진드기 항원 발견 및 항진드기 백신 개발의 최근 발전 1부
May 09, 2023
추상적인:
진드기는 전 세계적으로 인간과 동물의 건강에 심각한 영향을 미쳐 매년 상당한 경제적 손실을 초래할 수 있습니다. 화학 살비제는 환경에 부정적인 영향을 미치고 살비제 저항성 진드기 집단의 출현을 초래하는 진드기를 방제하는 데 널리 사용됩니다. 백신은 화학적 방제보다 저렴하고 더 효과적이기 때문에 진드기 및 진드기 매개 질병을 방제하는 최선의 대안 접근법 중 하나로 간주됩니다. 많은 항원 기반 백신이 transcriptomics, genomics 및 proteomic 기술의 현재 발전의 결과로 개발되었습니다.
이들 중 일부(예: Gavac® 및 TickGARD®)는 상업적으로 이용 가능하며 여러 국가에서 일반적으로 사용됩니다. 또한, 새로운 항진드기 백신 개발의 관점에서 상당수의 새로운 항원이 조사되고 있습니다.
그러나 교차 반응성과 높은 면역원성을 확인하기 위해 서로 다른 진드기 종에 대한 다양한 에피토프의 효율성 평가를 포함하여 새롭고 보다 효율적인 항원 기반 백신을 개발하려면 더 많은 연구가 필요합니다. 이 검토에서는 항원 기반 백신(전통적 및 RNA 기반) 개발의 최근 발전에 대해 논의하고 새로운 항원의 최근 발견에 대한 간략한 개요를 소스, 특성 및 테스트에 사용된 방법과 함께 제공합니다. 능률.
항원은 세균, 바이러스, 세포 등 면역반응을 일으킬 수 있는 물질이다. 면역은 선천면역과 후천면역을 포함하여 외부항원에 반응하는 신체의 능력이다. 항원과 면역의 관계는 밀접하며, 면역은 항원을 인식하고 공격하여 질병으로부터 몸을 보호할 수 있습니다. 예를 들어 인체가 특정 병원균에 노출되면 면역 체계가 항원을 인식하고 이를 공격할 항체를 생산해 질병을 피하게 된다. 따라서 항원과 면역의 상호 작용은 건강을 유지하는 중요한 메커니즘입니다. 따라서 이러한 관점에서 우리는 일상생활에서 면역력 향상에 관심을 기울여야 합니다. Cistanche는 면역력 향상에 상당한 효과가 있습니다. Cistanche는 비타민 C, 비타민 C, 카로티노이드 등과 같은 다양한 항산화 물질이 풍부합니다. 이러한 성분은 자유 라디칼을 제거하고 산화 스트레스를 줄이며 면역 체계의 저항력을 향상시킬 수 있습니다.
키워드:
백신학; 항원 후보; 항진드기 백신; 틱 컨트롤.
1. 소개
진드기는 인간과 동물을 감염시키는 체외 기생충으로 상당한 경제적 손실을 초래합니다. 그들은 모기 다음으로 인간의 질병 전파에 있어 두 번째로 중요한 매개체입니다[1,2]. 그들은 또한 전 세계 가축 산업과 애완동물에 영향을 미치는 질병의 전염을 위한 가장 중요한 매개체 중 하나입니다[3–5]. 진드기에는 천적이 거의 없으므로 진드기 감염을 통제하기가 어렵습니다. 화학적 살비제는 부분적으로만 효과적이었으며, 살비제 저항성 진드기의 선택, 화학 잔류물로 환경 및 동물 제품의 오염을 포함하여 몇 가지 비표적 단점이 있습니다[6].
또한 진드기 매개 질병을 통제하기 위해 일부 항원 기반 백신이 여러 국가에서 사용됩니다. 그러나 진드기 감염 및 병원체 감염을 표적으로 하는 새로운 백신 개발을 포함하여 새롭고 보다 효과적인 접근법이 필요합니다[7,8].
전통적으로 "분리-비활성화-주입" 원칙은 기생충/병원체 제어를 위한 백신을 설계하고 개발하는 데 중요한 역할을 했습니다. 1세대 백신은 살아 있거나 약독화되거나 사멸된 병원균으로 구성되었습니다. 2세대 백신은 정제된 기생충/병원체 성분으로 구성되었으며 세포 배양, 다당류 화학, 재조합 DNA 기술 및 면역학의 발전으로 개발되었습니다[9,10]. 지난 20년 동안 유전체학 및 기타 "omics"의 발전으로 인해 기능적 omics, 역백신학 및 시스템 생물학 접근법과 같은 기술을 기반으로 하는 "3세대" 백신이 개발되었습니다.
기존 백신 개발 접근법의 한계를 극복하기 위해 백신 개발은 방어 면역 반응 [11,12]에 의해 표적이 되는 항원 부분에 초점을 맞추고 병원체 및 그것과의 상호 작용에 대한 광범위한 관점을 가지고 더욱 맞춤화되었습니다. 숙주 면역 체계[13]. 따라서 현대 백신학은 기본 면역학, 숙주-병원체 생물학, 면역학, 첨단 생물정보학, 전산 모델링 및 개선된 발전과 함께 유전체학, 전사체학 및 단백질체학과 같은 처리량이 많은 최첨단 기술을 활용하는 새로운 오믹스 접근법에 점점 더 의존하고 있습니다. 이해와 기술 혁신.
