Biotechnological Based Recombinant Protein Vaccines Developed Against Toxoplasmosis

Turkiye Parazitol Derg. 2022 Nov 28;46(4):342-357. doi: 10.4274/tpd.galenos.2022.41636.

Abstract

Toxoplasma gondii (T. gondii) that can infect most warm-blooded animals and humans, is an obligate intracellular apicomplexan parasite with a wide host range. About one-third of the world's population is infected with this parasite. While toxoplasmosis progresses asymptomatically in individuals with a strong immune system, it can cause serious clinical manifestations and death in immunocompromised individuals. The parasite is transmitted to humans through the consumption of water and food contaminated with cat feces, as well as raw or undercooked animal products, congenital infection and blood/organ transplantation. Additionally, T. gondii is often observed in farm animals such as sheep and goats. Clinical manifestations and abortions caused by T. gondii in sheep and goats lead to enormous economic loss worldwide. There is a commercial vaccine against T. gondii, called Toxovax (MSD, New Zealand) that can only be used in sheep. For these reasons, there is a need for innovative T. gondii vaccine that is harmless, easily produced, which can prevent losses and be used in all living things. Advances in immunology, molecular biology, genetic, biotechnology and proteomics bring new perspectives to vaccine studies. Studies in innovative vaccine studies against T. gondii have accelerated with the discovery of new antigens by in vitro screenings, and bioinformatic analyzes, the use of various expression systems and new adjuvant types. Recombinant protein vaccines are biotechnological vaccines that are frequently preferred due to their rapid and easy production in various expression systems, availability of very and high purity products, ease of manipulation and stimulation of both cellular and humoral immune responses. Recombinant protein vaccines, developed by biotechnological methods, are promising tools for providing a protective immune response against toxoplasmosis. In this review, an overview of the parasite complex life cycle, its pathogenesis, humoral and cellular immune responses in the host, and recombinant protein vaccine studies developed against the parasite are presented.

Toxoplasma gondii (T. gondii); sıcakkanlı hayvanların çoğunu ve insanları enfekte edebilen, geniş konakçı yelpazesine sahip zorunlu hücre içi apikompleksan bir parazittir. Bu parazit ile dünya nüfusunun yaklaşık üçte biri enfektedir. Toksoplazmozis, immün sistemi sağlam bireylerde asemptomatik seyrederken, immün sistemi baskılanmış bireylerde ise ciddi klinik tablolara ve ölümlere yol açabilmektedir. Parazit, insanlara kedi dışkısıyla kontamine su ve gıdaların tüketiminin yanı sıra çiğ veya az pişmiş hayvansal ürünlerle, konjenital enfeksiyon ve kan/organ nakliyle bulaşmaktadır. T. gondii, koyun, keçi gibi çiftlik hayvanlarında da sıklıkla saptanmaktadır. Koyun ve keçilerde parazit nedeniyle oluşan klinik tablolar ve abortuslar dünya çapında büyük ekonomik kayıplar oluşturmaktadır. Günümüzde, T. gondii’ye karşı sadece koyunlarda kullanılabilen Toxovax (MSD, Yeni Zelanda) ticari aşısı bulunmaktadır. Bu nedenle zararsız, kolay üretilebilen, parazitin neden olduğu kayıpların önüne geçilebilecek ve tüm canlılarda kullanılabilecek yenilikçi T. gondii aşısına ihtiyaç duyulmaktadır. İmmünoloji, moleküler biyoloji, genetik, biyoteknoloji ve proteomik alanlarındaki gelişmeler aşı çalışmalarına yeni bakış açıları kazandırmaktadır. T. gondii’ye karşı geliştirilen aşı çalışmaları, yeni antijenlerin in vitro taramalar ve biyoinformatik analizler kullanılarak keşfi, çeşitli ekspresyon sistemleri ve yeni adjuvant tiplerinin kullanımı ile hız kazanmıştır. Rekombinant protein aşıları biyoteknolojik aşılar olup çeşitli ekspresyon sistemlerinde hızlı ve kolay üretilmeleri, çok miktarda ve yüksek saflıkta ürün elde edilebilirliği, manipülasyon kolaylığı ve hem hücresel hem de humoral immün yanıtı uyarabilmeleri nedeniyle toksoplazmozise yönelik yapılan aşı çalışmalarında sıklıkla kullanılmaktadır. Biyoteknolojik yöntemler kullanılarak geliştirilmekte olan bu aşılar toksoplazmozise karşı koruyucu immün yanıt sağlamak için umut vaat etmektedir. Bu derlemede, parazitin karmaşık yaşam döngüsü, patogenezi ve konakta oluşturduğu humoral ve hücresel immün yanıtın yanında özellikle, parazite yönelik gerçekleştirilen rekombinant protein aşı çalışmaları hakkında genel bir bakış sunulmaktadır.

Keywords: Toxoplasma gondii; recombinant protein vaccines; biotechnology; immunization.

Publication types

  • Review

MeSH terms

  • Animals
  • Animals, Domestic
  • Biotechnology
  • Female
  • Goats
  • Humans
  • Pregnancy
  • Recombinant Proteins
  • Sheep
  • Toxoplasma* / genetics
  • Toxoplasmosis*

Substances

  • Recombinant Proteins