detailed below.

[017] Para expressão das proteínas quiméricas Q1 (SEQ ID N° 4), Q2 (SEQ ID N° 5) e Q3 (SEQ ID N° 3) fusionadas a uma cauda de seis histidinas, os vetores recombinantes pAE/Q1, pAE/Q2 e pAE/Q3 foram utilizados para transformar E. coli BL21(DE3) Star através de choque térmico (15 min a 4°C, 1 min a 2°C e 2 min a 4°C) . Um clone recombinante para cada construção foi utilizado para inocular 10 mL de LB contendo 100 µg.mL-1 de ampicilina e cultivado sob agitação de 180 rpm, por 12 - 20 h a 37 °C. Esta cultura foi utilizada para inocular 500 mL de LB com 100 µg.mL-1 de ampicilina, que foi incubado a 37 °C e agitação de 180 rpm até a fase exponencial de crescimento (DO600 entre 0,6 e 0,8), quando então a expressão das quimeras foi induzida com 1 mM de IPTG (isopro-piltio-β-D-galactosideo), durante 3 h. Após este período, a cultura foi fracionada em tubos de 250 mL, centrifugada a 6.000 x g por 15 min a 4o C. O pellet foi suspendido em um tampão de solubilização (8 M de uréia, 0,1 M de Tris-base, 0,3 M de NaCl e 5 mM de imidazole, pH 8,0) e incubado em agitador orbital a 60 rpm por 18 horas, em temperatura ambiente. As células foram então sonicadas (3 ciclos de 30 s, 20 kHz), centrifugadas (10.000 χ g por 30 min a 4 °C) e o sobrenadante coletado e filtrado em membrana de 0,8 μΜ (Mil-lipore). As proteínas quiméricas foram purificadas através de cromatografia de afinidade utilizando colunas Ni2+ Sepharose HisTrap e dialisadas de forma lenta, utilizando-se membrana de celulose para diálise (poros de 14 kDa) (Sigma). A diálise foi realizada a 4 °C contra tampão contendo 100 mM de Tris-base e 300 mM de Nacl em concentrações decrescentes de ureia. Por fim, a proteína foi dialisada contra tampão fosfato-salino (PBS) (pH 7,2) overnight a 4 °C e armazenada a - 20 °C. A concentração das proteínas purificadas foi determinada usando BCA Protein Assay Kit (Pierce, USA), com uma curva padrão de albumina sérica bovina (BSA).[017] For expression of the chimeric proteins Q1 (SEQ ID No. 4), Q2 (SEQ ID No. 5) and Q3 (SEQ ID No. 3) fused to a six histidine tail, the recombinant vectors pAE/Q1, pAE /Q2 and pAE/Q3 were used to transform E. coli BL21(DE3) Star by heat shock (15 min at 4°C, 1 min at 2°C and 2 min at 4°C). A recombinant clone for each construct was used to inoculate 10 mL of LB containing 100 µg.mL-1 of ampicillin and cultured under 180 rpm shaking for 12 - 20 h at 37 °C. This culture was used to inoculate 500 mL of LB with 100 µg.mL-1 of ampicillin, which was incubated at 37 °C and shaking at 180 rpm until the exponential growth phase (OD600 between 0.6 and 0.8), when then the expression of the chimeras was induced with 1 mM of IPTG (isopro-pilthio-β-D-galactoside) for 3 h. After this period, the culture was fractionated in 250 mL tubes, centrifuged at 6,000 xg for 15 min at 4o C. The pellet was suspended in a solubilization buffer (8 M urea, 0.1 M Tris-base, 0 0.3 M NaCl and 5 mM imidazole, pH 8.0) and incubated in an orbital shaker at 60 rpm for 18 hours at room temperature. The cells were then sonicated (3 cycles of 30 s, 20 kHz), centrifuged (10,000 χ g for 30 min at 4 °C) and the supernatant collected and filtered on a 0.8 μΜ membrane (Mil-lipore). The chimeric proteins were purified by affinity chromatography using Ni2+ Sepharose HisTrap columns and dialyzed slowly using a cellulose membrane for dialysis (14 kDa pores) (Sigma). Dialysis was performed at 4°C against buffer containing 100 mM Tris-base and 300 mM Nacl in decreasing concentrations of urea. Finally, the protein was dialyzed against phosphate-buffered saline (PBS) (pH 7.2) overnight at 4 °C and stored at -20 °C. The concentration of purified proteins was determined using BCA Protein Assay Kit (Pierce, USA), with a standard curve for bovine serum albumin (BSA).