화학 물질을 사용하는 것과 비교하여 백신 접종은 진드기 침입을 통제하는 데 환경적으로 안전하고 비용 효율적이기 때문에 현명한 선택입니다[12,14]. 백신 접종은 진드기 감염을 제어하기 위한 합리적인 전략이지만, 진드기 종에 대한 교차 반응 면역 유도에 대한 최소한의 우려와 함께 지금까지 상용화된 백신은 소수에 불과합니다[15].
새로운 백신을 개발하려면 더 보존되고 숙주 종에서 교차 반응 면역을 유도할 수 있는 새로운 항원 후보를 식별하고 특성화하는 것이 중요합니다. 이 검토의 목표는 기존 및 RNA 기반 백신에 대한 개요와 적용 가능성 및 백신 개발을 위한 유망한 항원 후보로 활용될 가능성이 있는 새로운 항원을 제공하는 것입니다.
2. 항원 규명: 진드기 퇴치 백신 개발을 위한 로드맵
항진드기 백신 개발을 위해서는 항원 식별이 가장 중요합니다. 백신 개발을 위한 후보/표적 역할을 할 가능성이 있는 항원 후보를 식별하기 위해 숙주-기생충-병원체 상호 작용과 관련된 분자 메커니즘을 이해하는 것이 중요합니다. 이상적인 항원 후보는 숙주에서 오래 지속되고 효과적인 면역 반응을 유도합니다[16,17]. Allen과 Humphreys가 1979년에 연구 결과를 발표한 이후 많은 연구가 수행되어 진드기에 대한 다양한 수준의 면역을 유도하기 위해 전체 진드기 균질물 및 내부 장기를 포함한 다양한 항원을 사용했습니다[16].
시퀀싱된 최초의 진드기 종인 Ixodes scapularis 이후 진드기 감염에 대해 보호하는 항원을 예측, 스크리닝 및 식별하기 위한 몇 가지 새로운 가능성이 나타났습니다[18]. 현재 다양한 진드기 조직 및 발달 단계에서 사용할 수 있는 많은 뉴클레오티드 및 단백질 데이터베이스가 있으며 진드기 먹이 또는 병원균 감염과 같은 진드기에 영향을 미치는 다양한 자극이 알려져 있습니다[17,19].
최근 omics 기술(즉, transcriptomics, proteomics 및 metabolomics)의 발전으로 인해 진드기 감염 및 병원체 감염을 제어하기 위해 진드기에서 파생된 보호 항원 후보를 선택할 가능성도 증가했습니다[20]. 또한, 역백신학(RV) 또는 백신학의 사용으로 새로운 백신 항원 후보의 발견이 가능해졌습니다[20].
그 결과, 합성 및 재조합 단백질이 평가되었고 일정 수준의 보호 면역을 유도할 수 있는 것으로 입증되었습니다. 이 섹션의 목적은 이용 가능한 문헌(표 1 및 표 1 및 그림 1).
그림 1. 진드기 침입 및 진드기 매개 질병 예방을 위한 진드기 백신 항원 표적의 분포 및 효능 평가 계획 개요.
2.1. 계란 관련 항원 후보
계란 노른자는 이러한 절지동물의 배아 발달 동안 중요한 역할을 하는 다양한 단백질의 저장소 역할을 하기 때문에 진드기의 발달에 필수적인 구성 요소입니다[21,22]. 곤충에서와 마찬가지로 노른자 단백질은 진드기의 지방체에서 합성됩니다[21,23]. 노른자의 분해는 계란에서 발견되는 다양한 유형의 효소에 의해 수행됩니다. Boophilus Yolk pro-Cathepsin(BYC)은 R. microplus 알에서 분리된 난황 단백질분해효소의 한 예이며 진드기의 배아 발생 과정에 관여하는 것으로 보고되었습니다.
특히, 이들 효소는 난황의 주요 단백질 성분인 난황의 분해에서 중요한 역할을 합니다[21]. BYC는 da Silva Vaz Jr et al.에 의해 처음 분리되었습니다. [24] R. microplus 계란에서 추출한 다음 소에 접종하여 숙주 면역 유도에서의 역할을 결정했습니다. 이 효소는 진드기에 대해 부분적인 보호를 제공하고 소에서 보호 면역 반응을 유발하는 것으로 밝혀졌지만 그 효능은 14%에서 36% 사이였습니다. 후속 연구에서는 원핵 발현 시스템(대장균)에서 재조합 BYC 단백질을 발현했습니다.
