بهداشت و بیماری‌های عفونی دام

بهداشت و بیماری‌های عفونی دام

طراحی سازه کاندید واکسن برای سویه های آیمریای طیور ایران با استفاده از روش های ایمونوانفورماتیک

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان
زهرا اسدالهی 1
مهدی عرب حسن آبادی 2
مجید محمدصادق 3
1 استادیار گروه پاتوبیولوژی، دانشکده دامپزشکی، دانشگاه لرستان، خرم آباد، ایران
2 دانش آموخته دکترای عمومی دامپزشکی، دانشگاه آزاد واحد گرمسار، گرمسار، ایران
3 دانشیار گروه علوم درمانگاهی، دانشکده دامپزشکی، دانشگاه آزاد اسلامی واحد گرمسار
10.22034/jahid.2024.710977
چکیده
کوکسیدیوز طیور توسط گونه های مختلف آیمریا ایجاد می گردد، این انگل تک یاخته ای متعلق به شاخه اپی کمپلکسا می باشد. این بیماری یکی از بیماری های رایج در طیور می باشد که در سراسر جهان ضررهای اقتصادی عمده ای را به بار می آورد.. با توجه به ایجاد ضرر و زیان اقتصادی در صنعت طیور و پیشگیری از بروز مقاومت شیمیایی، تحقیقات به سمت رویکردهای جایگزین مانند روش های ایمونولوژیک سوق داده شده است. تهیه واکسن روشی جایگزین است که در آن انتخاب یک پروتئین مناسب با قدرت القای ایمنی بالا یک پیش نیاز است. علاوه بر این، طبق مطالعات، استفاده از بیش از یک پروتئین می تواند القای ایمنی و تولید آنتی بادی را بهتر افزایش دهد. انتخاب اپی توپ های ایمونوژنیک از پروتئین های منتخب و چسباندن آنها با یک پیوند دهنده مناسب یکی از رویکردهای جدید در طراحی واکسن است. روش کار: با توجه به اینکه هر دو پروتئین IMP-1 و AMA-1 ایمریا قبلاً به عنوان آنتی ژن های ایمنی زا قوی شناخته شده اند، در این مطالعه اپی توپ های ایمونوژنیک این پروتئین ها را با روش های ایمونو انفورماتیک پیشگویی گردید. در بین اپی توپ های پیشنهاد شده، اپی توپ هایی که با ابزارهای بیوانفورماتیک متعدد تایید شدند، استفاده شد
. یافته‌ها: با اتصال اپی‌توپ‌های انتخابی و اتصال آن‌ها با لینکرهای مناسب، ساختار پلی‌توپیکی طراحی شد.
نتیجه‌گیری: با استفاده از ابزارهای ایمونو انفورماتیک، اپی توپ های دو ژن AMA-1 و IMP-1 از سویه‌های انگل ایمریا ترکیب شده و به‌عنوان کاندیدای واکسن قوی پیش‌بینی شد.
کلیدواژه‌ها
AMA-1
IMP-1
ایمریا
طیور
طراحی واکسن
ایران
موضوعات

عنوان مقاله English

Designing a candidate vaccine structure for Eimeria pathogenic species of poultry using immunoinformatics methods

نویسندگان English

Zahra Asadollah 1
Mehdi Arab Hasan Abadi 2
Majid Mohammad Sadegh 3
1 Assistant professor of Department of Pathobiology, Faculty of Veterinary Medicine, Lorestan University, Khorramabad, Iran
2 Garmsar Azad University, Garmsar, Iran
3 Department of Clinical Sciences, Faculty of Veterinary Medicine, Garmsar Azad University, Garmsar, Iran
چکیده English

Background and Aim: Coccidiosis is caused by various species of Eimeria, a protozoan parasite belonging to the phylum Epicomplexa.This disease is one of the common diseases in poultry that causes major economic losses all over the world. Due to the experience of economic loss in production and prevention of the disease and occurrence of chemical resistance, researches have been shifted toward alternative approaches such as immunologic methods. Vaccine preparation is an alternative way in which choosing an appropriate protein with high immune induction potency is a prerequisite. In addition according to studies, using more than one protein could better enhance the immune induction and antibody production. Choosing immunogenic epitopes from selected proteins and adjoining them with a suitable linker is one of the novel approaches in vaccine design.
Materials and Methods: Based on the fact that both IMP-1 and AMA-1 proteins of Eimeria were previously recognized as potent immunogenic antigens, we predicted the immunogenic epitopes of these proteins by immunoinformatic methods. Among studied epitopes, those that were met by multiple bioinformatics tools were used.
Results: Finally, the polytopic construction was designed by assembling the selected epitopes and connecting thoseusing suitable linkers.
Conclusion: Using immunoinformatic tools, we predicted the characteristics of two genes of Eimeria strains as fused potent vaccine candidates namely, AMA-1 and IMP-1.