[018] Passo 3: As proteínas recombinantes foram submetidas a Western Blot (SAMBROOK, J.; RUSSEL, D.W. Molecular cloning: a laboratory manual. 2001. Cold Spring Harbor Laboratory Press, 3a Ed.), com anticorpo monoclonal anti-histidina (Sigma-Aldrich, USA) para verificação de sua expressão. As quimeras foram submetidas a um SDS-PAGE 10% e eletrotrans-feridas para membranas de nitroceluse Hybond™ ECL™ (Amersham Biosciences). As membranas foram bloqueadas com PBST acrescido de 5% de leite em pó desnatado, a 4 °C, 12 - 20 h e, após este período, lavadas 3 vezes com PBST. Posteriormente, as membranas foram incubadas durante 1 h à temperatura ambiente com MAb anti-histidina conjugado com peroxidase na diluição de 1:10000. Após 3 lavagens com PBST, as reações foram reveladas com diaminobenzidina (DAB) e H2O2. Os resultados podem ser observados na Figura 1.[018] Step 3: Recombinant proteins were subjected to Western Blot (SAMBROOK, J.; RUSSEL, DW Molecular cloning: a laboratory manual. 2001. Cold Spring Harbor Laboratory Press, 3rd Ed.), with anti-histidine monoclonal antibody ( Sigma-Aldrich, USA) to verify its expression. The chimeras were subjected to 10% SDS-PAGE and electrotransferred to Hybond™ ECL™ nitrocellulose membranes (Amersham Biosciences). Membranes were blocked with PBST plus 5% skimmed milk powder at 4°C, 12 - 20 h and, after this period, washed 3 times with PBST. Subsequently, the membranes were incubated for 1 h at room temperature with peroxidase-conjugated anti-histidine MAb at a dilution of 1:10000. After 3 washes with PBST, reactions were revealed with diaminobenzidine (DAB) and H2O2. The results can be seen in Figure 1.

[019] Passo 4: As proteínas recombinantes foram submetidas a Western Blot (SAMBROOK, J.; RUSSEL, D.W. Molecular cloning: a laboratory manual. 2001. Cold Spring Harbor Laboratory Press, 3a Ed.), com soros de indivíduos naturalmente infectados com B. henselae, para verificação de sua antigenicidade. O protocolo acima descrito (Passo 3) foi também utilizado nesta etapa. Entretanto, o anticorpo secundário utilizado foi o MAb anti-IgG humano conjugado com peroxidase na diluição de 1:10000. Os resultados podem ser observados na Figura 2.[019] Step 4: Recombinant proteins were subjected to Western Blot (SAMBROOK, J.; RUSSEL, DW Molecular cloning: a laboratory manual. 2001. Cold Spring Harbor Laboratory Press, 3rd Ed.), with sera from individuals naturally infected with B. henselae, to verify its antigenicity. The protocol described above (Step 3) was also used in this step. However, the secondary antibody used was the MAb anti-human IgG conjugated with peroxidase at a dilution of 1:10000. The results can be seen in Figure 2.

[020] Passo 5: Para o uso destas proteínas quiméricas em diagnóstico sorológico, é necessário que soros controle padronizados sejam utilizados para reação com as quimeras re-combinantes para o estabelecimento de ponto de corte de cada proteína avaliada, assim como especificidade e sensibilidade, o que resultará na acurácia do teste desenvolvido para cada quimera.[020] Step 5: For the use of these chimeric proteins in serological diagnosis, it is necessary that standardized control sera be used for reaction with the recombinant chimeras to establish the cutoff point of each evaluated protein, as well as specificity and sensitivity, which will result in the accuracy of the test developed for each chimera.