흥미롭게도 재조합 단백질은 달걀 노른자에서 직접 분리한 효소에 비해 전반적으로 더 높은 효능(25.24%)을 보였다[25,26]. 다양한 요인이 이 단백질의 효능에 영향을 미칠 수 있는 것으로 나타났습니다. 예를 들어 BYC 단백질의 제조 방법은 단백질 구조와 궁극적으로 기능에 영향을 미칠 수 있습니다. 또한, 이 변동은 진드기 변형 또는 기타 실험 조건과도 연관될 수 있습니다[24].
다른 노른자 단백질과 마찬가지로 달걀 노른자에서도 발생하는 리포글리코프로테인인 비텔린은 절지동물의 지방체에서 합성됩니다[27,28]. 진드기에서 비텔린 또는 비텔로게닌은 H. longicornis에서 3개의 비텔로게닌 유전자의 침묵에 의해 입증된 바와 같이 난자 발달 및 산란에 중요합니다[29]. Vitellin 단백질은 고분자량(44–107kDa)의 6개 폴리펩티드의 비공유 결합 복합체로서 진드기 알에서 정제되었습니다. 이 연구와 병행하여 R. microplus 유충에서 80kDa 당단백질(GP80)을 분리 및 정제했습니다.
그런 다음 두 단백질을 접종하여 효능을 조사했습니다. Vitellin과 GP80 백신 접종은 전체적으로 68%의 효능을 보였으며, 이는 두 항원을 모두 포함하는 백신이 면역 반응을 유도할 수 있고 또한 양 숙주에서 R. microplus에 대한 부분적인 보호를 제공할 수 있음을 시사합니다[28].
놀랍게도, 잘못 폴딩되고 글리코실화되지 않은 재조합 hexahis-GP80(HH-GP80)을 동일한 실험 조건에서 숙주에 주입했을 때 효능이 나타나지 않았습니다[28]. 위의 연구 결과를 바탕으로, 비텔린과 GP80의 백신접종은 양에서 면역 반응을 유도할 수 있고 양을 진드기 B. 마이크로 플러스로부터 부분적으로 보호할 수 있는 것으로 보입니다. HH-GP80의 올바른 접힘은 활성에 매우 중요합니다. 보호용 에피토프는 단백질 및/또는 단백질에 부착된 올리고당의 접힘과 관련이 있고 이러한 에피토프는 활성에 필수적이기 때문입니다.
VTDCE(Vitellin degrading cysteine endopeptidase)는 Seixas 등이 식별하고 분리한 또 다른 계란 관련 효소입니다. [30]. BYC와 유사하게 이 효소 단백질은 R. microplus의 난소에서 합성되지 않으며 vitellin 가수분해와 관련되어 발달 중인 배아에 영양분을 제공합니다.
그러나 두 효소 모두 비텔린 가수분해를 다르게 조절하는 것으로 밝혀졌다[30]. 같은 연구 그룹은 나중에 정제된 VTDCE 단백질을 항원으로 분석했고 이 단백질이 진드기에 대한 부분적인 보호도 제공한다는 것을 발견했습니다. 가축의 면역화는 21%의 효능과 수정란의 무게를 17.6% 감소시키는 결과를 낳았습니다[31]. 달걀 관련 단백질인 BYC와 VTDCE는 진드기 침입에 대해 숙주를 제한적으로 보호하므로 백신에 단독으로 사용할 경우 적합한 항원 후보가 아닌 것으로 보입니다.
2.2. 타액선 관련 항원 후보
진드기에는 포유류의 안지오텐신 전환 효소와 유사한 체액량을 조절하여 혈압을 조절할 수 있는 안지오텐신 전환 효소 유사 단백질이 포함되어 있습니다[32,33]. 이 제어를 통해 진드기는 숙주의 혈액을 지속적으로 섭취할 수 있습니다. 진드기 B. 마이크로 플러스의 침샘과 중장은 Bm91이라고 하는 당단백질이 풍부하지 않습니다[32]. Bm91은 현재 상업적인 항진드기 백신에는 포함되어 있지 않지만 진드기 방제 후보물질로 여겨진다[34]. 재조합 Bm91 단백질을 자연 진드기 침입이 있는 현장 조건에서 단독으로 평가했을 때 결과는 실망스러웠습니다. 이 단백질은 효능이 6%에 불과하여 진드기 방제용 백신 개발에 적합하지 않은 것으로 보입니다[35].
그러나 E. coli에서 생산된 재조합 Bm91 단백질을 Bm86(상업용 백신에 사용되는 항원 후보 물질)와 결합하여 백신으로 사용했을 때 그 결과는 훨씬 더 유망했습니다. , Bm91 추가가 Bm86 항원의 효능을 향상시켰기 때문에[33], 이 두 단백질(Bm91 및 Bm86)의 조합이 새로운 항 -진드기 백신.
