A malária é uma doença infecciosa transmitida por mosquitos que continua a ser uma das doenças infecciosas mais impactantes do mundo, matando milhares de pessoas todos os anos. Apesar de todos os esforços para controlar esta doença, como quimioprofilaxia e medidas de controlo de vetores, a falta de conhecimento sobre as respostas imunes desencadeadas pelo parasita Plasmodium dificulta o desenvolvimento de uma vacina eficaz contra a malária, que é necessária com urgência.
A natureza assintomática e altamente imunogénica do estadio hepático da infecção por Plasmodium torna-o num alvo ideal para o desenvolvimento da vacina contra a malária. Prudêncio lab do Instituto de Medicina Molecular (IMM) desenvolveu um novo candidato a vacina contra a malária de esporozoito inteiro que tem como alvo o estágio hepático, a PbVAC. Na qual o parasita roedor P. berghei expressa a proteína circunsporozoítica de superfície do P. falciparum (PfCSP), altamente imunogénica, de modo a promover respostas imunitárias específicas para PfCSP, assim como respostas cruzadas entre espécies, que podem proteger contra uma infecção subsequente por P. falciparum.
Estudos pré-clínicos em modelos de infecção em murganhos e coelhos mostraram que PbVac é capaz de infectar e desenvolver-se em hepatócitos sem estabelecer uma infecção no estadio sanguíneo. Para imitar o que acontece no fígado humano, os macacos rhesus (Macaca mulatta) foram usados para um teste pré-clínico de P. berghei wild-type (WT) e esporozoítos PbVac geneticamente modificados, como estratégia para induzir imunidade contra P. falciparum. Este estudo tem como objetivo investigar e comparar as respostas imunes humorais e celulares entre animais imunizados e não imunizados.
Primeiro, confirmamos que os esporozoítos do PbWT são capazes de infectar hepatócitos do macaco rhesus in vivo. Posteriormente, os macacos rhesus foram imunizados por picada de mosquito com PbVac ou PbWT e seguidos por 21 semanas, em paralelo com animais não imunizados. Células mononucleares do sangue periférico (PBMCs) e plama foram coletadas periodicamente e células do fígado e esplenócitos foram coletados na eutanásia. Foi realizada uma comparação do plasma pré e pós 3 imunizações para analisar as respostas humorais quantificando IgGs específicas para esporozoítos. As composições dos compartimentos imunes do sangue periférico, fígado e baço foram analisadas por imunofenotipagem e respostas imunes celulares específicas contra esporozoítos PbVAC, PbWT e Pf foram avaliadas em PBMCs e células hepáticas utilizando um ensaio intracelular de citocinas.
As imunizações foram seguras, sem alterações relevantes nos parâmetros de segurança avaliados, e nenhuma infecção relevante foi encontrada. Mostramos que as imunizações contra PbWT e PbVac são capazes de provocar uma resposta humoral contra o antigénio em macacos. É importante ressaltar que a geração de anticorpos anti-esporozoítos Pf observados em animais imunizados com PbVac- mas não com PbWT indica que a PfCS pode desempenhar um papel significativo nas respostas humorais à vacina.
Quanto ao papel da imunidade celular desencadeada por essas imunizações, nem o perfil fenotípico geral, nem a magnitude e especificidade das respostas celulares aos agentes de imunização ou a Pf foram significativamente alteradas após a imunização. Em contraste com o que alguns ensaios em humanos relataram, não encontramos expansão da população de células T γδ após a imunização. No entanto, encontramos alterações fenotípicas nas células linfóides inatas (ILCs), que diminuíram significativamente, e um aumento nas células T CD4+ nos PBMCs.
No geral, os nossos resultados indicam que a imunização com PbVac representa uma plataforma de vacinação segura que gera respostas imunes humorais a Pf. Manipulação adicional da estratégia de imunização com PbVac, como dose ou modo de administração, pode melhorar significativamente as suas respostas imunológicas humorais e celulares, contribuindo assim para o desenvolvimento de uma vacina eficiente contra a malária.Malaria is a mosquito-borne infectious disease that remains one of the most impactful infectious diseases globally, killing thousands of people every year. Despite all efforts to control this disease, such as chemoprophylaxis and vector control measures, the lack of knowledge about the immune responses triggered by the Plasmodium parasite hinders the development of an urgently needed efective malaria vaccine.
The asymptomatic and highly immunogenic nature of the liver stage of Plasmodium infection makes it an ideal target for malaria vaccine development. The Instituto de Medicina Molecular (IMM)’s Prudêncio lab has developed a new pre-erythrocytic whole-sporozoite malaria vaccine candidate, PbVac, in which the rodent P. berghei parasite expresses the highly immunogenic P. falciparum surface circumsporozoite protein (PfCS in order to promote PfCS-specific and cross-species immune responses that may protect against a subsequent P. falciparum infection.
Pre-clinical studies in mouse and rabbit models of infection have shown that PbVac is able to infect and develop in hepatocytes without establishing a blood stage infection. In order to mimic what happens in the human liver, rhesus macaques (Macaca mulatta) were used for a pre-clinical analysis of P. berghei wild-type (WT) and genetically modified PbVac sporozoites, as a strategy to induce immunity to P. falciparum. This study aims to investigate and compare the humoral and cellular-associated immune responses between immunized and non-immunized animals.
First, the ability of PbWT sporozoites to infect rhesus macaque hepatocytes in vivo was confirmed. Subsequently, rhesus macaques were immunized by mosquito bite with PbVAC or PbWT and followed for 21 weeks, in parallel with non-immunized animals. Peripheral blood mononuclear cells (PBMCs) and plasma were collected periodically, and liver cells and splenocytes were collected at euthanasia. A comparison between plasma pre- and post- 3 immunizations was performed to analyze humoral responses through quantification of specific IgGs for sporozoites. The compositions of the peripheral blood, liver and spleen immune compartments were analyzed by immunophenotyping, and specific cellular immune responses against PbVAC, PbWT and Pf sporozoites were assessed in PBMCs and liver cells by an intracellular cytokine assay.Immunizations were safe, with no relevant changes in the safety parameters evaluated, and no breakthrough infections were found. We show that both PbWT and PbVac immunizations are capable of eliciting a humoral response against the immunogen in monkeys. Importantly, the generation of anti-Pf sporozoites antibodies observed in PbVac- but not PbWT-immunized animals indicates that PfCS may play a significant role in humoral responses to the vaccine.
As for the role of cellular immunity elicited by these immunizations, neither the overall phenotypic profile nor the magnitude and specificity of cellular responses to the immunization agents or to Pf were significanty altered upon immunization. In contrast to what some human trials have reported, we found no expansion of the γδ T cell population upon immunization. However we found phenotypic changes in innate lymphoid cells ILCs, which decreased significantly, and an increase in CD4+ T cells in PBMCs.
Overall, our results indicate that PbVac immunization represents a safe vaccination platform that generates humoral immune responses to Pf. Additional manipulation of the PbVac immunization strategy, such as dose or mode of administration, may significantly enhance its humoral as well as cellular immune responses, thus contributing to the development of an efficient malaria vaccine