[021] Passo 6: Sob outro aspecto, a invenção trata da utilização das proteínas quiméricas como vacinas recombinantes (subunidades, vetorizadas e genéticas)contra bartonelose. As etapas de avaliação experimental desta aplicação seriam a imunização de ratos com as vacinas quiméricas recombinantes, avaliação da resposta immune humoral e celular e ainda capacidade imunoprotetora das vacinas, através de testes de desafio e esterilidade.
Breve Descrição das figuras
A Figura 1 ilustra a expressão das proteínas quiméricas recombinantes Ql, Q2 e Q3, produzidas em E. coli, por Western blotting utilizando anticorpo monoclonal anti-histidina. M: Marcador de peso molecular de Proteínas Pré Corado (Ludwig); 1: Proteína rQl(37 kDa); 2: Proteína rQ2 (35 kDa); 3: Proteína rQ3 (37 kDa).
A Figura 2 ilustra a caracterização antigênica das quimeras recombinantes através de Western blot com soro humano naturalmente infectado por B. henselae. M: Marcador de peso molecular de Proteínas Pré Corado (Ludwig); 1: Proteína rQ1(37 kDa); 2: Proteína rQ2 (35 kDa); 3: Proteína rQ3 (37 kDa).
[021] Step 6: In another aspect, the invention deals with the use of chimeric proteins as recombinant vaccines (subunits, vectored and genetic) against bartonellosis. The steps of experimental evaluation of this application would be the immunization of rats with recombinant chimeric vaccines, evaluation of the humoral and cellular immune response and even the immunoprotective capacity of the vaccines, through challenge and sterility tests.
Brief description of the figures
Figure 1 illustrates the expression of recombinant chimeric proteins Q1, Q2 and Q3, produced in E. coli, by Western blotting using anti-histidine monoclonal antibody. M: Pre-Stained Protein Molecular Weight Marker (Ludwig); 1: rQ1(37 kDa) protein; 2: rQ2 protein (35 kDa); 3: rQ3 protein (37 kDa).
Figure 2 illustrates the antigenic characterization of the recombinant chimeras by Western blot with human serum naturally infected with B. henselae. M: Pre-Stained Protein Molecular Weight Marker (Ludwig); 1: rQ1(37 kDa) protein; 2: rQ2 protein (35 kDa); 3: rQ3 protein (37 kDa).

Claims (5)

Proteínas quiméricas recombinantes contendo antígenos de Bartonella henselae caracterizadas por sequências nucleotídicas (SEQ ID N° 1, SEQ ID N° 2 e SEQ ID N° 3) presentes nas proteínas GroEL, 17kDa, P26, BadA, Pap31, OMP43 e OMP89 de Bartonella henselae;Recombinant chimeric proteins containing Bartonella henselae antigens characterized by nucleotide sequences (SEQ ID N° 1, SEQ ID N° 2 and SEQ ID N° 3) present in the GroEL, 17kDa, P26, BadA, Pap31, OMP43 and OMP89 proteins of Bartonella henselae ; Vetores recombinantes contendo sequências nucleotídicas conforme reivindicação 1, caracterizados por serem utilizados para clonagem ou expressão das proteínas quiméricas (SEQ ID N° 4, SEQ ID N° 5 e SEQ ID N° 6) em procariotos, eucariotos ou mamíferos, mas não por estes limitada;Recombinant vectors containing nucleotide sequences according to claim 1, characterized in that they are used for cloning or expression of chimeric proteins (SEQ ID No. 4, SEQ ID No. 5 and SEQ ID No. 6) in prokaryotes, eukaryotes or mammals, but not by them limited; Processo de produção das proteínas quiméricas recombinantes conforme reivindicação 1 caracterizado por utilizar vetor recombinante de expressão em Escherichia coli, seguido ou não da purificação das proteínas;Process for the production of recombinant chimeric proteins according to claim 1, characterized in that it uses a recombinant expression vector in Escherichia coli, followed or not by the purification of the proteins; Proteínas quiméricas recombinantes obtidas conforme reinvindicações 1, 2 e 3 caracterizadas por serem utilizadas de forma individual ou combinada em testes de diagnóstico sorológico da bartonelose;Recombinant chimeric proteins obtained according to claims 1, 2 and 3 characterized by being used individually or in combination in serological diagnostic tests for bartonellosis; Proteínas quiméricas recombinantes obtidas conforme reinvindicações 1, 2 e 3 caracterizadas por compor formulações vacinais individuais ou combinadas, para induzir resposta imune específica contra Bartonella henselae.Recombinant chimeric proteins obtained according to claims 1, 2 and 3 characterized by composing individual or combined vaccine formulations to induce a specific immune response against Bartonella henselae.
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