Sm16, A Schistosoma mansoni Immunomodulatory Protein, Fails to Elicit a Protective Immune Response and Does Not Have an Essential Role in Parasite Survival in the Definitive Host.

Sm16 is an immunomodulatory protein that seems to play a key role in the suppression of the cutaneous inflammatory response during Schistosoma mansoni penetration of the skin of definitive hosts. Therefore, Sm16 represents a potential target for protective immune responses induced by vaccination. In this work, we generated the recombinant protein rSm16 and produced polyclonal antibodies against this protein to evaluate its expression during different parasite life-cycle stages and its location on the surface of the parasite. In addition, we analyzed the immune responses elicited by immunization with rSm16 using two different vaccine formulations, as well as its ability to induce protection in Balb/c mice. In order to explore the biological function of Sm16 during the course of experimental infection, RNA interference was also employed. Our results demonstrated that Sm16 is expressed in cercaria and schistosomula and is located in the schistosomula surface. Despite humoral and cellular immune responses triggered by vaccination using rSm16 associated with either Freund's or alum adjuvants, immunized mice presented no reduction in either parasite burden or parasite egg laying. Knockdown of Sm16 gene expression in schistosomula resulted in decreased parasite size in vitro but had no effect on parasite survival or egg production in vivo. Thus, our findings demonstrate that although the vaccine formulations used in this study succeeded in activating immune responses, these failed to promote parasite elimination. Finally, we have shown that Sm16 is not vital for parasite survival in the definitive host and hence may not represent a suitable target for vaccine development.

The Schistosoma mansoni cyclophilin A epitope 107-121 induces a protective immune response against schistosomiasis.

Great efforts have been made to identify promising antigens and vaccine formulations against schistosomiasis. Among the previously described Schistosoma vaccine candidates, cyclophilins comprise an interesting antigen that could be used for vaccine formulations. Cyclophilin A is the target for the cyclosporine A, a drug with schistosomicide activity, and its orthologue from Schistosoma japonicum induces a protective immune response in mice. Although Schistosoma mansoni cyclophilin A also represents a promising target for anti-schistosome vaccines, its potential to induce protection has not been evaluated. In this study, we characterized the cyclophilin A (SmCyp), initially described as Smp17.7, analyzed its allergenic potential using in vitro functional assays, and evaluated its ability to induce protection in mice when administered as an antigen using different vaccine formulations and strategies. Results indicated that SmCyp could be successfully expressed by mammalian cells and bacteria. The recombinant protein did not promote IgE-reporter system activation in vitro, demonstrating its probable safety for use in vaccine formulations. T and B-cell epitopes were predicted in the SmCyp sequence, with two of them located within the active isomerase site. The most immunogenic antigen, SmCyp (107-121), was then used for immunization protocols. Immunization with the SmCyp gene or protein failed to reduce parasite burden but induced an immune response that modulated the granuloma area. In contrast, immunization with the synthetic peptide SmCyp (107-121) significantly reduced worm burden (48-50%) in comparison to control group, but did not regulate liver pathology. Moreover, the protection observed in mice immunized with the synthetic peptide was associated with the significant production of antibodies against the SmCyp (107-121) epitope. Therefore, in this study, we identified an epitope within the SmCyp sequence that induces a protective immune response against the parasite, thus representing a promising antigen that could be used for vaccine formulation against schistosomiasis.

A Strong Humoral Immune Response Induced by a Vaccine Formulation Containing rSm29 Adsorbed to Alum Is Associated With Protection Against Schistosoma mansoni Reinfection in Mice.

The helminth Schistosoma mansoni is one of main causes of human schistosomiasis, a health and economic concern in some of the world's poorest countries. Current treatment regimens can lead to serious side effects and are not suitable for breastfeeding mothers. As such, efforts have been undertaken to develop a vaccine to prevent infection. Of these, Sm29 is a promising candidate that has been associated with resistance to infection/reinfection in humans and mice. Its ability to induce resistance to reinfection has also been recently demonstrated using a vaccine formulation containing Freund's adjuvant. However, Freund's adjuvant is unsuitable for use in human vaccines. We therefore evaluated the ability of Sm29 to induce protection against S. mansoni reinfection when formulated with either alum or MPLA as an adjuvant, both approved for human use. Our data demonstrate that, in contrast to Sm29 with MPLA, Sm29 with alum reduced parasite burden after reinfection compared to a control. We next investigated whether the immune response was involved in creating the differences between the protective (Sm29Alum) and non-protective (Sm29MPLA) vaccine formulations. We observed that both formulations induced a similar mixed-profile immune response, however, the Sm29 with alum formulation raised the levels of antibodies against Sm29. This suggests that there is an association between a reduction in worm burden and parasite-specific antibodies. In summary, our data show that Sm29 with an alum adjuvant can successfully protect against S. mansoni reinfection in mice, indicating a potentially effective vaccine formulation that could be applied in humans.

