Evaluation of recombinant Cryptosporidium hominis GP60 protein and anti-GP60 chicken polyclonal IgY for research and diagnostic purposes / Avaliação da proteína recombinante GP60 de Cryptosporidium hominis e da IgY policlonal anti-GP60 recombinante para uso em pesquisa e diagnóstico

Abstract In this study, a method for expressing Cryptosporidium hominis GP60 glycoprotein in Escherichia coli for production of polyclonal anti-GP60 IgY in chickens was developed aiming future studies concerning the diagnosis, prevention and treatment of cryptosporidiosis. The full-length nucleotide sequence of the C. hominis gp60 gene was codon-optimized for expression in E. coli and was synthesized in pET28-a vector. Subcloning was performed on several different strains of BL21 E. coli. Temperature, time and inducer IPTG concentration assays were also performed and analyzed using SDS-PAGE. The optimal conditions were observed at a temperature of 37 °C, with overnight incubation and 1 mM of IPTG. Purification was performed by means of affinity chromatography using the AKTA Pure chromatography system and the Hi-Trap™ HP column (GE Healthcare). The recombinant protein GP60 (rGP60) thus generated was used to immunize laying hens owing the production of polyclonal IgY. Western blot and indirect immunofluorescence showed that the polyclonal antibody was capable of binding to rGP60 and to Cryptosporidium parvum sporozoites, respectively. The rGP60 and the IgY anti-rGP60 generated in this study may be used as templates for research and for the development of diagnostic methods for cryptosporidiosis.

Resumo Neste trabalho, foi desenvolvido um método de expressão da glicoproteína GP60 de Cryptosporidium hominis em Escherichia coli visando produzir anticorpos IgY anti-GP60 em galinhas para utilização em estudos futuros com os objetivos de diagnóstico, prevenção e tratamento da criptosporidiose. A sequência completa de nucleotídeos do gene gp60 de C. hominis foi códon-otimizada para expressão em E. coli e sintetizada no vetor pET28-a. A subclonagem foi realizada em várias estirpes diferentes de E. coli BL21. Os ensaios de concentração do indutor IPTG, temperatura e tempo foram realizados e analisados por SDS-PAGE. As condições ótimas de expressão foram observadas em temperatura de 37 °C, incubação durante a noite e 1 mM de IPTG. A purificação da proteína foi realizada por cromatografia de afinidade utilizando o sistema de cromatografia AKTA Pure e a coluna Hi-Trap™ HP (GE Healthcare). A proteína recombinante GP60 (rGP60) foi utilizada para imunizar galinhas poedeiras para produzir IgY policlonal anti-rGP60. Verificou-se por Western blot e por imunofluorescência indireta que o anticorpo policlonal apresentou reatividade com a rGP60 e com esporozoítos de Cryptosporidium parvum, respectivamente. A rGP60 e a IgY anti-rGP60 geradas neste estudo podem ser utilizadas como modelos para o desenvolvimento de ensaios para pesquisa e diagnóstico da criptosporidiose.

Avian IgY antibodies: characteristics and applications in immunodiagnostic / Anticorpos IgY aviário: características e aplicações em imunodiagnóstico

Immunoglobulin Y (IgY) is the major antibody isotype in birds, reptiles, amphibia, and lungfish, playing a similar biological role as mammal IgG. Due to its phylogenetic distance, immune diversification and presence in the egg yolk, IgY provide a number of advantages in immunodiagnostic compared to IgG from mammals. Moreover, IgY production is in agreement with international efforts to reduce, refine and if possible, to replace animals in experimentation, contributing substantially in favor of animal welfare. This article presents an overview about structural and functional features, production and applications of IgY in immunodiagnostic, as well as the advantages of chicken antibodies use.

A imunoglobulina Y (IgY) é a classe de anticorpos de maior importância em aves, répteis, anfíbios e peixes pulmonados, desempenhando um papel semelhante a IgG de mamíferos. Devido a sua distância filogenética, mecanismos de diversificação imune e presença na gema do ovo, IgY proporciona uma série de vantagens em imunodiagnóstico, quando comparada a IgG de mamíferos. Além disso, esse método alternativo de produção de anticorpo está de acordo com os esforços internacionais para reduzir, refinar e, se possível, substituir animais em experimentação, contribuindo substancialmente a favor do bem-estar animal. Este artigo apresenta uma revisão sobre as características estruturais e funcionais da IgY, bem como os métodos de produção, vantagens e aplicações em imunodiagnóstico, além das vantagens da sua utilização.

