Desenvolvimento e avaliação de uma proteína quimérica recombinante para o diagnóstico e prognóstico das leishmanioses tegumentar e visceral / Development and evaluation of a recombinant chimeric protein for the diagnosis and prognosis of tegumentary and visceral leishmaniasis

RESUMO

As leishmanioses são doenças tropicais negligenciadas com alta endemicidade e que afetam milhares de pessoas no mundo. Sua infecção é causada por parasitos protozoários do gênero Leishmania. A diversidade biológica entre as espécies é quem permite determinar as manifestações clínicas, sendo elas na forma de leishmaniose visceral (LV) ou leishmaniose tegumentar (LT). Dentre estas manifestações, a LV é considerada a mais grave, devido sua alta letalidade e grande emergência em indivíduos com a infecção provocada pelo vírus da imunodeficiência humana (HIV). Atualmente, as medidas de controle e prevenção adotadas pela Organização Mundial da Saúde (OMS), baseiam-se em uma combinação de estratégias de intervenção contra a infecção, uma vez que o diagnóstico eficaz e precoce é indispensável para que se possa intervir com o tratamento adequado, diminuindo índices de mortalidade e a evolução de complicações clínicas. Entretanto, os testes sorológicos utilizados apresentam sensibilidade e especificidade prejudicadas em pacientes com leishmanioses e/ou coinfectados LV/HIV, devido a baixos ní-veis de anticorpos antileishmanial ou pela presença de doenças que causem reação cruzada, levando a resultados falso-positivos. A sensibilidade torna-se também variável em pacientes tratados, uma vez que a sorologia pode manter-se positiva por meses ou anos após o fim do tratamento e cura da doença. Buscando resolver tal problemática, a identificação de novos antígenos, por meio de análises de bioinformática associadas à imunoproteômica, tem permitido a detecção de novas proteínas com potencial aplicação diagnóstica. Em estudos anteriores, as proteínas hipotéticas LiHyT, LiHyD, LiHyV e LiHyP foram encontradas em espécies de Leishmania spp, e avaliadas em suas versões recombinantes por meio de ensaios de ELISA, obtendo resultados satisfatórios para a detecção da LV humana e canina. Com base nessas informações, o presente trabalho teve como objetivo desenvolver uma proteína quimera recombinante base-ada na predição de epítopos lineares específicos de células B das quatro proteínas antigênicas de L. infantum citadas e avaliar o potencial diagnóstico, assim como dos peptídeos individuais que a constituíram, frente à leishmaniose humana, bem como com a coinfecção com HIV, além de testar os antígenos como marcadores prognóstico após o tratamento da LV e LT. As sequências de aminoácidos das proteínas foram avaliadas e oito epítopos de células B foram preditos e utilizados na construção de uma nova proteína quimérica. A proteína foi expressa, purificada e avaliada como antígeno recombinante em ELISA para o diagnóstico de LV, LT, coinfecção LV/HIV e prognóstico em amostras de pacientes tratados de LV e LT. Os epítopos de células B usados na construção da quimera foram sintetizados e também testados em ELISA frente às mesmas amostras, assim como um extrato antigênico solúvel de Leishmania braziliensis (SLA). Os resultados mostraram que a proteína quimera apresentou sensibilidade e especificidade de 100% para diagnosticar a LV, LT e LV/HIV, enquanto os peptídeos sintéticos apresentaram sensibilidade variando entre eles de 9,1% a 90,9% para amostras de LT e 76,8% a 99,2% para amostras de LV e LV/HIV, já os valores de especificidade atingiram 98,3% a 99,1% para LT e 67,1% a 95,7% para LV e LV/HIV. O SLA apresentou sensibilidade e especificidade de 18,2% e 98,3% para LT, e 56,8% a 69,5% para amostras de LV e LV/HIV, respectivamente. Uma avaliação prognóstica preliminar mostrou ainda que os anticorpos anti-quimera diminuíram em níveis significativos, quando comparada a reatividade sorológica antes e seis meses após o tratamento, sugerindo um possível papel prognóstico da quimera para as leishmanioses. O presente estudo, mostrou-se eficaz na construção e avaliação de novos candidatos, que demonstram ter um bom desempenho na detecção diagnóstica e prognóstica para as leishmanioses e dos casos de coinfecção LV/HIV.

ABSTRACT

Leishmaniasis are neglected tropical diseases with high endemicity that affect thousands of people in the world. Infection is caused by protozoan parasites of the genus Leishmania. The biological diversity between species is what allows determining the clinical manifestations, either in the form of visceral leishmaniasis (VL) or tegumentary leishmaniasis (TL). Among these clinical manifestations, VL is considered the most serious, due to its high lethality and great emergence in individuals with infection caused by the human immunodeficiency virus (HIV). Currently, the control and prevention measures adopted by the World Health Organiza-tion (WHO) are based on a combination of intervention strategies against the infection, since an effective and early diagnosis is essential to intervene with the appropriate treatment, decrea-sing mortality rates and evolution of clinical complications. However, the serological tests used show impaired sensitivity and specificity in patients with leishmaniasis and/or coinfected with VL/HIV, due to low levels of anti-leishmanial antibodies or the presence of diseases that cause cross-reaction, leading to false-positive results. The sensitivity also becomes variable in treated patients, since the serology can remain positive for months or years after the end of the trea-tment and cure of the disease. Seeking to solve this problem, the identification of new antigens, through bioinformatic analysis associated with immunoproteomic, has allowed the detection of new proteins with potential diagnostic application. In previous studies, the hypothetical proteins LiHyT, LiHyD, LiHyV and LiHyP were found in species of Leishmania spp, and evaluated in their recombinant versions through ELISA assays, and satisfactory results were obtained for the detection of human and canine VL. Based on this information, the present work aimed to develop a recombinant chimera protein through on the prediction of specific linear epitopes of B cells derived from these four antigenic proteins of L. infantum and to evaluate its diagnostic potential, as well as the individual peptides that constitute it, against human leishmaniasis, as well as co-infection with HIV, in addition to testing them as possible prognostic markers of patients after VL and TL treatment. The amino acid sequences of the proteins were evaluated and eight B cell epitopes were predicted and used in the construction of a new chimeric protein. The protein was expressed, purified and evaluated as a recombinant antigen in ELISA for the diagnosis of VL, TL, VL/HIV co-infection and prognosis in samples from patients treated for VL and TL. The B cell epitopes used in the construction of the chimera were synthesized and also tested in ELISA against the same samples, as well as a soluble Leishmania braziliensis antigenic extract (SLA). The results showed that the chimera protein apresented sensitivity and specificity of 100% for diagnosing VL, TL and VL/HIV, while the synthetic peptides showed sensitivity ranging from 9.1% to 90.9% for TL samples and 76.8 % to 99.2% for VL and VL/HIV samples, while the specificity values reached from 98.3% to 99.1% for TL and 67.1% to 95.7% for VL and VL/HIV. The SLA showed sensitivity and specificity of 18.2% and 98.3% for TL, and 56.8% to 69.5% for VL and VL/HIV samples, respectively. A preliminary prog-nostic evaluation also showed that anti-chimera antibodies significantly decreased when com-pared to serological reactivity before and six months after treatment, suggesting a possible prognostic role of the antigen for leishmaniasis. The present study proved to be effective in the construction and evaluation of new candidates, who demonstrate good performance in diagnos-tic and prognostic detection for leishmaniasis and VL/HIV co-infection.