Parasitological, Pathological, and Immunological Parameters Associated with Schistosoma mansoni Infection and Reinfection in BALB/c AND C57BL/6 Mice.

Schistosome-host interaction is influenced by multiple factors, such as the type of immune response developed by the host, host genetic background, intensity, and number of infections. Those factors not only affect the development and elimination of Schistosoma mansoni , but also the pathology triggered by infection with this parasite. In the present study, we assessed the parasitological, pathological, and immunological aspects elicited by infection and reinfection in 2 different mouse strains commonly used as models in studies on schistosomiasis: BALB/c and C57BL/6. No differences in worm burden recovery or in the number of eggs per gram of intestine or feces were observed between the strains or between infected and reinfected mice from the same strain. However, the number of eggs trapped in the liver of the reinfected mice was significantly higher than the number of eggs in the liver of the infected animals. But, the granulomatous area was significantly lower in reinfected animals than in infected ones. Additionally, granuloma in the infected BALB/c mice was greater than in infected C57BL/6 animals. Regarding the cytokine profile, spleen cells from the infected/reinfected C57BL/6 mice produced higher interleukin 10 (IL-10) levels against egg antigens than BALB/c-infected/reinfected mice. BALB/c mice, in contrast, produced significantly higher IL-4 and IL-13 cytokines after infection/reinfection than the C57BL/6 mice, with the highest levels of IL-13 being observed after reinfection. Our results demonstrate that, although different host backgrounds did not impact resistance to S. mansoni , they result in different immunological profiles that suggest different pathological impacts on the liver.

Schistosoma mansoni Tegument (Smteg) Induces IL-10 and Modulates Experimental Airway Inflammation.

BACKGROUND: Previous studies have demonstrated that S. mansoni infection and inoculation of the parasite eggs and antigens are able to modulate airways inflammation induced by OVA in mice. This modulation was associated to an enhanced production of interleukin-10 and to an increased number of regulatory T cells. The S. mansoni schistosomulum is the first stage to come into contact with the host immune system and its tegument represents the host-parasite interface. The schistosomula tegument (Smteg) has never been studied in the context of modulation of inflammatory disorders, although immune evasion mechanisms take place in this phase of infection to guarantee the persistence of the parasite in the host. METHODOLOGY AND PRINCIPAL FINDINGS: The aim of this study was to evaluate the Smteg ability to modulate inflammation in an experimental airway inflammation model induced by OVA and to characterize the immune factors involved in this modulation. To achieve the objective, BALB/c mice were sensitized with ovalbumin (OVA) and then challenged with OVA aerosol after Smteg intraperitoneal inoculation. Protein extravasation and inflammatory cells were assessed in bronchoalveolar lavage and IgE levels were measured in serum. Additionally, lungs were excised for histopathological analyses, cytokine measurement and characterization of the cell populations. Inoculation with Smteg led to a reduction in the protein levels in bronchoalveolar lavage (BAL) and eosinophils in both BAL and lung tissue. In the lung tissue there was a reduction in inflammatory cells and collagen deposition as well as in IL-5, IL-13, IL-25 and CCL11 levels. Additionally, a decrease in specific anti-OVA IgE levels was observed. The reduction observed in these inflammatory parameters was associated with increased levels of IL-10 in lung tissues. Furthermore, Smteg/asthma mice showed high percentage of CD11b+F4/80+IL-10+ and CD11c+CD11b+IL-10+ cells in lungs. CONCLUSION: Taken together, these findings demonstrate that S. mansoni schistosomula tegument can modulates experimental airway inflammation.

Eliminating Schistosomes through Vaccination: What are the Best Immune Weapons?

