Duffy blood group (Fya & Fyb) analysis using surface plasmon resonance.

The most widely known blood groups, ABO and RhD, have been extensively observed as having strong antibody-antigen interactions during blood typing. However, not all interactions show the same binding affinity. The Duffy blood group system, where Fya and Fyb antigens are the most clinically significant, are only available with an IgG antibody structure, and display weak binding interactions. While current blood typing techniques are well established, methods for quantifying the binding strength are more limited. Surface Plasmon Resonance (SPR) provides avenues for developing more robust detection methods, and serve as a sensitive quantification technique by itself. This study tested SPR for the detection of weaker antibody-antigen interactions using the Duffy blood groups, Fya and Fyb, as a model. This study shows a minimum threshold of antibody concentration is required for successful detection. Some instances of detection were successful using concentrated commercial anti-Fya and anti-Fyb solution during the incubation stage. However, these results were not fully reproducible. We found that a significant dissociation of the Duffy antigen-antibody complex occurs over time. A combination of factors affects the detection of the Duffy antigens using SPR; these include antibody concentration, antigen expression, and antigen structure. This results in weak, unstable and reversible antibody-antigen interactions which are currently limiting accurate and reproducible detection by SPR. Despite these issues, detection of Duffy antigens Fya and Fyb was demonstrated using SPR; however, further development is required for SPR to become a robust clinical blood typing technique.

A Novel Erythrocyte Binding Protein of Plasmodium vivax Suggests an Alternate Invasion Pathway into Duffy-Positive Reticulocytes.

UNLABELLED: Erythrocyte invasion by malaria parasites is essential for blood-stage development and an important determinant of host range. In Plasmodium vivax, the interaction between the Duffy binding protein (DBP) and its cognate receptor, the Duffy antigen receptor for chemokines (DARC), on human erythrocytes is central to blood-stage infection. Contrary to this established pathway of invasion, there is growing evidence of P. vivax infections occurring in Duffy blood group-negative individuals, suggesting that the parasite might have gained an alternative pathway to infect this group of individuals. Supporting this concept, a second distinct erythrocyte binding protein (EBP2), representing a new member of the DBP family, was discovered in P. vivax and may be the ligand in an alternate invasion pathway. Our study characterizes this novel ligand and determines its potential role in reticulocyte invasion by P. vivax merozoites. EBP2 binds preferentially to young (CD71(high)) Duffy-positive (Fy(+)) reticulocytes and has minimal binding capacity for Duffy-negative reticulocytes. Importantly, EBP2 is antigenically distinct from DBP and cannot be functionally inhibited by anti-DBP antibodies. Consequently, our results do not support EBP2 as a ligand for invasion of Duffy-negative blood cells, but instead, EBP2 may represent a novel ligand for an alternate invasion pathway of Duffy-positive reticulocytes. IMPORTANCE: For decades, P. vivax infections in humans have been defined by a unique requirement for the interaction between the Duffy binding protein ligand of the parasite and the Duffy blood group antigen receptor (DARC). Recent reports of P. vivax infections in Duffy-negative individuals challenge this paradigm and suggest an alternate pathway of infection, potentially using the recently discovered EBP2. However, we demonstrate that EBP2 host cell specificity is more restricted than DBP binding and that EBP2 binds preferentially to Duffy-positive, young reticulocytes. This finding indicates that this DBP paralog does mediate a Duffy-independent pathway of infection.

A New Method for Analyzing the Duffy Blood Group Genotype by TaqMan Minor Groove Binding Probes.

BACKGROUND: Duffy blood group genotyping is useful to ensure transfusion safety and determine the association of Duffy blood group polymorphism with diseases, and therefore has its clinical significance. In order to improve the existing methods for genotyping of Duffy blood group, which normally require post-PCR manipulation, a new method was developed by using 5'-nuclease assay (NA) with TaqMan minor groove binding (MGB) probes. METHODS: Primers and TaqMan-MGB probes were designed and synthesized to genotype FY*A and FY*B alleles at Duffy blood group locus on a real-time PCR platform. A total of 120 samples were genotyped by using the new 5'-NA and conventional polymerase chain reaction with allele-specific primers (PCR-ASP). The results obtained by the two methods were compared. RESULTS: There was a complete concordance of results for all samples genotyped by 5'-NA and PCR-ASP. The retesting results of 5'-NA were consistent with those of the initial testing. The detection limit of 5'-NA was determined as 100 pg per reaction. The FY*A and FY*B allelic frequencies were 93.3% and 6.7% respectively in the Chinese Han population in Dalian. CONCLUSIONS: The 5'-NA for genotyping of Duffy blood group is simple, rapid, reliable, reproducible, sensitive, and high-throughput and is superior to PCR-ASP used in routine genotyping.

