<b>Desenvolvimento de vacinas contra Streptococcus pneumoniae utilizando componentes bacterianos como adjuvantes para o antígeno PspA.</b>

Detalhes bibliográficos
Ano de defesa: 2025
Autor(a) principal: Carneiro, Giovanna de Brito
Orientador(a): Não Informado pela instituição
Banca de defesa: Não Informado pela instituição
Tipo de documento: Tese
Tipo de acesso: Acesso aberto
Idioma: por
Instituição de defesa: Biblioteca Digitais de Teses e Dissertacoes da USP
Universidade de São Paulo
Biotecnologia
Programa de Pós-Graduação: Não Informado pela instituição
Departamento: Não Informado pela instituição
País: Não Informado pela instituição
Palavras-chave em Português:
Link de acesso: https://teses.usp.br/teses/disponiveis/87/87131/tde-30042026-115154/
Resumo: <em>Streptococcus pneumoniae</em> (pneumococo) é um patógeno de grande impacto na saúde pública, causando doenças graves como pneumonia, sepse e meningite. É também uma causa líder de mortes entre crianças menores de cinco anos. As vacinas disponíveis no mercado são baseadas nos polissacarídeos capsulares e apresentam cobertura limitada aos sorotipos contidos nas formulações. A Proteína A da Superfície do Pneumococo (PspA) é uma candidata promissora para a composição de vacinas sorotipo-independentes. Por outro lado, um desafio para formulações vacinais baseadas em PspA é a sua variabilidade antigênica, que determina a sua classificação em 6 clados, agrupados em famílias: clados 1 e 2 pertencem à família 1; clados 2, 3 e 4 compõem a família 2; e o clado 6, raramente isolado, pertence à família 3. Dada a existência de reatividade cruzada de anticorpos entre variantes da proteína dentro da mesma família, propusemos o desenvolvimento de uma vacina de ampla cobertura pela combinação de fragmentos de variantes de PspAs. Para isso, um vetor vacinal baseado na toxina adenilato ciclase de <em>Bordetella pertussis</em> (CyaA) foi utilizado para a apresentação dos fragmentos para o sistema imune. As construções CyaA-PspA resultantes foram avaliadas como candidatas vacinais através de experimentos de imunização de camundongos. Primeiramente, foram avaliadas proteínas CyaA carreando fragmentos de PspA2 (A2) ou de PspA4 (A4) em uma mistura (CyaA-A2 + CyaA-A4) ou um antígeno único contendo ambos os fragmentos em fusão (CyaA-A2-A4). As duas formulações induziram altos níveis de anticorpos anti-PspA e conferiram proteção aos animais em modelos de infecção invasiva e pneumonia com pneumococos expressando PspAs homólogas (clado 2 e 4) ou heteróloga (clado 5). Com o intuito de ampliar a cobertura de isolados, novos antígenos foram produzidos para a inclusão de fragmentos de PspA1 (A1) e PspA3 (A3). Entre as novas construções, os melhores resultados foram obtidos com o antígeno contendo os quatro fragmentos de PspA combinados na mesma molécula CyaA (CyaA-A2-A4/A1-A3). A imunização subcutânea com três doses desta proteína, na ausência de adjuvantes, induziu níveis robustos de anticorpos, que apresentaram alta reatividade com isolados de pneumococo de sorotipos diversos, expressando os cinco clados de PspA predominantes. A formulação conferiu alta proteção em modelos de doença invasiva e pneumonia com pneumococos expressando PspAs dos clados 1, 3 e 5. A proteção foi associada à resposta imune balanceada entre os perfis Th1 e Th2, indução de altos níveis de IgG1 e IgG2a anti-PspA, deposição de complemento na superfície bacteriana mediada por anticorpos e resposta inflamatória controlada. Ainda, uma única dose da proteína CyaA-A2 A4/A1-A3 combinada a adjuvantes Alum, Addavax ou AddaS03 foi suficiente para conferir completa proteção aos animais contra doença invasiva. Portanto, foi obtida uma formulação CyaA-PspA com potencial de ampla cobertura de isolados e proteção eficaz contra doença invasiva e pneumonia pneumocócica, que pode ser proposta como candidata para uma vacina alternativa contra pneumococo.