The successful development of vaccines depends on the knowledge of the immunological mechanisms associated with the elimination of the pathogen. In the case of schistosomes, its complex life cycle and the mechanisms developed to evade host immune system, turns the development of a vaccine against the disease into a very difficult task. Identifying the immunological effector mechanisms involved in parasite attrition and the major targets for its response is a key step to formulate an effective vaccine. Recent studies have described some promising antigens to compose a subunit vaccine and have pointed to some immune factors that play a role in parasite elimination. Here, we review the immune components and effector mechanisms associated with the protective immunity induced by those vaccine candidates and the lessons we have learned from the studies of the acquired resistance to infection in humans. We will also discuss the immune factors that correlate with protection and therefore could help to evaluate those vaccine formulations in clinical trials.

Sm29, but not Sm22.6 retains its ability to induce a protective immune response in mice previously exposed to a Schistosoma mansoni infection.

BACKGROUND: A vaccine against schistosomiasis would have a great impact in disease elimination. Sm29 and Sm22.6 are two parasite tegument proteins which represent promising antigens to compose a vaccine. These antigens have been associated with resistance to infection and reinfection in individuals living in endemic area for the disease and induced partial protection when evaluated in immunization trials using naïve mice. METHODOLOGY/PRINCIPALS FINDINGS: In this study we evaluated rSm29 and rSm22.6 ability to induce protection in Balb/c mice that had been previously infected with S. mansoni and further treated with Praziquantel. Our results demonstrate that three doses of the vaccine containing rSm29 were necessary to elicit significant protection (26%-48%). Immunization of mice with rSm29 induced a significant production of IL-2, IFN-γ, IL-17, IL-4; significant production of specific antibodies; increased percentage of CD4+ central memory cells in comparison with infected and treated saline group and increased percentage of CD4+ effector memory cells in comparison with naïve Balb/c mice immunized with rSm29. On the other hand, although immunization with Sm22.6 induced a robust immune response, it failed to induce protection. CONCLUSION/SIGNIFICANCE: Our results demonstrate that rSm29 retains its ability to induce protection in previously infected animals, reinforcing its potential as a vaccine candidate.

Schistosoma mansoni schistosomula tegument (Smteg) immunization in absence of adjuvant induce IL-10 production by CD4+ cells and failed to protect mice against challenge infection.

The Schistosoma mansoni tegument interaction with the immune system plays a key role in disease establishment or elimination. We have recently demonstrated that S. mansoni schistosomula tegument (Smteg) is able to activate innate immune response and to induce protective immunity in a vaccine formulation with Freunds adjuvant. In this work, we evaluated the ability of Smteg to elicit protection in the absence of adjuvant. Smteg mice immunization resulted in significant antibody production, increased percentage of CD4+IFN-g+ and CD4+IL-10+ cells in spleen and increased production of IFN-g and IL-10 by spleen cells, but failed to reduce parasite burden, female fecundity and morbidity. We also demonstrated that BMDC stimulation with Smteg resulted in significant IL-10 production. Our results demonstrate that Smteg has immune modulatory proprieties.

Avaliação da imunoproteção induzida pelas proteínas recombinantes Sm29 e Sm22.6 de Schistosoma mansoni em camundongos primoinfectados e tratados

