Desafíos de investigación en el desarrollo de la vacuna contra la leptospirosis
Un estudio revela obstáculos en la creación de vacunas efectivas contra la leptospirosis usando la proteína MCP.
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Tabla de contenidos
- Cómo se Propaga la Leptospirosis
- Las Bacterias Leptospira
- Investigación sobre Vacunas
- Hallazgos Recientes
- Estructura y Función de la Proteína
- Pruebas en Animales
- Observando la Respuesta Inmunitaria
- Resultados del Estudio de Vacunación
- Observando Síntomas en Ratones
- Análisis de Tejidos
- Entendiendo los Hallazgos
- Desafíos en el Desarrollo de Vacunas
- Direcciones Futuras de Investigación
- Conclusión
- Fuente original
- Enlaces de referencia
La leptospirosis es una enfermedad seria que afecta tanto a humanos como a animales. Es causada por bacterias que pueden encontrarse en agua o suelo contaminados, a menudo por contacto con animales infectados. Alrededor de 1 millón de personas se enferman por esta enfermedad cada año, y causa aproximadamente 60,000 muertes en todo el mundo. Cuando alguien o un animal contrae leptospirosis, puede tener fiebre y otros síntomas severos como ictericia (coloración amarilla de la piel), sangrado y falla renal.
Cómo se Propaga la Leptospirosis
La enfermedad se propaga principalmente a través del contacto directo o indirecto con animales que llevan las bacterias. También puedes enfermarte por agua o suelo que tenga las bacterias. En los lugares que están en desarrollo, la leptospirosis es más común, pero actualmente no hay Vacunas disponibles para las personas. Hay vacunas para animales, pero solo protegen contra ciertos tipos de bacterias y no por mucho tiempo.
Las Bacterias Leptospira
Las bacterias que causan esta enfermedad pertenecen a un grupo llamado Leptospira. Hay 66 especies de Leptospira, de las cuales 17 pueden causar enfermedades en animales y humanos. Debido a que hay tantos tipos diferentes de estas bacterias, encontrar una vacuna que funcione bien para todos es complicado.
Investigación sobre Vacunas
Los investigadores han probado varias partes de las bacterias Leptospira para ver si pueden ayudar a desarrollar una vacuna para animales. Algunas proteínas en las bacterias podrían generar respuestas inmunitarias para combatir infecciones. Sin embargo, solo unas pocas de estas proteínas han demostrado ofrecer una protección adecuada.
Se están utilizando nuevas técnicas en bioinformática (el uso de computadoras para analizar datos biológicos) para identificar proteínas que podrían inducir respuestas inmunitarias protectoras. Los investigadores han estado buscando estas proteínas para encontrar mejores candidatos a vacuna. Algunos estudios incluso han probado cómo diferentes partes de las bacterias pueden interactuar con el sistema inmunitario en animales infectados.
Hallazgos Recientes
Un estudio reciente se centró en proteínas específicas encontradas en Leptospira, especialmente una proteína llamada proteína de quimiotaxis que acepta metilo (MCP). Esta proteína juega un papel en cómo se comportan y sobreviven las bacterias en su entorno. Los investigadores encontraron que ciertas partes de la proteína MCP reaccionaron con el sistema inmunitario de perros que tenían leptospirosis, indicando que puede ser importante para desarrollar una vacuna.
Estructura y Función de la Proteína
La proteína MCP está involucrada en cómo las bacterias sienten su entorno y se mueven hacia condiciones favorables. Contiene diferentes partes que le ayudan a detectar químicos en el entorno y responder en consecuencia. Entender la estructura de esta proteína ayuda a los científicos a averiguar cómo funciona y su posible papel en las vacunas.
Pruebas en Animales
El estudio involucró probar esta proteína MCP como candidata a vacuna en ratones. Los ratones fueron alojados en condiciones controladas y fueron vacunados varias veces con la proteína MCP. Después de las vacunaciones, fueron expuestos a Leptospira para ver si la vacuna ayudaba a protegerlos de enfermarse.
Observando la Respuesta Inmunitaria
Los investigadores tomaron muestras de sangre de los ratones antes y después de la vacunación para evaluar la respuesta inmunitaria. Encontraron que los ratones vacunados desarrollaron una respuesta inmunitaria significativa, produciendo anticuerpos contra la proteína MCP. Esto sugiere que la proteína podría provocar que el sistema inmunitario reaccione contra las bacterias.
Resultados del Estudio de Vacunación
A pesar de la fuerte respuesta inmunitaria observada en los ratones vacunados, el estudio encontró que estos ratones no tuvieron un mejor resultado después de ser infectados con Leptospira en comparación con los ratones de control que no recibieron la vacunación. Muchos de los ratones vacunados mostraron síntomas más severos y necesitaron ser sacrificados más pronto que el grupo de control. Esto suscitó dudas sobre la efectividad y seguridad de la vacuna MCP.
Observando Síntomas en Ratones
Los síntomas observados en los ratones infectados incluyeron signos típicamente asociados con la leptospirosis como fiebre e ictericia. Los ratones vacunados mostraron un deterioro más rápido en su salud, indicando que la vacuna MCP pudo haber empeorado su condición en lugar de protegerlos.
