Análise imunológica da proteína Bm05br e caracterização de carrapatos como base para o desenvolvimento de vacinas

Abstract

Carrapatos são artrópodes hematófagos que parasitam todas as classes de vertebrados terrestres, incluindo humanos. Esses ectoparasitas podem transmitir diversos patógenos responsáveis por doenças em animais e humanos. Na busca por novas alternativas contra carrapatos, o controle imunológico, por meio do uso de proteínas com potencial imunoprotetor, bem como a descrição biológica, podem servir de base para o desenvolvimento de vacinas. A Bm05br (proteína 05 de Rhipicephalus microplus do Brasil) é uma proteína conservada, de função desconhecida, identificada na saliva de Rhipicephalus microplus. Esta tese teve como objetivo caracterizar a resposta imune à proteína Bm05br e fornecer uma descrição biológica de carrapatos, com vistas ao desenvolvimento de vacinas. Para aprimorar o conhecimento sobre essa proteína, foi realizada a caracterização imunológica, incluindo análise de antigenicidade, ensaios de vacinação e alimentação artificial. A análise de sequenciamento e antigenicidade das proteínas Bm05br e Rs05br, uma proteína com 99% de similaridade com a Bm05br, demonstrou que Rhipicephalus linnaei pode servir como modelo de carrapato para estudos de proteção cruzada. Além disso, a proteína recombinante Bm05br demonstrou ser imunogênica. Anticorpos anti-Bm05br foram capazes de reconhecer a proteína homóloga Rs05br em diferentes estágios, órgãos e saliva de R. linnaei. No entanto, não foi observado efeito protetor contra a infestação por R. linnaei neste estudo. Embora a rBm05br não tenha induzido uma resposta imune protetora nessa espécie de carrapato, não se pode descartar seu potencial em outros modelos, hospedeiros ou formulações vacinais. Estudos adicionais são recomendados, considerando novas formulações e modelos experimentais de vacinação. Também foi apresentada uma revisão do uso de tecnologias ômicas na pesquisa com carrapatos. A descrição destacou como essas ferramentas tecnológicas nos permitiram compreender processos fisiológicos essenciais em áreas como reprodução, digestão e sinalização celular, o que aprimorou as informações biológicas sobre esses artrópodes. Além disso, foram abordadas novas metodologias, como a bioinformática e a vacinologia, que têm acelerado a identificação e caracterização de antígenos candidatos para o desenvolvimento de vacinas anticarrapatos. Esta tese também inclui uma revisão da importância de coelho como animal modelo para a avaliação de antígenos para desenvolver vacinas anticarrapatos. Cinquenta e sete proteínas foram testadas em coelhos, com eficácias variando de 8% a 99%. Alguns antígenos, como o Bm86, apresentaram resposta imune e eficácia de semelhantes às observadas em hospedeiros naturais. Foi elaborado um artigo de divulgação científica voltado para crianças e adolescentes, com o objetivo de promover a educação sobre os riscos associados aos carrapatos e a importância de seu controle. Crianças e jovens participaram não apenas como leitores, mas também contribuíram para o desenvolvimento do conteúdo, participando como revisores de artigos para a revista. Além disso, investigou-se o papel dos humanos como hospedeiros de Amblyomma mixtum, sendo identificados 22 carrapatos dessa espécie infestando seis pessoas, das quais duas apresentaram reações cutâneas de leves a graves.

Ticks are hematophagous arthropods that parasitize all classes of terrestrial vertebrates, including humans. These ectoparasites can transmit various pathogens responsible for diseases in both animals and humans. In the search for new alternatives to combat ticks, immunological control, through the use of proteins with immunoprotective potential, as well as biological characterization, can serve as a basis for vaccine development. Bm05br (Brazilian Rhipicephalus microplus protein 05) is a conserved protein of unknown function, identified in the saliva of Rhipicephalus microplus. The aim of this thesis was to characterize the immune response to the Bm05br protein and to provide a biological description of ticks, with the goal of supporting vaccine development. To enhance the understanding of this protein, immunological characterization was carried out, including antigenicity analysis, vaccination trials, and artificial feeding assays. Sequencing and antigenicity analysis of the Bm05br and Rs05br proteins, a protein with 99% similarity to Bm05br, demonstrated that Rhipicephalus linnaei may serve as a tick model for cross-protection studies. Additionally, the recombinant Bm05br protein proved to be immunogenic. Anti-Bm05br antibodies were able to recognize the homologous Rs05br protein in different life stages, organs, and saliva of R. linnaei. However, no protective effect against R. linnaei infestation was observed in this study. Although rBm05br did not induce a protective immune response in this tick species, its potential cannot be ruled out in other models, hosts, or vaccine formulations. Further studies are recommended, considering new formulations and experimental vaccination models. The thesis also includes a review of the use of omics technologies in tick research. The review highlights how these technological tools have allowed us to understand essential physiological processes such as reproduction, digestion, and cell signaling, thereby enhancing the biological knowledge of these arthropods. In addition, new methodologies such as bioinformatics and vaccinomics are discussed, which have accelerated the identification and characterization of candidate antigens for the development of anti-tick vaccines. This thesis also includes a review of the importance of rabbits as model animals for evaluating antigens for anti-tick vaccine development. Fifty-seven proteins have been tested in rabbits, with efficacies ranging from 8% to 99%. Some antigens, such as Bm86, elicited immune responses and efficacy levels similar to those observed in natural hosts. A science outreach article targeting children and adolescents was developed to promote education about the risks associated with ticks and the importance of their control. Children and young people participated not only as readers, but also contributed to the development of the content, participating as reviewers of articles for the journal. Furthermore, the role of humans as hosts for Amblyomma mixtum was investigated, with 22 ticks of this species identified infesting six individuals, two of whom exhibited cutaneous reactions ranging from mild to severe.