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spelling <b>Desenvolvimento de vacinas contra Streptococcus pneumoniae utilizando componentes bacterianos como adjuvantes para o antígeno PspA.</b><b>Development of vaccines against Streptococcus pneumoniae using bacterial components as adjuvants for the PspA antigen.</b>Vetor vacinalVacinas experimentaisToxina adenilato ciclasePspA<em>Streptococcus pneumoniae</em>PspAExperimental vacinesAdenylate cyclase toxinVaccine vector<em>Streptococcus pneumoniae</em><em>Streptococcus pneumoniae</em> (pneumococo) é um patógeno de grande impacto na saúde pública, causando doenças graves como pneumonia, sepse e meningite. É também uma causa líder de mortes entre crianças menores de cinco anos. As vacinas disponíveis no mercado são baseadas nos polissacarídeos capsulares e apresentam cobertura limitada aos sorotipos contidos nas formulações. A Proteína A da Superfície do Pneumococo (PspA) é uma candidata promissora para a composição de vacinas sorotipo-independentes. Por outro lado, um desafio para formulações vacinais baseadas em PspA é a sua variabilidade antigênica, que determina a sua classificação em 6 clados, agrupados em famílias: clados 1 e 2 pertencem à família 1; clados 2, 3 e 4 compõem a família 2; e o clado 6, raramente isolado, pertence à família 3. Dada a existência de reatividade cruzada de anticorpos entre variantes da proteína dentro da mesma família, propusemos o desenvolvimento de uma vacina de ampla cobertura pela combinação de fragmentos de variantes de PspAs. Para isso, um vetor vacinal baseado na toxina adenilato ciclase de <em>Bordetella pertussis</em> (CyaA) foi utilizado para a apresentação dos fragmentos para o sistema imune. As construções CyaA-PspA resultantes foram avaliadas como candidatas vacinais através de experimentos de imunização de camundongos. Primeiramente, foram avaliadas proteínas CyaA carreando fragmentos de PspA2 (A2) ou de PspA4 (A4) em uma mistura (CyaA-A2 + CyaA-A4) ou um antígeno único contendo ambos os fragmentos em fusão (CyaA-A2-A4). As duas formulações induziram altos níveis de anticorpos anti-PspA e conferiram proteção aos animais em modelos de infecção invasiva e pneumonia com pneumococos expressando PspAs homólogas (clado 2 e 4) ou heteróloga (clado 5). Com o intuito de ampliar a cobertura de isolados, novos antígenos foram produzidos para a inclusão de fragmentos de PspA1 (A1) e PspA3 (A3). Entre as novas construções, os melhores resultados foram obtidos com o antígeno contendo os quatro fragmentos de PspA combinados na mesma molécula CyaA (CyaA-A2-A4/A1-A3). A imunização subcutânea com três doses desta proteína, na ausência de adjuvantes, induziu níveis robustos de anticorpos, que apresentaram alta reatividade com isolados de pneumococo de sorotipos diversos, expressando os cinco clados de PspA predominantes. A formulação conferiu alta proteção em modelos de doença invasiva e pneumonia com pneumococos expressando PspAs dos clados 1, 3 e 5. A proteção foi associada à resposta imune balanceada entre os perfis Th1 e Th2, indução de altos níveis de IgG1 e IgG2a anti-PspA, deposição de complemento na superfície bacteriana mediada por anticorpos e resposta inflamatória controlada. Ainda, uma única dose da proteína CyaA-A2 A4/A1-A3 combinada a adjuvantes Alum, Addavax ou AddaS03 foi suficiente para conferir completa proteção aos animais contra doença invasiva. Portanto, foi obtida uma formulação CyaA-PspA com potencial de ampla cobertura de isolados e proteção eficaz contra doença invasiva e pneumonia pneumocócica, que pode ser proposta como candidata para uma vacina alternativa contra pneumococo.