Análisis de Tejidos
Los investigadores examinaron los órganos de los ratones infectados para ver cómo la enfermedad los afectó. Tanto el grupo vacunado como el grupo de control mostraron cambios en sus riñones y hígados. Los ratones vacunados mostraron cambios menos severos en sus riñones en comparación con el grupo de control, indicando diferentes respuestas a la infección.
Entendiendo los Hallazgos
El estudio concluyó que a pesar de provocar una fuerte respuesta de anticuerpos en los ratones vacunados, la proteína MCP no proporcionó protección. De hecho, parecía haber empeorado los resultados clínicos para algunos animales. Esto sugiere que se necesita más investigación para comprender por qué podría suceder esto y cuál es el papel de la proteína MCP en el proceso de la enfermedad.
Desafíos en el Desarrollo de Vacunas
Crear vacunas efectivas contra la leptospirosis es complicado debido a las muchas cepas y especies diferentes de bacterias involucradas. Además, la falta de comprensión sobre lo que realmente ofrece protección contra la enfermedad es un gran obstáculo. Este estudio destacó la confusión en torno a las respuestas inmunitarias y la necesidad de más investigación para aclarar el mejor enfoque en el desarrollo de vacunas.
Direcciones Futuras de Investigación
Los investigadores necesitan explorar la función de la proteína MCP más a fondo para determinar por qué llevó a peores resultados en los ratones vacunados. También deberían investigar otros posibles candidatos a vacuna que podrían ser más efectivos para proteger contra la leptospirosis.
Conclusión
En resumen, aunque la proteína MCP fue identificada como un posible objetivo para la vacuna, no dio los efectos protectores esperados en el estudio. Los hallazgos indican la necesidad de una mejor comprensión de las respuestas inmunitarias necesarias para la protección contra la leptospirosis y la importancia de seleccionar los antígenos adecuados para el desarrollo de vacunas. Los resultados subrayan las complejidades involucradas en el desarrollo de vacunas para enfermedades con múltiples cepas y la necesidad de continuar investigando en el campo.
Título: Enhancement of clinical signs in C3H/HeJ mice vaccinated with a highly immunogenic Leptospira methyl-accepting chemotaxis protein following challenge
Resumen: Leptospirosis is the most widespread zoonosis and a life-threating disease of humans and animals. Licensed killed whole-cell vaccines are available for animals; however, they do not offer heterologous protection, do not induce a long-term protection, or prevent renal colonization. In this study, we characterized an immunogenic Leptospira methyl-accepting chemotaxis protein (MCP) identified through a reverse vaccinology approach, predicted its structure, and tested the protective efficacy of a recombinant MCP fragment in the C3H/HeJ mice model. The predicted structure of the full-length MCP revealed an architecture typical for topology class I MCPs. A single dose of MCP vaccine elicited a significant IgG antibody response in immunized mice compared to controls (P < 0.0001), especially the IgG1 and IgG2a subclasses. The vaccination with MCP despite eliciting a robust immune response, did not protect mice from disease and renal colonization. However, survival curves were significantly different between groups, and the MCP vaccinated group developed clinical signs faster than the control group. There were differences in gross and histopathological changes between the MCP vaccinated and control groups. The factors leading to enhanced disease process in vaccinated animals needs further investigation. We speculate that anti-MCP antibodies may block the MCP signaling cascade and may limit chemotaxis, preventing Leptospira from reaching its destination, but facilitating its maintenance and replication in the blood stream. Such a phenomenon may exist in endemic areas where humans are highly exposed to Leptospira antigens, and the presence of antibodies might lead to disease enhancement. The role of this protein in Leptospira pathogenesis should be further evaluated to comprehend the lack of protection and potential exacerbation of the disease process. The absence of immune correlates of protection from Leptospira infection is still a major limitation of this field and efforts to gather this knowledge is needed. Author summaryLeptospirosis is one of the underrecognized and neglected diseases of humans and animals. The presence of numerous Leptospira species/serovars infecting a broad range of animal reservoirs, and the resulting environmental contamination, makes control and prevention a cumbersome task. The bacterin-based vaccines available for animals do not offer protection against disease or renal colonization. A broader cross-protective vaccine is essentially needed to prevent Leptospira infections in humans and animals. Here we rationally selected a protein target based on its capacity to be recognized by antibodies of naturally infected animals and designed a recombinant vaccine. Our MCP vaccine was not effective in protecting mice from acute and chronic disease, and likely led to exacerbation of clinical signs in these animals. The development of an effective vaccine would contribute to control Leptospira infection in humans and animals and is important especially in low-income regions where leptospirosis is more prevalent and interventions to control the disease are not currently available.
Autores: Sreekumari Rajeev, L. N. Barbosa, A. LIanes, S. Madesh, B. N. Fayne, K. Brangulis, S. C. Linn-Peirano
Última actualización: 2024-04-18 00:00:00
Idioma: English
Fuente URL: https://www.biorxiv.org/content/10.1101/2024.04.17.590016
Fuente PDF: https://www.biorxiv.org/content/10.1101/2024.04.17.590016.full.pdf
Licencia: https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
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