타액선의 전사 및 차등 유전자 발현 분석은 진드기(예: R. microplus 및 Dermacentor andersoni) 종의 게놈이 편모형 실크 단백질이라는 단백질 서열을 포함한다는 것을 보여주었습니다[36,37]. A. marginale 감염에 대한 반응으로 R. microplus의 타액선에서 차등 유전자 발현의 특성화는 진드기가 병원균과 상호 작용하는 방식에 대한 분자 메커니즘을 강조했습니다. 후속 기능 연구에서는 편모 실크 단백질(SILK)이 진드기에서 A. marginale의 감염 및 증식에 중요한 역할을 할 수 있음을 보여주었습니다. 진드기와 병원균 유래 분자 사이의 상호작용은 타액선 세포에서 A. marginale의 증식에 관여합니다[36,38].
이 연구에 이어 편모 실크 단백질이 백신 개발에 적합한 항원 후보가 될 수 있다고 제안되었습니다. 이를 위해 Merino et al. [14] 재조합 편모형 실크 단백질을 생산하고 소 숙주에 주입하여 항원 활성을 분석했습니다. 재조합 단백질은 소의 진드기 감염 및 진드기 매개 감염(예: 바베시아증)에 대해 62%의 보호를 제공하므로 우수한 항원 후보로 밝혀졌습니다. 편모형 실크 단백질로 백신을 접종하면 소에서 A. marginale의 증식이 감소했습니다. 항원 특이적 항체 역가는 진드기 감염 및 병원체 감염 감소와 관련이 있으며, 이는 백신의 효과가 항체 반응의 결과임을 나타냅니다.
또한, 소를 먹이로 하는 진드기에서 유전자 암호화 백신 항원의 발현은 A. marginale 및 B. bigemina와의 백신접종 및 동시 감염에 의해 영향을 받았습니다. 따라서 벡터-병원체 상호작용에 관여하는 진드기 단백질을 사용하는 백신은 진드기 침입을 제어하는 동시에 병원체 감염을 예방하는 데 효과적일 수 있는 것으로 보입니다[14].
Salp15는 분자량 15kDa의 I. scapularis의 면역 억제 타액 단백질로 CD4 + T 세포의 활성화, 보체 활동, 사이토카인 생산 및 숙주의 수지상 세포 기능을 억제합니다[39-41]. 후속 연구에서는 Salp15의 분자 메커니즘을 조사했습니다. 외부 표면 단백질인 OspC는 세포의 외부 표면에서 B. burgdorferi에 의해 생성됩니다. 감염된 진드기의 중장에서 스피로헤타(B. burgdorferi spirochetes)의 생성은 숙주의 혈액을 섭취할 때 시작되어 숙주로 운반됩니다.
침샘에서 빠져나와 B. burgdorferi spirochetes가 숙주로 전파되는 동안 Salp15는 B. burgdorferi spirochetes 표면의 OspC와 물리적으로 상호 작용하여 스피로헤타의 생존, 병원균 전파 및 숙주 감염을 촉진합니다[38,42 ]. 따라서 Salp15-OspC 상호작용은 잠재적으로 숙주 면역 반응으로부터 OspC를 모호하게 하여 스피로헤타가 면역 반응으로부터 보호될 수 있습니다[38]. 최근 Salp15 재조합 단백질을 합성하기 위해 Escherichia coli 발현 시스템이 사용되었으며, 이 시스템은 좋은 용해도와 함께 상당한 수율로 이 단백질을 생산하는 데 효율적이라는 것이 밝혀졌습니다. Salp15 재조합 단백질의 이러한 특성은 이것이 실제 적용이 가능하고 항진드기 백신을 생성하는 데 사용될 수 있음을 나타냅니다[41,43,44].
메탈로프로테아제(MPs)는 살아있는 유기체에서 광범위하고 복잡한 생리학적 및 병리학적 과정에 참여하는 다기능 단백질입니다[45]. 다양한 진드기 종에서 여러 MP가 확인되었으며 진드기의 혈액 식사 관련 기능 유지에 중요한 것으로 간주됩니다[46–49]. 예를 들어, ixodid 진드기의 타액선에는 중요한 생리 기능에서 주요 생체 활성 구성 요소로 인식되는 MP가 포함되어 있으므로 이러한 체외 기생충과 싸우기 위한 통제 전략에서 잠재적인 표적으로 사용되는 것으로 간주됩니다[49]. MP의 항원 잠재력을 평가하기 위해 Ali et al. (2015) [50] R. micro plus MP를 암호화하는 서열의 단편을 증폭하여 재조합 단백질로 발현시키고 이 단백질의 정제된 형태를 소의 R. microplus에 대한 백신 항원으로 사용했습니다[50]. 재조합 R. micro plus MP 단백질은 전체 효능이 60%인 것으로 나타났습니다.
또한 먹이를 주는 진드기의 수, 생산되는 알의 수, 부화하는 알의 수를 줄여[41] 진드기 방지 백신 개발에 이상적인 후보[50]가 되었습니다. R. microplus의 적합한 항원 후보를 추가로 탐색하기 위해 Maruyama et al. [51]는 R. microplus의 모든 섭식 단계에서 침샘에 대한 RNA-seq 연구를 수행했으며, Rm39, Rm76 및 Rm180을 포함한 세 가지 다른 유전자와 함께 MP(Rm239)와 유사한 transcriptome의 단편을 검출했습니다. . 이러한 단백질을 백신으로 적용한 결과 이들 모두가 지혈 반응을 억제하고 숙주의 항체 반응을 억제하며 글리신이 풍부한 시멘트 단백질을 사용하여 숙주에 결합하는 진드기의 능력을 감소시킬 수 있음을 보여주었습니다.
