Rapid Identification of Malaria Vaccine Candidates Based on α-Helical Coiled Coil Protein Motif

To identify malaria antigens for vaccine development, we selected α-helical coiled coil domains of proteins predicted to be present in the parasite erythrocytic stage. The corresponding synthetic peptides are expected to mimic structurally “native” epitopes. Indeed the 95 chemically synthesized peptides were all specifically recognized by human immune sera, though at various prevalence. Peptide specific antibodies were obtained both by affinity-purification from malaria immune sera and by immunization of mice. These antibodies did not show significant cross reactions, i.e., they were specific for the original peptide, reacted with native parasite proteins in infected erythrocytes and several were active in inhibiting in vitro parasite growth. Circular dichroism studies indicated that the selected peptides assumed partial or high α-helical content. Thus, we demonstrate that the bioinformatics/chemical synthesis approach described here can lead to the rapid identification of molecules which target biologically active antibodies, thus identifying suitable vaccine candidates. This strategy can be, in principle, extended to vaccine discovery in a wide range of other pathogens

Etude des conditions d'induction d'un mécanisme de défense majeur contre le paludisme

Dans les régions endémiques, les populations exposées de manière permanente à Plasmodium falciparum, le parasite responsable de la forme létale du paludisme chez l homme, développent après environ 10 à 20 ans, une immunité non stérilisante contre le parasite, connue sous le nom de prémunition. Des expériences cliniques et des tests ex vivo ont montré que l ADCI (antibody-dependent cellular inhibition), un mécanisme immunitaire basé sur une coopération entre monocytes (MN) et anticorps (Ac), joue, in vivo, un rôle majeur dans le contrôle parasitaire et permet, in vitro, de prédire la valeur protectrice des anticorps développés par l hôte infecté. Après une série d optimisations dont le but était de rendre le test in vitro d ADCI plus efficace et plus reproductible, de paire avec la mise au point de nouveaux outils d étude, nous avons précisé les interactions entre parasites, Ac et MN, à l origine de l activation de ce mécanisme. Nous avons ainsi montré qu un seul mérozoïte par MN suffit à induire un effet ADCI optimal et que c est en réalité la fonction antigénique d une molécule parasitaire, à l exclusion de toute autre fonction, qui est indispensable à la stimulation du MN. De manière importante, un antigène unique apparaît aussi efficace que la combinaison complexe d antigènes constituant la surface du mérozoïte. Nous avons également trouvé qu un antigène soluble présentant au moins deux déterminants antigéniques, de même que les antigènes non parasitaires, peuvent stimuler le MN en ADCI à la condition sine qua non d être en présence d anticorps spécifiques cytophiles dont l importance, dans le contexte du paludisme, est pour la première fois fonctionnellement démontrée. De plus, des concentrations très faibles d Ac (>700 picoM), équivalentes à celle où les hormones agissent, sont suffisantes pour activer le MN en ADCI, et en accord avec les observations immuno-épidémiologiques, les IgG3 se révèlent plus efficaces que les IgG1. L activation du MN, le résultat d une stimulation simultanée des récepteurs de faibles affinités Fc gamma IIa et Fc gamma IIIa, nous permet de décrire une nouvelle classe d ADCC mais signifie également que seule la sous population exprimant ces deux récepteurs est active en ADCI. En plus d une meilleure compréhension des mécanismes à l origine de l immunité acquise contre le paludisme, ces résultats nous ont permis de contribuer à l élaboration de stratégies de lutte à visées thérapeutiques et prophylactiques avec le développement d Ac recombinants humains de classes cytophiles et spécifiques du parasite, ainsi que par l identification de 9 nouvelles molécules potentiellement vaccinales dans le génome de P. falciparum.PARIS-BIUSJ-Thèses (751052125) / SudocPARIS-BIUSJ-Physique recherche (751052113) / SudocSudocFranceF

Human Recombinant Antibodies against Plasmodium falciparum Merozoite Surface Protein 3 Cloned from Peripheral Blood Leukocytes of Individuals with Immunity to Malaria Demonstrate Antiparasitic Properties

Immunoglobulins from individuals with immunity to malaria have a strong antiparasitic effect when transferred to Plasmodium falciparum malaria infected patients. One prominent target of antiparasitic antibodies is the merozoite surface antigen 3 (MSP-3). We have investigated the antibody response against MSP-3 residues 194 to 257 (MSP-3(194-257)) on the molecular level. mRNA from peripheral blood leukocytes from clinically immune individuals was used as a source of Fab (fragment antibody) genes. A Fab-phage display library was made, and three distinct antibodies designated RAM1, RAM2, and RAM3 were isolated by panning. Immunoglobulin G1 (IgG1) and IgG3 full-length antibodies have been produced in CHO cells. Reactivity with the native parasite protein was demonstrated by immunofluorescence microscopy, flow cytometry, and immunoblotting. Furthermore, the antiparasitic effect of RAM1 has been tested in vitro in an antibody-dependent cellular inhibition (ADCI) assay. Both the IgG1 and the IgG3 versions of the antibody show an inhibitory effect on parasite growth

Malaria vaccine candidate: design of a multivalent subunit α-helical coiled coil poly-epitope.

A new strategy for the rapid identification of new malaria antigens based on protein structural motifs was previously described. We identified and evaluated the malaria vaccine potential of fragments of several malaria antigens containing α-helical coiled coil protein motifs. By taking advantage of the relatively short size of these structural fragments, we constructed different poly-epitopes in which 3 or 4 of these segments were joined together via a non-immunogenic linker. Only peptides that are targets of human antibodies with anti-parasite in vitro biological activities were incorporated. One of the constructs, P181, was well recognized by sera and peripheral blood mononuclear cells (PBMC) of adults living in malaria-endemic areas. Affinity purified antigen-specific human antibodies and sera from P181-immunized mice recognised native proteins on malaria-infected erythrocytes in both immunofluorescence and western blot assays. In addition, specific antibodies inhibited parasite development in an antibody dependent cellular inhibition (ADCI) assay. Naturally induced antigen-specific human antibodies were at high titers and associated with clinical protection from malaria in longitudinal follow-up studies in Senegal