Desenvolvimento de técnicas de imunoensaio para detecção de microcistina em amostras ambientais / Development of immunoassay techniques to detect microcystin in environmental samples

A contaminação da água para consumo humano por toxinas produzidas por cianobactérias é um problema de saúde pública e das autoridades em todo o mundo. Microcistina-LR (MCLR) é uma cianotoxina heptapeptídica cíclica que inibe as proteínas fosfatases PP1 E PP2A nos hepatócitos. Microcistinas são produzidas por diversos gêneros de cianobactérias e mais de 70 variações estruturais têm sido caracterizadas em florações naturais. Por serem haptenos, as microcistinas são incapazes de induzir uma resposta imune em animais. Conseqüentemente, foi necessário aplicar métodos de conjugação envolvendo a adição de uma proteína carreadora, mcKLH (cationized Keyhole Limpet Hemocyanin). Portanto, o objetivo inicial desta tese foi o de obter anticorpos monoclonal (em camundongos) e policlonal (em coelho) anti- MCLR. Com relação ao anticorpo monoclonal foram obtidos 9 hibridomas (k₂9, k₂10, k₃17, k₂48, k₂84, k₂90, k₂161, k₂226, k₂232), sendo que apenas 5 se mostraram estáveis (k₂9, k₃17, k₂48, k₂84, k₂232). Estes foram selecionados para serem isotipados, expandidos em líquido ascítico, purificados em coluna cromatográfica de proteína-A e titulados. Dentre estes cinco hibridomas secretores de anticorpos, o clone k₃17 foi o que melhor reconheceu (mais específico) a toxina MCLR. Os anticorpos do sobrenadante de meio de cultura do hibridoma e o fluido ascítico purificado foram identificados pelo ensaio ELISA (Enzyme Linked Immunosorbent Assay) previamente padronizado. Mesmo sensibilizando a placa de ELISA com diferentes antígenos, tais como MCLR-cBSA, MCLR, MCLR, MCRR, MCYR e MCLA, o clone 17 foi o que apresentou melhor linearidade frente às variantes de microcistina. Portanto, o clone 17 (isótipo IgG1) obtido é muito promissor e será usado para detecção de MCLR na água para consumo humano através do...

The contamination of drinking water by cyanobacterial toxins is a public health issue and a concern for water authorities throughout the world. Microcystin-LR (MCLR) is a hazardous cyclic heptapeptide cyanotoxin, which inhibits protein phosphatase PP1 and PP2A in hepatocytes. Microcystins are produced by several genera of cyanobacteria and presents more than 70 structural variations characterized in natural blooms. As haptens, microcystins are unable to invoke an immune response in animals. Consequently, the application of conjugation methods with an additional carrier protein, the KLH (Keyhole Limpet Hemocyanin) was necessary. The main objective of this study was to obtain monoclonal (in mice) and polyclonal (in rabbits) antibodies for reacting against MCLR. In what refers to monoclonal antibodies, 9 hybridomas (k₂9, k₂10, k₃17, k₂48, k₂84, k₂90, k₂161, k₂226, k₂232) were obtained; however only 5 were stables (k₂9, k₃17, k₂48, k₂84, k₂232). These were selected to be isotyped, expanded in ascitic fluid, purified by protein-A column chromatography and then, they were titrated. Out of these five antibody-secretor hybridomas, clone k₃17 was the best to recognize (more specific) the MCLR toxins. Antibodies in hybridoma cell culture supernatant and purified ascites fluid were identified by ELISA assay (Enzyme Linked Immunosorbent Assay) as prior standardized. Even when sensitizing ELISA plate with different antigens, as MCLR-cBSA, MCLR, MCLR, MCRR, MCYR and MCLA, clone 17 presented the best linearity against microcystin variants. Therefore, the obtained clone 17 (isotype IgG1) is a promising clone and shall be used for detecting MCLR in drinking water through the development of a competitive ELISA immunoassay kit. In what refers to the polyclonal antibody, MCLR-mcKLH was used as...

Polyclonal anti-intimin antibody: immunological characterization and its use in EPEC and EHEC diagnosis

Intimins are outer membrane proteins expressed by enteric bacterial pathogens capable of inducing intestinal attachment-and-effacement lesion (A/E). Through immunoblotting, immunofluorescence, flow citometry and immunogold we observed that the obtained polyclonal antibody against conserved intimin region recognizes the different intimin subtypes and suggests that it can be used as a tool for EPEC and EHEC detection. Besides, immuno-dot assay seems to be a possible alternative as a capture method.

EPEC e EHEC constituem um risco significativo para a saúde pública em diferentes partes do mundo. Ambas colonizam a mucosa intestinal e subvertem as funções celulares do epitélio intestinal ao produzirem uma lesão histopatológica característica, conhecida por lesão A/E (attaching-and-effacing), na qual a intimina é uma das proteínas envolvidas. A família das intiminas apresenta também uma região conservada, que compreende os aminoácidos de 388 a 667 (Int 388-667). O objetivo do presente trabalho foi a obtenção de um anticorpo policlonal contra a região conservada de intimina. A caracterização fenotípica das amostras de EPEC e EHEC utilizando este anticorpo permitiu observar-se a maneira variável que ele reconhece os diversos subtipos de intimina e sugere que ele seja uma ferramenta para detecção destes patógenos, sendo o ensaio de immuno-dot o método de captura de escolha.