کلیدواژه‌ها English

AMA-1
IMP-1
Eimeria
Poultry
vaccine design
Iran
  1. G. R. Razmi and G. A. Kalideri, “Prevalence of subclinical coccidiosis in broiler-chicken farms in the municipality of Mashhad, Khorasan, Iran,” Preventive Veterinary Medicine, vol. 44, no. 3-4, pp. 247–253, 2000.
  2. A. Nematollahi, G. Moghaddam, and R. FarshbafPourabad, “Prevalence of Eimeria species amon broiler chicks in Tabriz, Northwest of Iran,” Munis
    Entamology Zoology, vol. 4, no. 1, pp. 53–58, 2009.
  3. M. M. Hadipour, A. Olyaie, M. Naderi, F. Azad, and O. Nekouie, “Prevalence of Eimeria species in scavenging native chickens of Shiraz, Iran,” African Journal of Microbiology Research, vol. 5, no. 20, pp. 3296–3299, 2011.
  4. G. Gari, G. Tilahun, and P. Dorchies, “Study on poultry coccidiosis in Tiyo District, Arsi Zone, Ethiopia,” International Journal of Poultry Science, vol. 7, no. 3, pp. 251–256, 2008.
  5. A. Gy¨orke, L. Pop, and V. Cozma, “Prevalence and distribution of Eimeria species in broiler chicken farms of different capacities,” Parasite, vol. 20, no. 1, article 52, 2013.
  6. M. Q. Al-Natour, M. M. Suleiman, and M. N. AboShehada, “Flock-level prevalence of Eimeria species among broiler chicks in northern Jordan,” Preventive Veterinary Medicine, vol. 53, no. 4, pp. 305–310, 2002.
  7. Allen, PC and Fetterer, RH (2002). Recent advances in biology and immunobiology of Eimeria species and in diagnosis and control of infection with these coccidian parasites of poultry. Clin. Microbiol. Rev., 15: 58-65.
  8. Williams, RB (2002). Anticoccidial vaccines for broiler chickens: pathways to success. Avian Pathol., 31: 317-353.
  9. Alarcon JB, Waine GW, McManus DP (1999) DNA vaccines: technology and application as anti-parasite and anti-microbial agents. Adv Parasitol 42:343–410.
  10. Kundu K, Garg R, Kumar S, Mandal M, Tomley FM, Blake DP, Banerjee PS (2017) Humoral and cytokine response elicited during immunisation with recombinant immune mapped protein-1 (EtIMP-1) and oocysts of Eimeria tenella. Vet Parasitol 244:44–53.
  11. Ma C, Li G, Chen W, Jia Z, Yang X, Pan X, Ma D. Eimeria tenella: IMP1 protein delivered by Lactococcus lactis induces immune responses against homologous challenge in chickens. Vet Parasitol. 2021 Jan;289:109320. doi: 10.1016/j.vetpar.2020.109320. Epub 2020 Nov 16. PMID: 33248421.
  12. Bargieri DY, Andenmatten N, Lagal V, Thiberge S, Whitelaw JA, Tardieux I, et al. Apical membrane antigen 1 mediates apicomplexan parasite attachment but is dispensable for host cell invasion. Nat Commun. 2013;4:255.
  13. Tyler JS, Treeck M, Boothroyd JC. Focus on the ringleader: the role of AMA1 in apicomplexan invasion and replication. Trends Parasitol. 2011;27:410–20.
  14. Adhikari UK, Rahman MM. Overlapping CD8 + and CD4 + T-cell epitopes identification for the progression of epitope-based peptide vaccine from nucleocapsid and glycoprotein of emerging Rift Valley fever virus using immunoinformatics approach. Infect. Genet. Evol. 2017;56:75–91.
  15. Pandey RK, Bhatt TK, Prajapati VK. Novel immunoinformatics approaches to design multi-epitope subunit vaccine for malaria by investigating anopheles salivary protein. Sci. Rep. 2018;8:1–11.
  16. Soutter, F., Werling, D., Tomley, F. M. & Blake, D. P. Poultry coccidiosis: Design and interpretation of vaccine studies. Front. Vet. Sci. 7, 1–12 (2020).