<em>Streptococcus pneumoniae</em> (pneumococcus) is a pathogen of significant impact on public health, being responsible for severe diseases such as pneumonia, sepsis, and meningitis. It is also a leading cause of deaths among children under five years of age. Currently available vaccines are based on capsular polysaccharides and their coverage is limited to the serotypes included in the formulation. Pneumococcal Surface Protein A (PspA) is a promising candidate for the development of serotype-independent vaccines. On the other hand, a challenge regarding PspA-based formulations is its antigenic variability, which defines its classification into clades, grouped into families: clades 1 and 2 belong to family 1; clades 3, 4, and 5 compose family 2; and clade 6, rarely isolated, belongs to family 3. Given the existence of antibody cross-reactivity among variants within the same family, we proposed the development of a broad-coverage vaccine by the combination of fragments derived from PspA variants. For that, a vaccine vector based on the adenylate cyclase toxin of <em>Bordetella pertussis</em> (CyaA) was used to present the fragments to the immune system. The resulting CyaA-PspA constructs were assessed as vaccine candidates through immunization experiments in mice. First, we evaluated CyaA proteins carrying fragments derived from PspA2 (A2) or PspA4 (A4) in a mixture (CyaA-A2 + CyaA A4) or a single antigen containing both fragments in fusion (CyaA-A2-A4). Both formulations induced high levels of anti-PspA antibodies and protected mice against invasive infection and pneumonia in challenges with pneumococci expressing homologous (clades 2 and 4) or heterologous (clade 5) PspAs. Aiming to expand the coverage of pneumococcal isolates, new antigens were designed to include fragments derived from PspA1 (A1) and PspA3 (A3). Among the new constructions, the best results were obtained with the antigen containing all four PspA fragments combined into the same CyaA molecule (CyaA-A2-A4/A1-A3). Subcutaneous immunization with three doses of this protein, in the absence of adjuvants, induced robust levels of antibodies against each fragment, which displayed high reactivity against pneumococcal isolates from various serotypes, expressing all predominant clades of PspA. This formulation conferred high protection against invasive disease and pneumonia, in challenges with pneumococci expressing PspAs from clades 1, 3, and 5. Protection was associated with a balanced Th1/Th2 immune response, induction of high levels of anti-PspA IgG1 and IgG2a, antibody-mediated complement deposition on bacterial surface, and controlled inflammatory responses. Furthermore, a single dose of the CyaA-A2-A4/A1-A3 protein combined with adjuvants was sufficient to confer complete protection to mice against invasive disease. Thus, a CyaA-PspA formulation with potential to provide broad coverage of isolates and effective protection against invasive disease and pneumococcal pneumonia was obtained and can be proposed as a candidate for an alternative pneumococcal vaccine.Biblioteca Digitais de Teses e Dissertacoes da USPUniversidade de São PauloBiotecnologiaOliveira, Maria Leonor Sarno deCarneiro, Giovanna de Brito2025-05-232026-05-04info:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/doctoralThesisapplication/pdfhttps://teses.usp.br/teses/disponiveis/87/87131/tde-30042026-115154/doi:10.11606/T.87.2025.tde-30042026-115154Liberar o conteúdo para acesso público.info:eu-repo/semantics/openAccessporreponame:Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da USPinstname:Universidade de São Paulo (USP)instacron:USP2026-05-04T17:21:04Zoai:teses.usp.br:tde-30042026-115154Biblioteca Digital de Teses e Dissertaçõeshttp://www.teses.usp.br/PUBhttp://www.teses.usp.br/cgi-bin/mtd2br.plvirginia@if.usp.br|| atendimento@aguia.usp.br||virginia@if.usp.bropendoar:27212026-05-04T17:21:04Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da USP - Universidade de São Paulo (USP)false
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