Absence of multiple atypical chemokine binders (ACBs) and the presence of VEGF and MMP-9 predict axillary lymph node metastasis in early breast carcinomas.

The aim of this study was to determine the frequency of axillary lymph node (ALN) metastasis of early breast cancers by evaluating the status of DARC, D6 and CCX-CKR and the levels of VEGF and MMP-9. The status of DARC, D6 and CCX-CKR and the levels VEGF and MMP-9 were evaluated in ALN- (n = 130) and ALN + (n = 88) patients with T1 breast cancer by immunohistochemical staining. For ALN, likelihood ratio χ (2)-tests were used for univariate analysis and logistic regression for multivariate analysis. Univariate analysis identified the nuclear grade, VEGF and MMP-9 expression and absence of DARC, D6 and CCX-CKR as predictors of ALN involvement. When combining the three receptors (DARC, D6 and CCX-CKR) together, tumors with multiple absence (multi-absence, any two or three loss) had a higher likelihood of being ALN positive than non-multi-absence (coexpression of any two or three) tumors (56.2 vs. 27.9 %, P < 0.001). The final multivariate logistic regression revealed nuclear grade, VEGF, MMP-9 and non-multi-absence versus multi-absence to be independent predictors of ALN involvement; the odds ratio (OR) and 95 % CI for non-multi-absence tumors versus multi-absence were 0.469 (0.233-0.943). Multi-absence was also associated with the involvement of four or more lymph nodes among ALN + tumors. Moreover, tumors with multi-absence had higher VEGF (78.1 vs. 50.0 %, P < 0.001) and MMP-9 (81.3 vs. 36.1 %, P < 0.001) expression than non-multi-absence tumors. Our data highlight that the absence of DARC, D6 and CCX-CKR in combination, which is associated with higher VEGF and MMP-9 expression, predicts the presence and extent of ALN metastasis in breast cancer.

Influência de polimorfismos do receptor DARC (antígeno Duffy /receptor para quimiocinas) e do HLA (antígeno leucocitário humano) classe II na resposta imune humoral à Duffy binding protein do Plasmodium vivax / Influence of the DARC receptor polymorphisms (Duffy antigen / receptor for chemokines), and HLA (human leukocyte antigen) class II in the humoral immune response to the Duffy binding protein of Plasmodium vivax

A Duffy binding protein do Plasmodium vivax (PvDBP) é uma proteína essencial para o processo de invasão do Plasmodium vivax em eritrócitos humanos Duffy/DARC positivos, sendo consequentemente uma forte candidata à vacina antimalárica. Apesar disso, estudos desenvolvidos pelo nosso grupo de pesquisa mostraram que a maioria dos indivíduos expostos à malária na Amazônia brasileira não desenvolvem anticorpos anti-PvDBP. Isto pode estar relacionado tanto a características do parasito quanto do hospedeiro vertebrado. Entre as características do parasito estão a baixa imunogenicidade da PvDBP ao sistema imune e o alto polimorfismo na região do ligante (região II). Entretanto, estas características do parasito não explicam o fato de que a maioria dos indivíduos expostos a diferentes variantes do parasito,por um longo período de tempo, não desenvolvem anticorpos bloqueadores da interação ligante-receptor.Diante disso, faz-se necessário avaliar características do hospedeiro vertebrado que poderiam influenciar nessa baixa resposta de anticorpos. Portanto, o presente trabalho teve como objetivo avaliar a influência de polimorfismos do receptor DARC e do HLA classe II (antígeno leucocitário humano) na resposta imune anti-PvDBP. O estudo foi do tipo coorte aberta de base populacional realizado em área de assentamento agrícola da Amazônia brasileira onde os indivíduos foram acompanhados por cerca de 12 meses. A abordagem metodológica envolveu: (i) genotipar o receptor Duffy/DARC (Real time PCR) e o HLA de classe II (locis HLA-DRB1, HLA-DQB1 e HLA-DQA1, por PCR-SSO) na população estudada (n=620); (ii)realizar ensaios sorológicos, convencionais (ELISA) e funcionais (bloqueio da interação DBPII-DARC) no plasma dos indivíduos estudados...