따라서 저자는 이러한 네 가지 유형의 단백질을 사용하여 다성분 항진드기 백신을 개발했습니다[51]. 이 다성분 백신으로 소를 면역화한 결과 R. microplus 감염이 73.2% 감소했으며, 이는 다항원 항진드기 백신의 제형이 단일 성분 백신보다 더 효과적일 수 있음을 나타냅니다[51].
단백질 공장이라고도 불리는 리보솜은 모든 살아있는 유기체의 구성 요소입니다. 리보솜 단백질 P{{0}}는 리보솜의 번역 활성을 조절하고 유기체가 다양한 환경 조건에 맞게 대사를 조절하도록 돕는 데 중추적인 역할을 하는 것으로 나타났습니다. 그것은 리보솜의 가장 큰 리보솜 소단위에서 줄기와 같은 구조를 형성하는 산성 단백질 그룹에 속합니다[52]. 진드기 타액에는 숙주의 방어 메커니즘을 회피하는 역할을 하는 리보솜 단백질이 포함되어 있다는 증거가 있습니다[53-55]. 최근에 재조합 리보솜 단백질 P0으로 백신접종한 토끼가 유충 털갈이와 암컷 생식을 주로 감소시키는 강한 체액성 반응을 나타냈다고 보고되었습니다. 이 단백질은 O. erraticus의 침입에 대해 57.5%의 보호를 나타내었지만 아프리카 진드기 Ornithodoros moubata의 침입에 대해서는 교차 보호를 제공하지 못했습니다[56].
또 다른 연구에서 연구자들은 Rhipicephalus 진드기의 리보솜 P0 단백질에서 파생된 20 아미노산의 펩타이드를 화학적으로 합성하여 진드기의 Keyhole Limpet Hemocyanin(KLH) 단백질에 성공적으로 결합시켰습니다. Megathura crenulate는 R. microplus에 대한 항원 역할을 하며 소에서 96%의 효능을 나타냅니다[57]. 이 연구에서 결과는 KLH에 접합된 P0가 우수한 백신임을 시사했습니다. 그러나 그러한 백신의 생산은 비용이 많이 들기 때문에 가축에게는 비용 효율적이지 않을 수 있습니다. 따라서 항원성 백신의 재조합 생산에 대한 추가 연구를 수행하여 그 효과를 평가하고 보다 경제적으로 생산할 수 있도록 하는 것이 필수적입니다.
세린 프로테아제 억제제: 진드기 종에서 항원을 분리하려는 시도는 항원 능력이 있는 것으로 보이는 일부 세린 프로테이나제 억제제(serpins)를 확인했습니다. 세르핀은 동물, 특히 소에서 다양한 생리적 활동에 관여하며 혈액 응고에 영향을 미치고 프로트롬빈 시간을 변경하며 트롬보플라스틴 시간을 부분적으로 활성화합니다[58-60]. 세르핀은 진드기의 면역 체계를 방해하여 이러한 기생충의 초기 섭식 과정을 촉진합니다[61]. Andreottiet al. [62] 애벌레 추출물에서 R. micro plus trypsin inhibitors(BmTIs)를 분리하고 확인했습니다.
항원 활성을 평가하기 위해 잡종 소에게 유충 고정 부위에서 백혈구 이동을 방해하는 것으로 밝혀진 BmTI로 백신을 접종했습니다[63,64]. 송아지에게 BmTI 항원을 접종한 결과 울혈된 암컷 진드기의 수와 체중이 현저하게 감소하여 R. microplus에 대한 효능이 72.8%로 나타났습니다. 이 데이터는 BmTI 면역화가 애벌레 발달의 초기 단계에서 작용할 수 있음을 시사합니다[65]. 잘린 BmTI가 면역화를 유도할 수 있는지 여부를 조사하기 위해 BmTI의 N-말단 조각을 합성하여 전장 단백질에 비해 소에서 낮은 효능(18.4%)을 보였습니다.
따라서, N-말단 도메인으로의 면역화는 숙주-기생충 상호작용에 대한 BmTI의 효과를 향상시키기에 충분하지 않습니다[64]. 유사하게, 재조합 R. microplus 유충 트립신 억제제(rmLTIs)가 백신 실험으로 사용되었을 때 효능(32%)은 다시 낮았는데, 이는 절단 단백질 또는 전체 재조합 단백질 모두 체외에서 단백질의 정확한 폴딩. 전반적으로, 이러한 결과는 트립신 억제제가 효과적인 백신을 생산하는 데 적합한 후보로 보인다는 것을 나타냅니다. 그러나 이들을 대규모로 생산하는 방법은 그 효능을 향상시키기 위해 개선될 필요가 있다[66]. 다양한 기타 세르핀이 Amblyomma americanum(AAS19), Haemaphysalis longicornis(HLS2), Rhipicephalus(Boophilus) microplus 등 다양한 진드기 종의 가능한 항진드기 백신 후보로 평가되었습니다. 이 모든 세르핀은 호스트에 대한 부분적인 보호를 보여주었습니다. 그러나 보호 수준은 진드기 종과 세르핀 유형에 따라 다를 수 있습니다[67-69].
