Nome do Projeto
Desenvolvimento de antígenos vacinais multicomponentes para profilaxia das clostridioses em animais
Ênfase
Pesquisa
Data inicial - Data final
01/09/2021 - 31/08/2024
Unidade de Origem
Coordenador Atual
Área CNPq
Ciências Agrárias
Resumo
Clostridioses são um grupo de infecções e intoxicações causadas por bactérias do gênero Clostridium spp.. Essas bactérias são comumente encontradas no solo e trato gastrointestinal de animais e humanos. São bacilos gram-positivos, formadores de endósporos e, majoritariamente anaeróbios.
As clostridioses dos animais podem ser divididas em quatro categorias, conforme os sinais clínicos observados e órgãos afetados: clostridioses neurotrópicas (Clostridium botulinum tipo C e D e Clostridium tetani), mionecrosantes (Clostridium perfringens toxinotipo A, Clostridium novyi, Clostridium sordellii, Clostridium chauvoei Clostridium septicum), entéricas/enterotoxêmicas (Clostridium perfringens tipo A-D) e hepatonecróticas (Clostridium septicum, Clostridium novyi, Clostridium haemolyticum). Os dados epidemiológicos acerca destas enfermidades são escassos, entretanto, a estimativa é que as clostridioses causam a morte de aproximadamente 500.000 bovinos por ano, resultando em uma perda de cerca de R$ 1 bilhão de reais. Essas doenças apresentam curso extremamente rápido tornando as medidas terapêuticas ineficazes, portanto a vacinação é a principal estratégia de controle e profilaxia das clostridioses. Na cadeia produtiva das vacinas clostridiais, a tecnologia atual emprega a produção de toxoides e bacterinas (vacinas de primeira geração), mas as desvantagens desse processo já são um consenso entre pesquisadores e indústria, e a necessidade de métodos alternativos é um dos principais impulsionadores desse setor. Além disso, medidas que se destinam a produção e otimização de insumos que limitam a distribuição de clostrídios patogênicos e reduzam os prejuízos econômicos causados por eles são necessárias. Uma alternativa às vacinas tradicionais, já consolidada, são as vacinas recombinantes ou vacinas de segunda geração. Entretanto, o processo de produção desses antígenos precisa ser otimizado. O presente projeto prevê a otimização da expressão de antígenos individuais de Clostridium spp. desenvolvidos pelo Laboratório de Imunologia Aplicada, utilizando a plataforma de produção de antígenos recombinantes multicomponentes da Helper Imunobiológicos.
Objetivo Geral
Otimização da expressão de antígenos individuais de Clostridium spp. desenvolvidos pelo Laboratório de Imunologia Aplicada, utilizando a plataforma de produção de antígenos recombinantes multicomponentes da Helper Imunobiológicos.
Objetivos específicos:
1- Análise de imunoinformática e revisão de literatura para identificação de epítopos, domínios e/ou peptídeos imunogênicos de antígenos de Clostridium spp.
2- Design dos protótipos dos vetores de expressão contendo antígenos multicomponentes utilizando o know-how técnico da Helper imunobiológicos;
3- Síntese das sequências codificadoras dos antígenos de Clostridium spp.;
4- Otimização da expressão dos antígenos recombinantes multicomponentes em um microrganismo alternativo (O nome do microrganismo será omitido por questões de propriedade intelectual e será denominado “microrganismo alternativo”).
5- Avaliação da antigenicidade das proteínas recombinantes através de Western blot e ELISA utilizando soros-padrão específicos;
6- Preparo das formulações vacinais contendo os antígenos recombinantes multicomponentes purificados ou na forma de bacterinas inteiras inativadas;
7- Avaliação da esterilidade, inocuidade e imunogenicidade das formulações vacinais;
8 - Redação das patentes e licenciamento da tecnologia para empresa Helper imunobiológicos.
Objetivos específicos:
1- Análise de imunoinformática e revisão de literatura para identificação de epítopos, domínios e/ou peptídeos imunogênicos de antígenos de Clostridium spp.
2- Design dos protótipos dos vetores de expressão contendo antígenos multicomponentes utilizando o know-how técnico da Helper imunobiológicos;
3- Síntese das sequências codificadoras dos antígenos de Clostridium spp.;
4- Otimização da expressão dos antígenos recombinantes multicomponentes em um microrganismo alternativo (O nome do microrganismo será omitido por questões de propriedade intelectual e será denominado “microrganismo alternativo”).
5- Avaliação da antigenicidade das proteínas recombinantes através de Western blot e ELISA utilizando soros-padrão específicos;
6- Preparo das formulações vacinais contendo os antígenos recombinantes multicomponentes purificados ou na forma de bacterinas inteiras inativadas;
7- Avaliação da esterilidade, inocuidade e imunogenicidade das formulações vacinais;
8 - Redação das patentes e licenciamento da tecnologia para empresa Helper imunobiológicos.
Justificativa
A principal estratégia utilizada no controle e profilaxia das clostridioses nos animais é a vacinação. No mercado estão disponíveis vacinas polivalentes produzidas pela tecnologia de primeira geração em que são utilizadas células e toxinas de Clostridium spp. inativadas com formaldeído, denominados toxoides e bacterinas, respectivamente. Existe uma demanda expressa pela indústria por tecnologias que otimizem o processo produtivo destas vacinas, cuja a tecnologia do DNA recombinante já foi demonstrada como uma solução inovadora. Apesar das vacinas recombinantes, ou de segunda geração, ser consolidada como alternativa às vacinas tradicionais, estas são desenvolvidas e avaliadas como antígenos individuais para cada espécie de Clostridium spp., portanto, para a produção industrial são necessários até 10 bioprocessos para posteriormente comporem a vacina polivalente, como tradicionalmente são comercializadas. Assim, existe a demanda por soluções tecnológicas para desenvolvimento de antígenos multicomponentes para redução do número de bioprocessos na indústria. A Helper Imunobiológicos possui uma plataforma de desenvolvimento de antígenos multicomponentes baseado em análises de imunoinformática e engenharia genética, desenvolvida para otimizar a produção de vacinas que necessitam de vários antígenos para indução da resposta imune contra um único ou múltiplos patógenos.