Os resultados mostram que, na área estudada, o genótipo de DARC mais frequente foi FY*A/FY*B, o que foi consistente com o que tem sido descrito para as populações residentes na Amazônia brasileira. Em relação à resposta de anticorpos, nenhuma associação significativa foi encontrada entre os genótipos de DARC e as respostas de anticorpos IgG no ELISA (região II ou regiões II-IV da PVDBP). Contudo, a resposta de anticorpos que inibem a interação ligante (DBPII) -receptor (DARC) foi significativamente mais frequente em indivíduos heterozigotos carreadores de um alelo DARC positivo (genótipos FY*A/FY*BES e FY*B/FY*BES). Em geral, a distribuição de frequência dosalelos de HLA classe II na população estudada corrobora com as frequências já descritas em estudos anteriores realizados no Brasil e na América Latina. De interesse, o estudo permitiu identificar 11 alelos de HLA classe II associados positivamente com a resposta de anticorpos anti-PvDBP detectados no ELISA,com destaque para os alelos DQA1*01:03 e HLA-DRB1*02:02. Por outro lado, o estudo permitiu identificar 4 alelos associados negativamente com a resposta de anticorpos. Além disso, quatro alelos - HLADQA1*02:01,HLA-DRB1*07:01, HLA-DQB1*02:02 e HLA-DQA1*02:01 - parecem influenciar positivamente na resposta de anticorpos inibitórios da interação DBPII-DARC, enquanto que o alelo HLA-DRB1*16:02 influenciou negativamente nesta resposta. Estes achados são de grande importância, pois, em áreas hiperendêmicas de malária, a resposta de anticorpos inibitórios tem sido associada com proteção clínica.Em conjunto, os resultados do presente estudo permitiram demonstrar, pela primeira vez, que polimorfismos do receptor DARC e do HLA classe II podem influenciar na resposta imune protetora contra a PvDBP...

Influência de polimorfismos do receptor DARC (antígeno Duffy /receptor para quimiocinas) e do HLA (antígeno leucocitário humano) classe II na resposta imune humoral à Duffy binding protein do Plasmodium vivax

A Duffy binding protein do Plasmodium vivax (PvDBP) é uma proteína essencial para o processo de invasão do Plasmodium vivax em eritrócitos humanos Duffy/DARC positivos, sendo consequentemente uma forte candidata à vacina antimalárica. Apesar disso, estudos desenvolvidos pelo nosso grupo de pesquisa mostraram que a maioria dos indivíduos expostos à malária na Amazônia brasileira não desenvolvem anticorpos anti-PvDBP. Isto pode estar relacionado tanto a características do parasito quanto do hospedeiro vertebrado. Entre as características do parasito estão a baixa imunogenicidade da PvDBP ao sistema imune e o alto polimorfismo na região do ligante (região II). Entretanto, estas características do parasito não explicam o fato de que a maioria dos indivíduos expostos a diferentes variantes do parasito,por um longo período de tempo, não desenvolvem anticorpos bloqueadores da interação ligante-receptor.Diante disso, faz-se necessário avaliar características do hospedeiro vertebrado que poderiam influenciar nessa baixa resposta de anticorpos. Portanto, o presente trabalho teve como objetivo avaliar a influência de polimorfismos do receptor DARC e do HLA classe II (antígeno leucocitário humano) na resposta imune anti-PvDBP. O estudo foi do tipo coorte aberta de base populacional realizado em área de assentamento agrícola da Amazônia brasileira onde os indivíduos foram acompanhados por cerca de 12 meses. A abordagem metodológica envolveu: (i) genotipar o receptor Duffy/DARC (Real time PCR) e o HLA de classe II (locis HLA-DRB1, HLA-DQB1 e HLA-DQA1, por PCR-SSO) na população estudada (n=620); (ii)realizar ensaios sorológicos, convencionais (ELISA) e funcionais (bloqueio da interação DBPII-DARC) no plasma dos indivíduos estudados.