O desenvolvimento de uma vacina para a esquistossomose, juntamente com a quimioterapia, seria de grande impacto para o controle e eliminação da doença. Nesse sentido, vários antígenos do parasito já foram testados a fim de avaliar a capacidade dos mesmos em induzirem proteção contra a infecção pelo Schistosoma mansoni. Porém, apesar de alguns antígenos apresentarem bons resultados na proteção contra a infecção, esses nunca foram testados em modelos experimentais previamente expostos a antígenos do parasito. No caso da esquistossomose, isso seria importante já que os moradores de áreas endêmicas, população alvo de uma vacina para a doença, passam por repetidas infecções ao longo de suas vidas. Diante dessa necessidade, duas proteínas de tegumento de Schistosoma mansoni, Sm22.6 e Sm29, merecem destaque já que têm sido associadas à resistência à infecção e reinfeção em moradores de áreas endêmicas, e por terem induzido proteção parcial em ensaios envolvendo a imunização de camundongos C57BL/6 naïve. Portanto, este trabalho objetivou avaliar a habilidade das proteínas recombinantes, Sm22.6 e Sm29, em induzirem proteção em animais BALB/c que já tenham sido previamente infectados e tratados. Nós também avaliamos a capacidade das proteínas Sm22.6r e Sm29r em induzirem proteção em camundongos BALB/c naïve, já que nos trabalhos anteriores essas foram testadas em animais da linhagem C57BL/6. Nossos resultados demonstraram que, diferentemente dos trabalhos anteriores, a imunização de animais BALB/c naïve com Sm22.6r ou Sm29r não foi capaz de induzir proteção. Apesar disso, através de um ensaio de imunofluorescência, foi possível observar que os anticorpos produzidos, em resposta à imunização com Sm22.6r ou Sm29r, foram capazes de reconhecer a forma nativa dessas proteínas, na superfície do parasito. A imunização de animais, infectados e tratados, com Sm22.6r+Freund, embora tenha desencadeado uma resposta imune robusta, também não foi capaz de conferir imunidade protetora. Por outro lado, camundongos, infectados/tratados, imunizados com Sm29r+Freund apresentaram significativa redução da carga parasitária (proteção de 26%-48%) após três doses da vacina. Esta formulação vacinal induziu uma produção significativa das citocinas IL-2, IFN-γ, IL-17 e IL-4; uma resposta humoral vigorosa com produção de IgG, IgG1, IgG2a e IgE específicos; e um aumento significativo no percentual de células TCD4+ de memória central. Os adjuvantes Alum e MPL também foram formulados juntamente com a Sm29r. Os resultados demonstraram que somente a formulação vacinal Sm29r+Alum foi capaz de conferir proteção (29%-37%), desencadeando uma produção significativa de IL-2, IL-17 e IL-10, e um aumento do percentual de células TCD4+ produtoras de IFN-γ. Além disso, esses animais apresentaram níveis significativos de anticorpos específicos IgG, IgG1, IgG2a e IgE e um aumento significativo no percentual de células B de memória. Nossos resultados confirmam o papel imunoprotetor da proteína Sm29r, reforçando seu potencial como candidata vacinal.

Avaliação da imunoproteção induzida pelas proteínas recombinantes Sm29 e Sm22.6 de Schistosoma mansoni em camundongos primoinfectados e tratados / Immunoprotection evaluation induced by recombinant proteins and Sm29 Sm22.6 of Schistosoma mansoni in mice and treated infectedprime

O desenvolvimento de uma vacina para a esquistossomose, juntamente com a quimioterapia, seria de grande impacto para o controle e eliminação da doença. Nesse sentido, vários antígenos do parasito já foram testados a fim de avaliar a capacidade dos mesmos em induzirem proteção contra a infecção pelo Schistosoma mansoni. Porém, apesar de alguns antígenos apresentarem bons resultados na proteção contra a infecção, esses nunca foram testados em modelos experimentais previamente expostos a antígenos do parasito. No caso da esquistossomose, isso seria importante já que os moradores de áreas endêmicas, população alvo de uma vacina para a doença, passam por repetidas infecções ao longo de suas vidas. Diante dessa necessidade, duas proteínas de tegumento de Schistosoma mansoni, Sm22.6 e Sm29, merecem destaque já que têm sido associadas à resistência à infecção e reinfeção em moradores de áreas endêmicas, e por terem induzido proteção parcial em ensaios envolvendo a imunização de camundongos C57BL/6 naïve. Portanto, este trabalho objetivou avaliar a habilidade das proteínas recombinantes, Sm22.6 e Sm29, em induzirem proteção em animais BALB/c que já tenham sido previamente infectados e tratados. Nós também avaliamos a capacidade das proteínas Sm22.6r e Sm29r em induzirem proteção em camundongos BALB/c naïve, já que nos trabalhos anteriores essas foram testadas em animais da linhagem C57BL/6. (AU)

