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Type: Dissertação de Mestrado
Title: Desenvolvimento e avaliação imunológica de Nanotubos de Carbono funcionalizados com a proteína de envelope de Dengue virus 3
Authors: Ruiz Gerhardt Astigarraga
First Advisor: Flavio Guimaraes Fonseca
First Referee: Danielle da Gloria de Souza
Second Referee: Breno de Mello Silva
Abstract: A dengue é considerada a doença infecciosa de maior impacto epidemiológico no Brasil e, cada vez mais, aumenta-se a necessidade de investimento em pesquisas envolvendo esse vírus. Um dos s do desenvolvimento de uma vacina contra o Dengue virus (DENV) é a necessidade da imunização ser eficaz para os 4 sorotipos, mas apesar dos esforços de muitos grupos de pesquisa, nenhuma delas está disponível atualmente. No nosso estudo, utilizamos a tecnologia dos Nanotubos de Carbono (NTC) para construção de uma ferramenta testada como imunógeno experimental contra o DENV. NTCs possuem diversas aplicações devido às suas propriedades únicas, como biocompatibilidade, alta relação superfície/volume e capacidade de internalização em células. Na área biológica, pode-se citar o transporte e disponibilização de drogas, proteínas e genes em células, e também a apresentação de biomoléculas em sistemas biológicos. Estudos anteriores mostraram que a ligação de NTCs com antígenos tem potencial imunogênico. Sabe-se que a proteína do envelope (E) do DENV é imunodominante, sendo gerada uma resposta imune protetora e vitalícia para o mesmo sorotipo do vírus. O gene da proteína E de Dengue virus 3 (DENV3E) foi inserido no vetor plasmidial pQE9 para expressão em Escherichia coli, linhagem M-15. Em seguida, a proteína produzida foi purificada e utilizada para ligação covalente em NTCs de paredes múltiplas (MWNT). Esse processo é chamado de funcionalização e consiste na reação de amidação ativada por diimida entre os radicais amínicos da proteína e as porções carboxiadas dos MWNT, gerando a ferramenta MWNT-DENV3E. A eficiência da funcionalização foi verificada por SDS-PAGE e Espectroscopia Raman. Avaliações preliminares após a imunização de camundongos BALB/C mostraram a produção de altos títulos de anticorpos e aumento na proliferação dos linfócitos antígeno-específicos in vitro. Camundongos imunizados com MWNT-DENV3E foram infectados com uma amostra adaptada de DENV-3, apresentando sinais clínicos da doença, como aumento na carga viral, na atividade de MPO e nas transaminases hepáticas, altos níveis de TNF- no baço e trombocitopenia. Esses resultados sugerem um quadro de exacerbação da resposta desencadeada pela imunização, uma vez que animais imunizados separadamente com DENV3E e MWNT mostraram indícios de proteção ao , sendo capazes de controlar a multiplicação viral. Mais estudos deverão ser realizados para elucidar os mecanismos envolvidos, para melhor se compreender as interações entre a imunopatogênese das infecções por DENV e o impacto do uso dos NTCs nos sistemas biológicos, e assim melhor se avaliar o potencial do imunógeno desenvolvido.
Abstract: In terms of epidemiologic impact, Dengue (DENV) infections represent the most important infectious disease in Brazil. Consequently, the development of an efficient vaccine is considered a high priority. Due to this fact, many studies are being developed towards this goal, but no vaccine is currently available to the population. Carbon Nanotubes (CNT) have been broadly studied due to their exceptional properties such as biocompatibility, high aspect ratio and cell internalization ability. Their use has been proposed for many applications such as a delivery system of drugs, proteins and genes to cells, and also presentation of biomolecules to biologic systems, including to the immune system. In this work, we have used the CNT technology to build an experimental immunogen against DENV. CNT functionalized with antigens have immunogenic potential, as shown in previous studies. The DENV envelope (E) glycoprotein is an immunodominant protein that generates serotype-specific protective response upon its presentation to the immune system. The E protein gene from Dengue virus 3 (DENV3E) was cloned in pQE9 vector and expressed in E. coli strain M-15. The produced protein was purified and covalently bound to Multi-Walled CNTs (MWNT) by treatment with diimide-activated amidation, in which amine radicals from the recombinant protein bind to carboxilic portions on the CNT surface. The functionalization efficacy was successfully verified by Raman Spectroscopy and the developed tool was called MWNT-DENV3E. Preliminary immunologic evaluation after 3-dose BALB/C mice immunization showed high antibody titers and antigen-specific lymphocyte proliferation. Clinical signs of infection were verified upon challenge with a mouse-adapted DENV-3 strain after mice immunization with MWNT-DENV3E, such as high viral load in spleen and blood, high MPO activity, high liver transaminase level, high TNF- production and thrombocytopenia. These results suggest an enhancement of infection, once mice separately immunized with DENV3E or MWNT showed significant levels of protection upon challenge, being able to control viral replication. Thus, more studies are needed to clarify these mechanisms and better understand the interactions between DENV immunopathogenesis and the impact of CNT application in biological systems, in order to better evaluate the full potential of this new immunogen.
Subject: Microbiologia
Nanotubos de carbono
Vírus da dengue
language: Português
Publisher: Universidade Federal de Minas Gerais
Publisher Initials: UFMG
Rights: Acesso Aberto
URI: http://hdl.handle.net/1843/BUOS-8P4GKP
Issue Date: 23-Feb-2011
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