Evaluación in vitro de un péptido antiviral (HRA2pl) e in vivo de una proteína antigénica (hMPVpl) producidas en plantas contra el metapneumovirus humano

Abstract

"Los agentes etiológicos que causan enfermedades respiratorias son principalmente bacterias y virus; estos últimos son los responsables de un 50-60% de las infecciones respiratorias agudas (IRA). El metapneumovirus humano (hMPV) es uno de los agentes etiológicos de las infecciones respiratorias agudas. En los niños menores de 3 años de edad, las infecciones de las vías respiratorias representan el 20% de las muertes en todo el mundo. Las manifestaciones clínicas de la infección por hMPV incluyen fiebre, tos y taquipnea y puede progresar a cuadros infecciosos severos como bronquiolitis, neumonía y laringotraqueobronquitis. También los pacientes ancianos e inmunodeprimidos se encuentran entre los grupos más afectados. Sin embargo, hoy en día no existe ningún tratamiento o vacuna disponible en el mercado para las infecciones por hMPV. Existen varios sistemas para la expresión de proteínas recombinantes, pero las plantas son un sistema de expresión ideal porque la producción es rentable y es más fácil de escalar hasta un nivel industrial que otras plataformas. Además, el tejido de la planta se puede utilizar como alimento crudo, seco o, alternativamente, las proteínas se pueden purificar parcial o totalmente y administrar en aerosol o cápsulas como polvo seco. En este estudio, exploramos dos estrategias diferentes para obtener en plantas un tratamiento contra la infección por hMPV. 1) El péptido llamado HRA2pl fue producido por sistema de expresión viral transitoria (Magnifection) en plantas de tabaco; HRA2pl está diseñado con base en la proteína F de la hMPV y se demostró mediante ensayos in vitro en la línea celular HEp-2 que inhibe la fusión del virus a la célula huésped en una forma dependiente de la dosis. 2) La proteína antigénica (hMPVpl) fue diseñada como una proteína de subunidades de antígeno basada en regiones de aminoácidos hidrófilos y la predicciónde epítopos de HLA-A*0201 (humano) y H2Db (ratón). La expresión de esta proteína antigénica se realizó en plantas de lechuga por transformación nuclear y se administró por vía oral a ratones Balb/c. En suero se detectaron mayor cantidad de anticuerpos IgG1 respecto a IgG2a, lo que sugiere una respuesta inmune Th2 que está relacionada con la diferenciación de las células B y la producción de anticuerpos. Estas dos alternativas confirmaron el gran potencial de las plantas para la producción de biofarmacéuticos, por lo que HRA2pl y hMPVpl podrían ser una alternativa para la prevención y la reducción de la transmisión del hMPV."

"The etiologic agents that cause respiratory illnesses are mainly bacteria and viruses; the latter are responsible for 50-60% of acute respiratory infections (ARIs). Human metapneumovirus (hMPV) is an etiological agent of acute respiratory infections. In children under 3 years old, respiratory tract infections account for 20 % of deaths worldwide. Clinical manifestations of hMPV infection include fever, coughand tachypnea, and may progress to severe infections as well as severe signs like bronchiolitis, pneumonia and laryngotracheobronchitis. The elderly and immunocompromised patients are also among the most affected groups. However, today there is no commercially available treatment or vaccine for hMPV infections. There are several systems for the expression of recombinant proteins, but plants are an ideal expression system because the production is cost effective and is easier to scale up to an industrial level than other platforms. In addition, the plant tissue may be used as raw food, dried or, alternatively, proteins may be partially or fully purified and administered in aerosol or capsules as dry powder. In this study, we explore two different strategies to obtain a treatment against hMPV infection in plants. 1) The peptide called HRA2pl was produced by transient viral expression system (Magnifection) in tobacco plants; HRA2pl was designed based on the F protein of the hMPV and it was demonstrated by in vitro assays in Hep-2 cell line that it inhibits the fusion of the virus to the host cell in a dose-dependent manner. 2) The antigenic protein (hMPVpl) was designed as a subunit antigen protein based on hydrophilic amino acid regions and predicted HLA-A*0201 (human) and H2Db (mouse) epitopes. The expression of this antigenic protein was performed in lettuce plants by nuclear transformation and administered orally to Balb/c mice. The antibody responses showed a higher concentration of serum IgG1 compared to IgG2a suggesting an induction of Th2 immune response, which is related to B cell differentiation and antibody production. These two alternatives confirmed the great potential of plants for the production of biopharmaceuticals, therefore HRA2pl and hMPVpl could be an alternative for prevention and reduction of the transmission of hMPV."