Nossos resultados demonstraram que, diferentemente dos trabalhos anteriores, a imunização de animais BALB/c naïve com Sm22.6r ou Sm29r não foi capaz de induzir proteção. Apesar disso, através de um ensaio de imunofluorescência, foi possível observar que os anticorpos produzidos, em resposta à imunização com Sm22.6r ou Sm29r, foram capazes de reconhecer a forma nativa dessas proteínas, na superfície do parasito. A imunização de animais, infectados e tratados, com Sm22.6r+Freund, embora tenha desencadeado uma resposta imune robusta, também não foi capaz de conferir imunidade protetora. Por outro lado, camundongos, infectados/tratados, imunizados com Sm29r+Freund apresentaram significativa redução da carga parasitária (proteção de 26%-48%) após três doses da vacina. Esta formulação vacinal induziu uma produção significativa das citocinas IL-2, IFN-γ, IL-17 e IL-4; uma resposta humoral vigorosa com produção de IgG, IgG1, IgG2a e IgE específicos; e um aumento significativo no percentual de células TCD4+ de memória central. Os adjuvantes Alum e MPL também foram formulados juntamente com a Sm29r. Os resultados demonstraram que somente a formulação vacinal Sm29r+Alum foi capaz de conferir proteção (29%-37%), desencadeando uma produção significativa de IL-2, IL-17 e IL-10, e um aumento do percentual de células TCD4+ produtoras de IFN-γ. Além disso, esses animais apresentaram níveis significativos de anticorpos específicos IgG, IgG1, IgG2a e IgE e um aumento significativo no percentual de células B de memória. Nossos resultados confirmam o papel imunoprotetor da proteína Sm29r, reforçando seu potencial como candidata vacinal. (AU)

Avaliação da imunoproteção induzida pelas proteínas recombinantes Sm29 e Sm22.6 de Schistosoma mansoni em camundongos primoinfectados e tratados

O desenvolvimento de uma vacina para a esquistossomose, juntamente com a quimioterapia, seria de grande impacto para o controle e eliminação da doença. Nesse sentido, vários antígenos do parasito já foram testados a fim de avaliar a capacidade dos mesmos em induzirem proteção contra a infecção pelo Schistosoma mansoni. Porém, apesar de alguns antígenos apresentarem bons resultados na proteção contra a infecção, esses nunca foram testados em modelos experimentais previamente expostos a antígenos do parasito. No caso da esquistossomose, isso seria importante já que os moradores de áreas endêmicas, população alvo de uma vacina para a doença, passam por repetidas infecções ao longo de suas vidas. Diante dessa necessidade, duas proteínas de tegumento de Schistosoma mansoni, Sm22.6 e Sm29, merecem destaque já que têm sido associadas à resistência à infecção e reinfeção em moradores de áreas endêmicas, e por terem induzido proteção parcial em ensaios envolvendo a imunização de camundongos C57BL/6 naïve. Portanto, este trabalho objetivou avaliar a habilidade das proteínas recombinantes, Sm22.6 e Sm29, em induzirem proteção em animais BALB/c que já tenham sido previamente infectados e tratados. Nós também avaliamos a capacidade das proteínas Sm22.6r e Sm29r em induzirem proteção em camundongos BALB/c naïve, já que nos trabalhos anteriores essas foram testadas em animais da linhagem C57BL/6.

Nossos resultados demonstraram que, diferentemente dos trabalhos anteriores, a imunização de animais BALB/c naïve com Sm22.6r ou Sm29r não foi capaz de induzir proteção. Apesar disso, através de um ensaio de imunofluorescência, foi possível observar que os anticorpos produzidos, em resposta à imunização com Sm22.6r ou Sm29r, foram capazes de reconhecer a forma nativa dessas proteínas, na superfície do parasito. A imunização de animais, infectados e tratados, com Sm22.6r+Freund, embora tenha desencadeado uma resposta imune robusta, também não foi capaz de conferir imunidade protetora. Por outro lado, camundongos, infectados/tratados, imunizados com Sm29r+Freund apresentaram significativa redução da carga parasitária (proteção de 26%-48%) após três doses da vacina. Esta formulação vacinal induziu uma produção significativa das citocinas IL-2, IFN-γ, IL-17 e IL-4; uma resposta humoral vigorosa com produção de IgG, IgG1, IgG2a e IgE específicos; e um aumento significativo no percentual de células TCD4+ de memória central. Os adjuvantes Alum e MPL também foram formulados juntamente com a Sm29r. Os resultados demonstraram que somente a formulação vacinal Sm29r+Alum foi capaz de conferir proteção (29%-37%), desencadeando uma produção significativa de IL-2, IL-17 e IL-10, e um aumento do percentual de células TCD4+ produtoras de IFN-γ. Além disso, esses animais apresentaram níveis significativos de anticorpos específicos IgG, IgG1, IgG2a e IgE e um aumento significativo no percentual de células B de memória. Nossos resultados confirmam o papel imunoprotetor da proteína Sm29r, reforçando seu potencial como candidata vacinal.