하나 이상의 진드기의 단백질을 단일 폴리펩티드 사슬로 결합하는 것은 매력적인 항진드기 백신 접종 전략을 나타냅니다. 따라서 다른 진드기 단백질의 면역원성 단편과 결합된 트립신 억제제/또는 세르핀은 다중 항원 구조로 사용될 수 있습니다. 예를 들어, 재조합 Bm86-Campo Grande 항원(BmCG), rRmLTI 및 대장균(LTB)의 열에 민감한 엔테로톡신 B 서브유닛을 분자 보조제로 포함하는 키메라 단백질이 합성되었습니다. 이 키메라 RmLTI–BmCG–LTB 항원은 소의 R. microplus에 대해 55.6%의 효능을 보였습니다.
2.3. Midgut 관련 항원 후보
페리틴 단백질은 비독성이지만 생물학적으로 이용 가능한 형태의 철분을 생리학적으로 저장하는 데 중요합니다. 그들은 진드기를 먹이는 동안 섭취한 혈액에서 철의 대사에 중요합니다[70,71]. 지금까지 두 개의 페리틴 분자(페리틴 1 및 페리틴 2)가 확인되고 특성화되었습니다. Ferritin 1(FER1)은 철분의 생리학적 저장에 관여하는 세포 내에 위치합니다.
Ferritin 2(FER2)의 경우 척추동물에는 기능적 오르토로그가 없습니다. 그것은 주로 장에서 발현되며 침샘과 난소로의 철분 수송에 중요한 생물학적 역할을 합니다[71]. FER2 단백질은 D. variabilis, R. microplus, I. ricinus, Haemaphysalis longicornis 및 I. scapularis를 포함한 다양한 진드기 종에서 보고되었습니다[71,72]. FER2의 기능 상실 연구에 따르면, 이 유전자의 억제가 진드기 섭식 능력을 손상시키고, 산란을 낮추고, 애벌레 부화를 감소시키기 때문에 유망한 백신 후보입니다[71].
FER2 외에도 FER1은 다양한 진드기 종을 제어하는 데 적합한 항원 후보로 나타났습니다. Hajduseket al. R. microplus(RmFER2)의 재조합 FER2 단백질을 테스트하여 소를 면역화한 결과 FER2- 기반 백신이 64%의 전반적인 효능을 보였다[73]. 마찬가지로, H. longicornis의 재조합 단백질 FER1 및 FER2는 토끼를 면역화하는 데 사용되었습니다. 두 단백질 모두 면역원성이 높고 숙주 항체 생산을 유도합니다. 숙주를 면역화하면 감염된 진드기의 부풀어 오른 무게가 상당히 감소하고 알의 수와 알이 완전히 부화한 진드기의 수가 감소했습니다. 그러나 재조합 FER2는 재조합 FER1(34%)보다 더 높은 효능(49%)으로 더 큰 감소를 일으켰습니다[72].
보다 최근에 Manjunathachar와 동료[74]는 크림-콩고 출혈열의 매개체인 H. anatolicum FER2로 백신을 접종한 송아지가 애벌레(51.7%)와 성충(51.2%) 감염으로부터 강력하게 보호되었다고 보고했습니다. RNAi에 의해 쓰러진 FER2를 가진 진드기에 대해서도 마찬가지입니다. 다른 많은 최근 연구에서도 FER2가 FER2의 재조합 단백질을 사용하여 진드기 감염에 대해 숙주를 상당히 보호한다는 사실을 확인했습니다[75-77]. 보호의 분자 메커니즘은 주로 숙주 체내에서 항-FER2 항체의 생성을 포함하며, 이는 섭식 과정에서 진드기 종으로 전달되고 항-FER2 항체는 진드기 내장 세포 또는 체림프 내부의 FER2에 결합하여 FER2를 예방합니다. 조립 및/또는 기능.
FER2 단백질의 예상 항원 영역이 여러 진드기 종에 걸쳐 보존된다는 것이 최근에 발견되었습니다. 따라서 이 단백질은 종간 보호를 위한 백신을 생산하는 데 사용될 수 있습니다[77]. 최근 연구에서 O. moubata(OMFER2) 및 O. erraticus(OEFer2)의 FER2 오솔로그가 특성화되었으며 연구자들은 높은 서열 유사성(85.3%)을 가지고 있음을 발견했습니다. O. moubata Fer2(tOMFER2)의 재조합 형태는 토끼에서 강한 체액 반응을 유도할 수 있습니다. 그러나 O. erraticus에서 이 단백질은 높은 서열 유사성에도 불구하고 보호 효과를 나타내지 않으며, 이는 서열의 약간의 차이가 보호 효과가 있는지 여부를 결정할 수 있음을 시사합니다. 그럼에도 불구하고 이 연구의 결과는 OMFER2가 백신의 항원 후보로 작용할 가능성이 있음을 확인시켜줍니다[78].