Capture immunoassay for LT detection produced by enterotoxigenic Escherichia coli in bacterial isolates

A capture enzyme-linked immunosorbent assay (ELISA), which detects LT-I toxin produced by enterotoxigenic Escherichia coli strains, has beendeveloped. This capture assay was performed using the IgG enriched fraction of anti-LT-I antiserum and IgG2b anti-LT-I monoclonal antibody and allowed a clear distinction between E. coli LT-I - producing and non-producing strains. The estimated accuracy of the assay is 78% for sensitivity, 94% for specificity and 92% for efficiency. Thus, the capture immunoassayis a sensitive tool for detection of E. coli, which produces heat-labile enterotoxin, and is suitable for use in clinical laboratories and epidemiological surveys in developing world.

O objetivo do presente trabalho foi a padronização de um imunoensaio de captura para detecção de amostras de E. coli produtoras da toxina LT-I. Este ensaio de captura foi desenvolvido utilizando-se a fração enriquecida em IgG do anticorpo policlonal anti-LT e um anticorpo monoclonal caracterizado como IgG2b. Através deste método verificou-se uma clara distinção entre cepas de E. coli produtoras e não produtoras da toxina (p 0,0001), sendo a sensibilidade do método de 78%, a especificidade de 94% e a eficiência de 92%. Assim, o imunoensaio de captura mostrou-se como uma ferramenta sensível para a detecção de amostras de E. coli que produzem a enterotoxina termo-lábil, podendo ser aplicado em laboratórios clínicos e inquéritos epidemiológicos em paises em desenvolvimento.

Polyclonal anti-intimin antibody: immunological characterization and its use in EPEC and EHEC diagnosis

Intimins are outer membrane proteins expressed by enteric bacterial pathogens capable of inducing intestinal attachment-and-effacement lesion (A/E). Through immunoblotting, immunofluorescence, flow citometry and immunogold we observed that the obtained polyclonal antibody against conserved intimin region recognizes the different intimin subtypes and suggests that it can be used as a tool for EPEC and EHEC detection. Besides, immuno-dot assay seems to be a possible alternative as a capture method.

EPEC e EHEC constituem um risco significativo para a saúde pública em diferentes partes do mundo. Ambas colonizam a mucosa intestinal e subvertem as funções celulares do epitélio intestinal ao produzirem uma lesão histopatológica característica, conhecida por lesão A/E (attaching-and-effacing), na qual a intimina é uma das proteínas envolvidas. A família das intiminas apresenta também uma região conservada, que compreende os aminoácidos de 388 a 667 (Int 388-667). O objetivo do presente trabalho foi a obtenção de um anticorpo policlonal contra a região conservada de intimina. A caracterização fenotípica das amostras de EPEC e EHEC utilizando este anticorpo permitiu observar-se a maneira variável que ele reconhece os diversos subtipos de intimina e sugere que ele seja uma ferramenta para detecção destes patógenos, sendo o ensaio de immuno-dot o método de captura de escolha.

Capture immunoassay for LT detection produced by enterotoxigenic Escherichia coli in bacterial isolates

A capture enzyme-linked immunosorbent assay (ELISA), which detects LT-I toxin produced by enterotoxigenic Escherichia coli strains, has beendeveloped. This capture assay was performed using the IgG enriched fraction of anti-LT-I antiserum and IgG2b anti-LT-I monoclonal antibody and allowed a clear distinction between E. coli LT-I - producing and non-producing strains. The estimated accuracy of the assay is 78% for sensitivity, 94% for specificity and 92% for efficiency. Thus, the capture immunoassayis a sensitive tool for detection of E. coli, which produces heat-labile enterotoxin, and is suitable for use in clinical laboratories and epidemiological surveys in developing world.

O objetivo do presente trabalho foi a padronização de um imunoensaio de captura para detecção de amostras de E. coli produtoras da toxina LT-I. Este ensaio de captura foi desenvolvido utilizando-se a fração enriquecida em IgG do anticorpo policlonal anti-LT e um anticorpo monoclonal caracterizado como IgG2b. Através deste método verificou-se uma clara distinção entre cepas de E. coli produtoras e não produtoras da toxina (p 0,0001), sendo a sensibilidade do método de 78%, a especificidade de 94% e a eficiência de 92%. Assim, o imunoensaio de captura mostrou-se como uma ferramenta sensível para a detecção de amostras de E. coli que produzem a enterotoxina termo-lábil, podendo ser aplicado em laboratórios clínicos e inquéritos epidemiológicos em paises em desenvolvimento.