Os resultados mostram que, na área estudada, o genótipo de DARC mais frequente foi FY*A/FY*B, o que foi consistente com o que tem sido descrito para as populações residentes na Amazônia brasileira. Em relação à resposta de anticorpos, nenhuma associação significativa foi encontrada entre os genótipos de DARC e as respostas de anticorpos IgG no ELISA (região II ou regiões II-IV da PVDBP). Contudo, a resposta de anticorpos que inibem a interação ligante (DBPII) -receptor (DARC) foi significativamente mais frequente em indivíduos heterozigotos carreadores de um alelo DARC positivo (genótipos FY*A/FY*BES e FY*B/FY*BES). Em geral, a distribuição de frequência dosalelos de HLA classe II na população estudada corrobora com as frequências já descritas em estudos anteriores realizados no Brasil e na América Latina. De interesse, o estudo permitiu identificar 11 alelos de HLA classe II associados positivamente com a resposta de anticorpos anti-PvDBP detectados no ELISA,com destaque para os alelos DQA1*01:03 e HLA-DRB1*02:02. Por outro lado, o estudo permitiu identificar 4 alelos associados negativamente com a resposta de anticorpos. Além disso, quatro alelos - HLADQA1*02:01,HLA-DRB1*07:01, HLA-DQB1*02:02 e HLA-DQA1*02:01 - parecem influenciar positivamente na resposta de anticorpos inibitórios da interação DBPII-DARC, enquanto que o alelo HLA-DRB1*16:02 influenciou negativamente nesta resposta. Estes achados são de grande importância, pois, em áreas hiperendêmicas de malária, a resposta de anticorpos inibitórios tem sido associada com proteção clínica.Em conjunto, os resultados do presente estudo permitiram demonstrar, pela primeira vez, que polimorfismos do receptor DARC e do HLA classe II podem influenciar na resposta imune protetora contra a PvDBP.

Estudo de base populacional em um assentamento agrícola da Amazônia brasileira: Influência genética do antígeno Duffy/receptor de quimiocinas (DARC) na resposta imune específica contra o Plasmodium vivax / Population-based study in an agricultural settlement in the Brazilian Amazon: Genetic influence of the Duffy antigen / receptor for chemokines (DARC) in the specific immune response against Plasmodium vivax

A Duffy binding protein do Plasmodium vivax (PvDBP) e seu receptor na superfície dos eritrócitos, o antígeno Duffy/receptor para quimiocinas (DARC), estão envolvidos na principal via de invasão utilizada pelo P. vivax. No presente trabalho, realizou-se por um estudo do tipo coorte aberta, em área de assentamento agrícola da Amazônia brasileira, para avaliar a influência do receptor DARC na infecção e resposta imune ao P. vivax. Para isso, foi realizada a genotipagem do antígeno DARC através da técnica de PCR em tempo real. A pesquisa de anticorpos específicos foi realizada pela sorologia convencional (ELISA) e, por um ensaio funcional que avalia anticopos inibitórios da interação ligante-receptor. Entre os 690 indivíduos estudados, o genótipo FY*A/FY*B foi o mais frequente, consistente com a heterogeneidade étnica das populações que vivem na Amazônia brasileira. Na área estudada, não foi possível identificar associação entre a expressão DARC e a susceptibilidade a infecção pelo P. vivax. Em relação à resposta de anticorpos, nenhuma associação foi encontrada entre os genótipos de DARC e anticorpos IgG anti-PvDBP e anti-MSP119 (outra proteína do P. vivax), ambos detectados pela sorologia convencional (ELISA). Contudo, a resposta de anticorpos inibitórios foi significativamente mais frequente em indivíduos heterozigotos carreadores de um alelo DARC-negativo (genótipos FY*A/FY*BES eFY*B/FY*BES). Por último, a resposta de anticorpos inibitórios se manteve estável durante todo o período estudado (12 meses). Em conjunto, estes resultados demonstraram, pela primeira vez, que a expressão do receptor DARC pode influenciar na resposta imune inibitória contra a PvDBP.

Estudo de base populacional em um assentamento agrícola da Amazônia brasileira: Influência genética do antígeno Duffy/receptor de quimiocinas (DARC) na resposta imune específica contra o Plasmodium vivax