TROSPA는 I. scapularis에서 spirochete 집락화에 필요한 진드기 수용체입니다. B. burgdorferi 외부 표면 단백질 A(OspA)는 이러한 스피로헤타에서 풍부하게 생산되며 TROSPA에 대한 특이적 결합을 통해 벡터에 부착하는 데 중요합니다[79,80]. R. microplus, I. scapulars 및 R. annulatus를 포함한 다른 진드기 종에서 TROSPA는 감염 메커니즘과 Babesia 병원체의 증식에 역할을 할 수 있습니다. 또한 외부 표면 단백질 OspA와 OspB는 스피로헤타가 진드기에 들어가 거주할 때 발현됩니다[81]. 그러나 그들의 발현은 호스트로 전송되는 동안 억제되는 반면 OspC 및 bba52의 발현은 상향 조절됩니다. 보렐리알의 OspC 단백질과 함께 BBA52는 전파 과정에서 보완적이지만 필수적인 역할은 아닙니다. 이러한 항원은 모두 외막에 국한되어 있고 먹이를 주는 진드기에서 함께 발현되기 때문입니다[82-84].
수용체의 생물학적 기능은 알려져 있지 않지만, TROSPA에 대한 OspA의 결합은 벡터에서 박테리아 감염을 지원하는 박테리아 B. burgdorferi가 진드기 창자에 집락화하기 위해 진드기에 필요합니다[79]. B. burgdorferi의 감염은 특정 진드기 유전자(TROSPA 및 salp15)의 생산을 유도하며, 이는 Borrelia spirochetes 및 기타 진드기 매개 미생물의 전파를 억제하기 위해 표적이 될 수 있습니다[80,85]. TROSPA 항혈청 또는 RNAi를 통해 TROSPA를 차단하면 I. scapulars의 내장에 대한 B. burgdorferi의 유착이 감소하므로 벡터의 세균 집락화 및 숙주로의 잠재적인 병원체 전파가 감소합니다[79]. 이러한 상호작용의 결과, 재조합 TROSPA는 진드기 침입 및 병원체 전파를 제어하기 위한 항원 백신으로서 소에서 분석되었지만 진드기 섭식 또는 번식력에는 영향을 미치지 않았습니다[14].
Aquaporins(AQP) 또는 transmembrane water channel은 물의 항상성과 저온 보호에 중요한 역할을 합니다[86,87]. 그들은 주요 고유 단백질의 더 큰 계열의 진화적으로 고도로 보존된 구성원입니다. 그들은 물이나 다른 용질을 운반하는 세포막에 기공을 형성합니다[86,88,89]. 물과 작은 중성 용질을 운반하는 것 외에도 AQP는 수많은 생리적 과정에 관여합니다[90].
진드기에서 AQP는 소화관, Malpighian tubules 및 침샘에서도 보고되었습니다[91]. AQP는 진드기가 크기와 무게에 비해 많은 양의 혈액을 섭취하기 때문에 중요한 생리적 기능인 진드기 내장의 숙주 혈액량을 감소시킵니다[62]. R. micro plus engorged 암컷의 아쿠아포린 단편이 분리되었고 이후 재조합으로 생산되어 RmAQP1 백신으로 지정되었습니다[62]. 이 백신은 R. microplus에 대한 효능에 대해 2건의 우축 실험에서 테스트되었으며 68% 및 75% 효능을 나타냈습니다. 이는 RmAQP1이 잠재적인 백신 항원이 될 수 있으며[62], 아쿠아포린이 진드기 백신에 사용될 수 있음을 시사합니다[62]. 동일한 종의 RmAQP2에 대한 최근 연구에서 RmAQP2의 세포외 도메인의 합성 펩티드로 백신을 접종한 소가 전체적으로 먹이를 먹는 진드기의 수를 25%까지 줄일 수 있다는 것이 입증되었습니다. (RmAQP2)는 진드기 물림에 대한 백신 칵테일의 유용한 구성 요소일 수 있습니다[92].
I. ricinus에 대한 또 다른 연구에서는 토끼의 I. ricinus 진드기 유충에 대한 IrAQP 및 CoAQP 백신 접종의 효과를 보여줌으로써 진드기 침입 제어를 위한 진드기 AQP 항원의 효능을 확인했습니다. CoAQP 항원에 존재하는 AQP 보존 영역을 포함하는 백신의 효능은 IrAQP 백신의 효능보다 더 높았다[93]. 또한 Ornithodoros erraticus AQPs(OeAQP 및 OeAQP1)에서 유래한 합성 면역원성 펩티드로 백신을 접종하면 동종인 O. erraticus에 대해 소를 상당히 보호할 수 있었지만 Ornithodoros moubata에 대한 종간 보호는 더 낮았습니다[94]. 게다가, 일부 다른 연구에서는 O. moubata 및 Ixodid 진드기를 포함한 다른 종의 AQP를 확인했으며, 생물 정보학 분석을 통해 이러한 AQP가 백신으로 사용될 수 있는 좋은 잠재력을 가지고 있음을 시사합니다. 따라서 이러한 AQP의 항원 잠재력을 확인하기 위해서는 추가 실험적 증거가 필요합니다[95,96].