Metodologia
Antígenos recombinantes INDIVIDUAIS contra Clostridium spp.
O Laboratório de Imunologia Aplicada tem trabalhado no desenvolvimento e avaliação de antígenos individuais de Clostridium spp. (Tabela 1). O potencial imunogênico dos antígenos recombinantes será avaliado segundo a Instrução Normativa n° 23 (2002) e a Portaria n°49 (1997) do MAPA, ou utilizando as respectivas metodologias cientificas. Após demonstrado o potencial dos antígenos individuais, estes serão avaliados pela plataforma da Helper Imunobiológicos para o desenvolvimento de quimeras ou tecnologias de produção de múltiplos antígenos em um único bioprocesso, que por questões de propriedade intelectual não serão detalhados.
Tabela 1. Antígenos recombinantes individuais de Clostridium spp. estudados pelo Laboratório de Imunologia Aplicada.
ANTÍGENO DOENÇA
Clostridium perfringens Enterotoxemia, gangrena gasosa
Clostridium botulinum Botulismo bovino
Clostridium tetani Tétano
Clostridium novyi Gangrena gasosa
Clostridium sordellii Gangrena gasosa
Clostridium septicum Gangrena gasosa
Clostridium chauvoei Carbúnculo sintomático
Clostridium haemolyticum Hemoglobinúria bacilar
Plataforma de desenvolvimento de antígenos multicomponentes
O desenvolvimento e avaliação dos antígenos INDIVIDUAIS de Clostridium spp. não são escopos do presente projeto. Os antígenos promissores serão avaliados por ferramentas de imunoinformática para seleção de domínios imunodominantes considerando aspectos estruturais, bioquímicos, funcionais e imunológicos. Posteriormente, serão utilizados para construção de sistemas de expressão de múltiplos antígenos individuais ou fusionados dentro da mesma célula de Escherichia coli.
Avaliação da imunogenicidade de antígenos multicomponentes
O potencial imunogênico dos antígenos recombinantes será avaliado segundo a Instrução Normativa n° 23 (2002) e a Portaria n°49 (1997) do MAPA, ou utilizando metodologias consolidadas na literatura científica.
O Laboratório de Imunologia Aplicada tem trabalhado no desenvolvimento e avaliação de antígenos individuais de Clostridium spp. (Tabela 1). O potencial imunogênico dos antígenos recombinantes será avaliado segundo a Instrução Normativa n° 23 (2002) e a Portaria n°49 (1997) do MAPA, ou utilizando as respectivas metodologias cientificas. Após demonstrado o potencial dos antígenos individuais, estes serão avaliados pela plataforma da Helper Imunobiológicos para o desenvolvimento de quimeras ou tecnologias de produção de múltiplos antígenos em um único bioprocesso, que por questões de propriedade intelectual não serão detalhados.
Tabela 1. Antígenos recombinantes individuais de Clostridium spp. estudados pelo Laboratório de Imunologia Aplicada.
ANTÍGENO DOENÇA
Clostridium perfringens Enterotoxemia, gangrena gasosa
Clostridium botulinum Botulismo bovino
Clostridium tetani Tétano
Clostridium novyi Gangrena gasosa
Clostridium sordellii Gangrena gasosa
Clostridium septicum Gangrena gasosa
Clostridium chauvoei Carbúnculo sintomático
Clostridium haemolyticum Hemoglobinúria bacilar
Plataforma de desenvolvimento de antígenos multicomponentes
O desenvolvimento e avaliação dos antígenos INDIVIDUAIS de Clostridium spp. não são escopos do presente projeto. Os antígenos promissores serão avaliados por ferramentas de imunoinformática para seleção de domínios imunodominantes considerando aspectos estruturais, bioquímicos, funcionais e imunológicos. Posteriormente, serão utilizados para construção de sistemas de expressão de múltiplos antígenos individuais ou fusionados dentro da mesma célula de Escherichia coli.
Avaliação da imunogenicidade de antígenos multicomponentes
O potencial imunogênico dos antígenos recombinantes será avaliado segundo a Instrução Normativa n° 23 (2002) e a Portaria n°49 (1997) do MAPA, ou utilizando metodologias consolidadas na literatura científica.
Indicadores, Metas e Resultados
Desenvolvimento de quimeras antigênicas e clones de bactérias capazes de expressar antígenos multicomponentes para controle de clostridioses animais.
Equipe do Projeto
| Nome | CH Semanal | Data inicial | Data final |
|---|---|---|---|
| ANGELA NUNES MOREIRA | 4 | ||
| CLÓVIS MOREIRA JR. | |||
| FABRICIO ROCHEDO CONCEICAO | 16 | ||
| MARILIANA LUIZA FERREIRA ALVES | |||
| MÁRCOS ROBERTO ALVES FERREIRA | |||
| NATASHA RODRIGUES DE OLIVEIRA | |||
| RAFAEL RODRIGUES RODRIGUES |