A Duffy binding protein do Plasmodium vivax (PvDBP) e seu receptor na superfície dos eritrócitos, o antígeno Duffy/receptor para quimiocinas (DARC), estão envolvidos na principal via de invasão utilizada pelo P. vivax. No presente trabalho, realizou-se por um estudo do tipo coorte aberta, em área de assentamento agrícola da Amazônia brasileira, para avaliar a influência do receptor DARC na infecção e resposta imune ao P. vivax. Para isso, foi realizada a genotipagem do antígeno DARC através da técnica de PCR em tempo real. A pesquisa de anticorpos específicos foi realizada pela sorologia convencional (ELISA) e, por um ensaio funcional que avalia anticopos inibitórios da interação ligante-receptor. Entre os 690 indivíduos estudados, o genótipo FY*A/FY*B foi o mais frequente, consistente com a heterogeneidade étnica das populações que vivem na Amazônia brasileira. Na área estudada, não foi possível identificar associação entre a expressão DARC e a susceptibilidade a infecção pelo P. vivax. Em relação à resposta de anticorpos, nenhuma associação foi encontrada entre os genótipos de DARC e anticorpos IgG anti-PvDBP e anti-MSP119 (outra proteína do P. vivax), ambos detectados pela sorologia convencional (ELISA). Contudo, a resposta de anticorpos inibitórios foi significativamente mais frequente em indivíduos heterozigotos carreadores de um alelo DARC-negativo (genótipos FY*A/FY*BES eFY*B/FY*BES). Por último, a resposta de anticorpos inibitórios se manteve estável durante todo o período estudado (12 meses). Em conjunto, estes resultados demonstraram, pela primeira vez, que a expressão do receptor DARC pode influenciar na resposta imune inibitória contra a PvDBP

Duffy negative antigen is no longer a barrier to Plasmodium vivax--molecular evidences from the African West Coast (Angola and Equatorial Guinea).

BACKGROUND: Plasmodium vivax shows a small prevalence in West and Central Africa due to the high prevalence of Duffy negative people. However, Duffy negative individuals infected with P. vivax have been reported in areas of high prevalence of Duffy positive people who may serve as supply of P. vivax strains able to invade Duffy negative erythrocytes. We investigated the presence of P. vivax in two West African countries, using blood samples and mosquitoes collected during two on-going studies. METHODOLOGY/FINDINGS: Blood samples from a total of 995 individuals were collected in seven villages in Angola and Equatorial Guinea, and 820 Anopheles mosquitoes were collected in Equatorial Guinea. Identification of the Plasmodium species was achieved by nested PCR amplification of the small-subunit rRNA genes; P. vivax was further characterized by csp gene analysis. Positive P. vivax-human isolates were genotyped for the Duffy blood group through the analysis of the DARC gene. Fifteen Duffy-negative individuals, 8 from Equatorial Guinea (out of 97) and 7 from Angola (out of 898), were infected with two different strains of P. vivax (VK210 and VK247). CONCLUSIONS: In this study we demonstrated that P. vivax infections were found both in humans and mosquitoes, which means that active transmission is occurring. Given the high prevalence of infection in mosquitoes, we may speculate that this hypnozoite-forming species at liver may not be detected by the peripheral blood samples analysis. Also, this is the first report of Duffy negative individuals infected with two different strains of P. vivax (VK247 and classic strains) in Angola and Equatorial Guinea. This finding reinforces the idea that this parasite is able to use receptors other than Duffy to invade erythrocytes, which may have an enormous impact in P. vivax current distribution.

Analysis of recombinant Duffy protein-linked N-glycans using lectins and glycosidases.

Duffy antigen is a glycosylated blood group protein acting as a malarial and chemokine receptor. Using glycosylation mutants we have previously demonstrated, that all three potential glycosylation sites of the Duffy antigen are occupied by N-linked oligosaccharide chains. In this study, wild-type Duffy glycoprotein and three mutants, each containing a single N-glycan, were used to characterize the oligosaccharide chains by lectin blotting and endoglycosidase digestion. The positive reaction of all the recombinant Duffy forms with Datura stramonium and Sambucus nigra lectins showed that each Duffy N-linked glycan contains Galbeta1-4GlcNAc units terminated by (alpha2-6)-linked sialic acid residues, typical of complex oligosaccharides. The reactivity with Aleuria aurantia and Lens culinaris lectins suggested the presence of (alpha1-6)-linked fucose at the N-glycan chitobiose core. The failure of the Galanthus nivalis and Canavalia ensiformis lectins to bind to any of the Duffy mutants or to the wild-type antigen indicated that none of the three Duffy N-glycosylation sites carries detectable levels of high-mannose oligosaccharide chains. Digestion of Duffy samples with peptide N-glycosidase F and endoglycosidase H confirmed the presence of N-linked complex oligosaccharides. Our results indicate that Duffy antigen N-glycans are mostly core-fucosylated complex type oligosaccharides rich in N-acetyllactosamine and terminated by (alpha2-6)-linked sialic acid residues.