Published February 10, 2011
| Version v1
Publication
Open
Genetic Mapping Identifies Novel Highly Protective Antigens for an Apicomplexan Parasite
Creators
- 1. The Pirbright Institute
- 2. Royal Veterinary College
- 3. University of London
- 4. Wellcome Sanger Institute
- 5. National University of Malaysia
- 6. Malaysia Genome Institute
- 7. University of Oxford
Description
Apicomplexan parasites are responsible for a myriad of diseases in humans and livestock; yet despite intensive effort, development of effective sub-unit vaccines remains a long-term goal. Antigenic complexity and our inability to identify protective antigens from the pool that induce response are serious challenges in the development of new vaccines. Using a combination of parasite genetics and selective barriers with population-based genetic fingerprinting, we have identified that immunity against the most important apicomplexan parasite of livestock (Eimeria spp.) was targeted against a few discrete regions of the genome. Herein we report the identification of six genomic regions and, within two of those loci, the identification of true protective antigens that confer immunity as sub-unit vaccines. The first of these is an Eimeria maxima homologue of apical membrane antigen-1 (AMA-1) and the second is a previously uncharacterised gene that we have termed 'immune mapped protein-1' (IMP-1). Significantly, homologues of the AMA-1 antigen are protective with a range of apicomplexan parasites including Plasmodium spp., which suggest that there may be some characteristic(s) of protective antigens shared across this diverse group of parasites. Interestingly, homologues of the IMP-1 antigen, which is protective against E. maxima infection, can be identified in Toxoplasma gondii and Neospora caninum. Overall, this study documents the discovery of novel protective antigens using a population-based genetic mapping approach allied with a protection-based screen of candidate genes. The identification of AMA-1 and IMP-1 represents a substantial step towards development of an effective anti-eimerian sub-unit vaccine and raises the possibility of identification of novel antigens for other apicomplexan parasites. Moreover, validation of the parasite genetics approach to identify effective antigens supports its adoption in other parasite systems where legitimate protective antigen identification is difficult.
Translated Descriptions
⚠️
This is an automatic machine translation with an accuracy of 90-95%
Translated Description (Arabic)
تعتبر طفيليات Apicomplexan مسؤولة عن عدد لا يحصى من الأمراض التي تصيب البشر والماشية ؛ ومع ذلك، على الرغم من الجهد المكثف، لا يزال تطوير لقاحات الوحدات الفرعية الفعالة هدفًا طويل الأجل. يمثل التعقيد المستضدي وعدم قدرتنا على تحديد المستضدات الواقية من البركة التي تحفز الاستجابة تحديات خطيرة في تطوير لقاحات جديدة. باستخدام مزيج من علم الوراثة الطفيلي والحواجز الانتقائية مع البصمات الوراثية القائمة على السكان، حددنا أن الحصانة ضد أهم طفيلي معقد للماشية (Eimeria spp.) استهدفت بعض المناطق المنفصلة من الجينوم. هنا نبلغ عن تحديد ست مناطق جينية، وفي غضون منطقتين من تلك المواقع، تحديد المستضدات الواقية الحقيقية التي تمنح المناعة كلقاحات فرعية. الأول هو إيميريا ماكسيما هومولوغ من مستضد الغشاء القمي-1 (AMA -1) والثاني هو جين غير مميز سابقًا أطلقنا عليه اسم "البروتين المناعي المعين-1" (IMP -1). من الجدير بالذكر أن متجانسات مستضد AMA -1 واقية مع مجموعة من طفيليات apicomplexan بما في ذلك Plasmodium spp.، مما يشير إلى أنه قد يكون هناك بعض الخصائص(الخصائص) للمستضدات الواقية المشتركة عبر هذه المجموعة المتنوعة من الطفيليات. ومن المثير للاهتمام، يمكن تحديد المتجانسات لمستضد IMP -1، الذي يحمي من عدوى E. maxima، في المقوسات الغوندية و Neospora caninum. بشكل عام، توثق هذه الدراسة اكتشاف مستضدات واقية جديدة باستخدام نهج رسم الخرائط الجينية القائم على السكان المتحالف مع شاشة قائمة على الحماية للجينات المرشحة. يمثل تحديد AMA -1 و IMP -1 خطوة كبيرة نحو تطوير لقاح فعال ضد الوحدة الفرعية الأيمرية ويثير إمكانية تحديد مستضدات جديدة لطفيليات أبيكومبلكسان الأخرى. علاوة على ذلك، فإن التحقق من صحة نهج علم الوراثة الطفيلي لتحديد المستضدات الفعالة يدعم اعتماده في أنظمة الطفيليات الأخرى حيث يصعب تحديد المستضد الوقائي المشروع.Translated Description (French)
Les parasites apicomplexes sont responsables d'une myriade de maladies chez l'homme et le bétail ; pourtant, malgré des efforts intensifs, le développement de vaccins sous-unitaires efficaces reste un objectif à long terme. La complexité antigénique et notre incapacité à identifier les antigènes protecteurs du pool qui induisent une réponse sont de sérieux défis dans le développement de nouveaux vaccins. En utilisant une combinaison de génétique parasitaire et de barrières sélectives avec une empreinte génétique basée sur la population, nous avons identifié que l'immunité contre le parasite apicomplexe le plus important du bétail (Eimeria spp.) était ciblée contre quelques régions discrètes du génome. Nous rapportons ici l'identification de six régions génomiques et, dans deux de ces loci, l'identification de véritables antigènes protecteurs qui confèrent une immunité en tant que vaccins sous-unitaires. Le premier d'entre eux est un homologue d'Eimeria maxima de