  17. Jenkins, M. C. Progress on developing a recombinant coccidiosis vaccine. Int. J. Parasitol. 28, 1111–1119 (1998).
  18. Turk, D. E. The anatomy of the avian digestive tract as related to feed utilization. Poult. Sci. 61, 1225– 1244 (1982).
  19. Dar, H. A. et al. Immunoinformatics-aided design and evaluation of a potential multi-epitope vaccine against klebsiella pneumoniae. Vaccines 7, 1–17
    (2019).
  20. Pandey, R. K., Bhatt, T. K. & Prajapati, V. K. Novel immunoinformatics approaches to design multi-epitope subunit vaccine for malaria by investigating anopheles salivary protein. Sci. Rep. 8, 1–11 (2018).
  21. Jacob, C. O., Leitner, M., Zamir, A., Salomon, D. & Arnon, R. Priming immunization against cholera toxin and E. coli heat-labile toxin by a cholera toxin short peptide-beta-galactosidase hybrid synthesized in E. coli. EMBO J. 4, 3339–3343 (1985).
  22. Pastor-Fernández, I. et al. Vaccination with transgenic Eimeria tenella expressing Eimeria maxima AMA1 and IMP1 confers partialprotection against high-level E. maxima challenge in a broiler model of coccidiosis. Parasites Vectors 13 (2020).
  23. Valdivia-Olarte, H. et al. Design of a predicted MHC restricted short peptide immunodiagnostic and vaccine candidate for Fowl adenovirus C in chicken infection. Bioinformation 11, 460–465 (2015).
  24. Samad, A. et al. Designing a multi-epitope vaccine against SARS-CoV-2: An immunoinformatics approach. J. Biomol. Struct. Dyn. https://doi.org/10.1080/07391102.2020.1792347 (2020).
  25. Song, X., Xu, L., Yan, R., Huang, X. & Li, X. Construction of Eimeria tenella multi-epitope DNA vaccines and their protective efficacies against experimental infection. Vet. Immunol. Immunopathol. 166, 79–87 (2015).
  26. Ojha, R. et al. High throughput and comprehensive approach to develop multiepitope vaccine against minacious COVID-19. Eur.J. Pharm. Sci. 151, 105375 (2020).
  27. Zimic M, Gutiérrez AH, Gilman RH, López C, Quiliano M, Evangelista W, et al. Immunoinformatics prediction of linear epitopes from Taenia solium TSOL18. Bioinformation. 2011; 6(7):271-4. doi.10.6026/97320630006271.
  28. Bueno LL, Lobo FP, Morais CG, Mourão LC, de Ávila RAM, Soares IS, et al. Identification of a highly antigenic linear B cell epitope within Plasmodium vivax apical membrane antigen 1 (AMA-1). PLoS One.2011;6(6):e21289. doi: 10.1371/journal.pone.0021289.
  29. Fuaad AAH, Roubille R, Pearson MS, Pickering DA, Loukas AC, Skwarczynski M, et al. The use of a conformational cathepsin D-derived epitope for vaccine development against Schistosoma mansoni. Bioorg Med Chem. 2015 Mar 15;23(6):1307- 12. doi: 10.1016/j.bmc.2015.01.033.
  30. Woollard DJ, Gauci CG, Heath DD, Lightowlers MW. Protection against hydatid disease induced with the EG95 vaccine is associated with conformational epitopes. Vaccine. 2000; 19(4):498-507.
  31. Gomase VS, Chitlange NR. Prediction of MHC class antigen peptides from Echinococcus multilocularis: Application of computer intelligence. Scientific Reports. 2012; 1(3):191. doi.org/10.4172/scientificreports.191.
  32. Cao A, Liua Y, Wangb J, Lic X, Wanga S, Zhaoa Q, et al. Toxoplasma gondii: Vaccination with a DNA vaccine encoding T- and B-cell epitopes of SAG1, GRA2, GRA7 and ROP16 elicits protection against acute toxoplasmosis in mice. Vaccine. 2015; 27; 33(48):6757-62. doi: 10.1016/j.vaccine.2015.10.077.