Имитирование структуры сахара в растениях играет решающую роль в разработке эффективных вакцин против распространенных внутренних паразитов крупного рогатого скота.
Исследование, проведенное Руудом Уилберсом из Университета Вагенингена и исследований (WUR) совместно с исследователями из Гентского университета и Медицинского центра Лейденского университета, открывает новый подход к вакцинированию КРС от внутренних паразитов на примере коричневой желудочной нематоды Ostertagia ostertagi. Выводы опубликованы в статье в Scientific Reports и послужат трамплином для более быстрой и устойчивой разработки вакцин для защиты здоровья КРС.
Заражение желудочным паразитом Ostertagia ostertagi – явление распространенное, как и в случае со многими другими гельминтами. Инфекция приводит к снижению производства молока и мяса и ухудшает здоровье животных, поэтому применяются дегельминтные препараты. Но это создает новые проблемы, по мнению исследователя Рууда Уилберса.
«Чрезмерное использование этих препаратов, например, слишком частое введение и в неправильной дозе, приводит к развитию устойчивости паразита к лекарствам. В частности, там, где ведется интенсивное животноводство, резистентность становится растущей проблемой. Кроме того, дегельминтизация не предлагает устойчивого решения. Это просто гарантирует, что паразит будет удален из животного. Но в следующем году инфекция может вернуться, если корова проглотит яйцо, поедая траву. Поскольку инфицированные коровы распространяют яйца при каждом испражнении, пастбища остаются зараженными, сохраняя жизнеспособность паразита. Еще одна проблема с дегельминтизаторами заключается в том, что мы не знаем точно, что они делают. Они также могут попасть в мясо и молоко и распространиться в окружающую среду и почву», - говорит он.
Гораздо более эффективный и устойчивый подход — вакцинация коров против паразита. По словам Уилберса, в настоящее время существует три доступные вакцины против паразитических червей. «Единственная проблема в том, что для производства этих вакцин нет альтернативы, кроме как заражать животных. Антигены выделяют из живых паразитов. Этот метод нежелателен, прежде всего потому, что потом приходится заражать здоровых животных. Он также нерационален, если вы хотите разрабатывать вакцины в больших масштабах. Это потому, что вам понадобится очень много инфицированных коров, чтобы получить достаточно вакцины», - поясняет исследователь.
Альтернативный метод производства использует рекомбинантную систему экспрессии. Это включает в себя вставку генетического кода из ДНК антигена паразита в другой организм, например, дрожжи или бактерию. «Этот процесс производит антиген, необходимый для разработки вакцин. К сожалению, метод не работает для желудочных червей . Исследователи из Гентского университета потратили десять лет, пытаясь идентифицировать правильный антиген. Но они обнаружили, что, дрожжи, например, не подходят, так как не могут реконструировать естественные структуры сахара (гликаны) паразита», - рассказывает исследователь.
На конференции в Греции Уилберс познакомился с коллегами из Гента и узнал о проблеме, с которой они столкнулись. «Мы объединились и начали исследовать, как имитировать белок паразита в растениях. Первоначально изучали сахарный состав паразита и то, насколько он схож с растениями. У желудочных нематод гликаны не очень сложны по сравнению с другими червями-паразитами. Далее мы определили, какие ферменты необходимы для их образования. Основное преимущество растения перед другими системами экспрессии заключается в том, что у растения очень мало ферментов, управляющих сахарами. Это позволяет легко удалить существующие структуры сахара и начать с «голой» структуры. Отсюда вы, так сказать, строите новую структуру, помещая поверх нее кубики сахара с выбранными ферментами. Это немного похоже на лего. Растения также переносят эту модификацию. Затем мы позволяем ферментам новой структуры экспрессироваться в растении вместе с антигеном», - объясняет Уилберс.
На данный момент, ученые доказали, что состав сахара действительно имеет решающее значение для эффективности вакцины. «Это открытие является центральной темой статьи в журнале Scientific Reports. Предыдущие исследования предполагали это, но убедительных доказательств не было. Это открытие станет трамплином для создания вакцин против других паразитов домашнего скота, таких как печеночная двуустка, а также паразитов человека. Сейчас мы реализуем несколько проектов для дальнейшего изучения потенциала. Ожидается, что имитация структур сахара в растениях ускорит разработку вакцин против червей-паразитов», - сообщает он.
В будущем Уилберс надеется полностью отделить сахар от белка. «У некоторых паразитов можно увидеть, что иммунный ответ, обеспечивающий защиту, сосредоточен на сахарах. Если вы сможете отделить элементы сахара от белка, это может еще больше облегчить производство вакцины. То есть нам нужно будет знать только состав сахара в организме паразита. Если нам удастся вакцинировать сахарными структурами, мы сможем разработать вакцины еще быстрее. Ведь в этом случае вам больше не придется идентифицировать отдельные антигены», заключил он.
(Источник: Wageningen University. Автор изображения: Анна Медведева, AgroXXI.ru).
Интересна тема? Подпишитесь на наши новости в ДЗЕН | Канал в Telegram | Группа Вконтакте | Дзен.новости.