I. ricinus는 유럽의 반려 동물에서 진드기 매개 질병의 유병률이 증가하는 원인이 되는 진드기 종 중 하나입니다[4]. I. ricinus 유충 감염 및 털갈이에 대한 AQP 기반 백신의 효과는 예방 접종된 동물에서 진드기 감염을 감소시킬 수 있으며 CoAQP가 동일한 숙주에서 먹이를 먹는 다른 진드기 종을 제어하기 위한 후보 보호 항원이 될 수 있음을 뒷받침합니다.
진드기 침입의 마우스 모델에 대한 발현 라이브러리 면역화를 사용한 연구는 나중에 전대(SUB)로 명명된 4D8 단백질이 I. scapularis [97]에 대한 백신으로 사용될 수 있는 잠재적 항원임을 보여주었습니다. 무척추동물과 척추동물에 걸쳐 SUB의 유전자와 단백질의 서열이 보존되어 있음이 밝혀졌다. 또한 이 유전자는 다양한 진드기 종에서 확인 및 특성화되었으며 다양한 발달 단계와 성인 진드기의 다양한 조직에서 발현되는 것으로 밝혀졌습니다[98]. SUB의 광범위한 분포로 인해 우수한 항원 백신 후보로 제안되었습니다. SUB의 항원 잠재력은 이전에 재조합 단백질을 사용하여 소에서 조사되었으며 SUB가 진드기로부터 보호(51% 효능)할 수 있음이 밝혀졌습니다.
또한 R. microplus를 방제하기 위해 소를 먹는 진드기에서 SUB 유전자 녹다운에 따른 SUB 백신 접종과 진드기 살충 방제를 조합하면 치료 후 75%의 효능을 얻었습니다[99,100]. 또한 Shakya와 동료들은 R. microplus의 재조합 SUB를 생산하고 이 재조합 단백질을 사용하여 소를 면역화했습니다. 그런 다음 이 반추 동물을 R. microplus 유충으로 공격했습니다. 또한 지리적으로 다른 또 다른 진드기 변종에 대한 이 단백질의 효능을 평가했습니다. 재조합 SUB의 효능은 32.7%에서 44.1% 범위였으며 멕시코와 인도의 진드기 변종 간에 높은 서열 상동성을 나타냈습니다[101]. 또 다른 연구에서, 재조합 SUB는 MSP1a와 함께 키메라 단백질로 합성되었고 이후 R. microplus를 제어하기 위해 소에 적용되었습니다.
놀랍게도 이 키메라 단백질은 81%의 효능을 보였습니다[102]. SUB 적용의 성공적이고 유망한 결과로 인해 이 항원과 Bm86의 조합이 테스트되었고 더 나은 결과를 제공하는 것으로 가정되었지만 전반적인 효능은 이 조합을 백신으로 사용하는 것을 지원하지 않았습니다. 두 개의 항원을 동시에 투여할 때 각 항원에 대해 높은 수준의 특정 항체가 활성화되는 것으로 나타났지만 동물의 경우 서로 다른 제형으로 분리되어 서로 다른 접종 부위에서 사용된다[103,104].
이전에 리간딘으로 알려진 글루타티온 S-트랜스퍼라제(GST)는 동물계에 널리 분포된 다기능 단백질 계열을 형성합니다. 이러한 효소 단백질은 세포 내 수송, 소화, 프로스타글란딘 생산, 내인성 및 외인성 물질의 해독 및 산화 스트레스에 대한 방어 역할을 합니다. GST 발현 수준은 살충제와 살비제에 노출되었을 때 유기체에서 증가합니다[105]. R. microplus의 GST에 대한 다클론 항체를 포함하는 토끼 혈청은 H. longicornis 및 R. appendiculatus의 재조합 GST와 반응하여 진드기 GST가 하나 이상의 진드기 종에 대해 보호하는 범용 백신의 구성 요소가 될 수 있음을 시사합니다[106] .
이 예비 연구를 기반으로 Parizi와 동료들(2011)은 H. longicornis에서 GST를 분리하고 재조합 GST를 생산했으며 이를 소에게 R. microplus에 대한 백신 접종에 사용했습니다[107]. 이것은 57%의 효능으로 R. micro plus로부터 소를 보호했습니다. 재조합 GST 단백질은 숙주에서 부분적인 교차 보호 면역을 제공하여 GST의 단백질 보호 능력이 충분하지 않으며 따라서 단일 항원 백신에서 이 단백질을 사용하는 것은 진드기 감염을 예방하는 데 효과적이지 않은 것으로 보입니다. 107].
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