l'antigène-1 de la membrane apicale (AMA-1) et le second est un gène non caractérisé auparavant que nous avons appelé « protéine-1 à cartographie immunitaire » (IMP-1). De manière significative, les homologues de l'antigène AMA-1 sont protecteurs avec une gamme de parasites apicomplexes, y compris Plasmodium spp., ce qui suggère qu'il peut y avoir certaines caractéristiques des antigènes protecteurs partagées par ce groupe diversifié de parasites. Il est intéressant de noter que des homologues de l'antigène IMP-1, qui protège contre l'infection par E. maxima, peuvent être identifiés chez Toxoplasma gondii et Neospora caninum. Dans l'ensemble, cette étude documente la découverte de nouveaux antigènes protecteurs en utilisant une approche de cartographie génétique basée sur la population alliée à un dépistage basé sur la protection des gènes candidats. L'identification de l'AMA-1 et de l'IMP-1 représente une étape importante vers le développement d'un vaccin anti-sous-unité eimérienne efficace et soulève la possibilité d'identification de nouveaux antigènes pour d'autres parasites de l'apicomplexe. De plus, la validation de l'approche génétique parasitaire pour identifier les antigènes efficaces soutient son adoption dans d'autres systèmes parasitaires où l'identification légitime des antigènes protecteurs est difficile.Translated Description (Spanish)
Los parásitos apicomplejos son responsables de una gran cantidad de enfermedades en humanos y ganado; sin embargo, a pesar de un esfuerzo intensivo, el desarrollo de vacunas subunitarias efectivas sigue siendo un objetivo a largo plazo. La complejidad antigénica y nuestra incapacidad para identificar antígenos protectores del conjunto que inducen la respuesta son serios desafíos en el desarrollo de nuevas vacunas. Utilizando una combinación de genética de parásitos y barreras selectivas con huellas genéticas basadas en la población, hemos identificado que la inmunidad contra el parásito apicomplejo más importante del ganado (Eimeria spp.) estaba dirigida contra algunas regiones discretas del genoma. Aquí informamos la identificación de seis regiones genómicas y, dentro de dos de esos loci, la identificación de verdaderos antígenos protectores que confieren inmunidad como vacunas subunitarias. El primero de ellos es un homólogo de Eimeria maxima del antígeno de membrana apical 1 (AMA-1) y el segundo es un gen previamente no caracterizado que hemos denominado "proteína mapeada inmune 1" (IMP-1). Significativamente, los homólogos del antígeno AMA-1 son protectores con una variedad de parásitos apicomplejos, incluido Plasmodium spp., lo que sugiere que puede haber algunas características de antígenos protectores compartidos en este diverso grupo de parásitos. Curiosamente, se pueden identificar homólogos del antígeno IMP-1, que protege contra la infección por E. maxima, en Toxoplasma gondii y Neospora caninum. En general, este estudio documenta el descubrimiento de nuevos antígenos protectores utilizando un enfoque de mapeo genético basado en la población aliado con un cribado basado en la protección de genes candidatos. La identificación de AMA-1 e IMP-1 representa un paso sustancial hacia el desarrollo de una vacuna de subunidad anti-eimeriana eficaz y plantea la posibilidad de identificación de nuevos antígenos para otros parásitos apicomplejos. Además, la validación del enfoque de genética de parásitos para identificar antígenos efectivos respalda su adopción en otros sistemas de parásitos donde la identificación legítima de antígenos protectores es difícil.Files
journal.ppat.1001279&type=printable.pdf
Files
(2.3 MB)
| Name | Size | Download all |
|---|---|---|
|
md5:e18fc4e1afdb362eef3aede2b24f7029
|
2.3 MB | Preview Download |
Additional details
Additional titles
- Translated title (Arabic)
- يحدد رسم الخرائط الجينية مستضدات جديدة عالية الحماية لطفيلي معقد القمة
- Translated title (French)
- La cartographie génétique identifie de nouveaux antigènes hautement protecteurs pour un parasite Apicomplexan
- Translated title (Spanish)
- El mapeo genético identifica nuevos antígenos altamente protectores para un parásito apicomplejo
Identifiers
- Other
- https://openalex.org/W2056330722
- DOI
- 10.1371/journal.ppat.1001279
References
- https://openalex.org/W1498340710
- https://openalex.org/W1971147414
- https://openalex.org/W1992806219
- https://openalex.org/W2005014060
- https://openalex.org/W2008116827
- https://openalex.org/W2008205503
- https://openalex.org/W2014379401
- https://openalex.org/W2015327873
- https://openalex.org/W2017851205
- https://openalex.org/W2025413782
- https://openalex.org/W2062736803
- https://openalex.org/W2065754042
- https://openalex.org/W2070920616
- https://openalex.org/W2085835971
- https://openalex.org/W2097382368
- https://openalex.org/W2114312842
- https://openalex.org/W2120416061
- https://openalex.org/W2126297466
- https://openalex.org/W2127555110
- https://openalex.org/W2132323730
- https://openalex.org/W2148333466
- https://openalex.org/W2152154290
- https://openalex.org/W2158714788
- https://openalex.org/W2161746138
- https://openalex.org/W2161863335
- https://openalex.org/W4251304755