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Alonso A, Alcolea PJ, Larraga J, Peris MP, Esteban A, Cortés A, Ruiz-García S, Castillo JA, Larraga V. A non-replicative antibiotic resistance-free DNA vaccine delivered by the intranasal route protects against canine leishmaniasis. Front Immunol 2023; 14:1213193. [PMID: 37790927 PMCID: PMC10543895 DOI: 10.3389/fimmu.2023.1213193] [Citation(s) in RCA: 0] [Impact Index Per Article: 0] [Reference Citation Analysis] [What about the content of this article? (0)] [Affiliation(s)] [Abstract] [Key Words] [MESH Headings] [Track Full Text] [Figures] [Journal Information] [Subscribe] [Scholar Register] [Received: 04/27/2023] [Accepted: 08/11/2023] [Indexed: 10/05/2023] Open
Abstract
Leishmania infantum is the etiological agent of zoonotic visceral leishmaniasis (ZVL). The disease is endemic in Central and South America, Central and South East Asia, and the Mediterranean basin. Dogs are the main reservoir, with an estimated prevalence of approximately 2.5 million dogs in Southern Europe. Current treatments cause side effects, disease recurrence, and drug resistance. Therefore, the development of vaccines against canine leishmaniasis is necessary. We have generated a DNA vaccine based on the non-replicative antibiotic resistance marker-free plasmid vector pPAL that contains the encoding gene for the L. infantum activated protein kinase C receptor analog (LACK). Homologous pPAL-LACK prime-boost intranasal administration confers efficacious protection in Beagle dogs with a reduction of clinical signs and a statistically significant reduction of the parasite burden in the bone marrow of more than 90% of dogs after experimental infection with highly infective promastigotes. This DNA vaccine elicits a robust cellular immune response skewed towards the Th1 profile.
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Affiliation(s)
- Ana Alonso
- Laboratory of Molecular Parasitology and Vaccines, Department of Cellular and Molecular Biology, Centro de Investigaciones Biológicas Margarita Salas, Consejo Superior de Investigaciones Científicas (CIBMS-CSIC), Madrid, Spain
| | - Pedro José Alcolea
- Laboratory of Molecular Parasitology and Vaccines, Department of Cellular and Molecular Biology, Centro de Investigaciones Biológicas Margarita Salas, Consejo Superior de Investigaciones Científicas (CIBMS-CSIC), Madrid, Spain
| | - Jaime Larraga
- Laboratory of Molecular Parasitology and Vaccines, Department of Cellular and Molecular Biology, Centro de Investigaciones Biológicas Margarita Salas, Consejo Superior de Investigaciones Científicas (CIBMS-CSIC), Madrid, Spain
| | - María Paz Peris
- Laboratory of Parasitology, Department of Animal Pathology, Faculty of Veterinary Science, University of Zaragoza, Zaragoza, Spain
| | - Adriana Esteban
- Laboratory of Parasitology, Department of Animal Pathology, Faculty of Veterinary Science, University of Zaragoza, Zaragoza, Spain
| | - Alberto Cortés
- Laboratory of Parasitology, Department of Animal Pathology, Faculty of Veterinary Science, University of Zaragoza, Zaragoza, Spain
| | - Silvia Ruiz-García
- Laboratory of Molecular Parasitology and Vaccines, Department of Cellular and Molecular Biology, Centro de Investigaciones Biológicas Margarita Salas, Consejo Superior de Investigaciones Científicas (CIBMS-CSIC), Madrid, Spain
| | - Juan Antonio Castillo
- Laboratory of Parasitology, Department of Animal Pathology, Faculty of Veterinary Science, University of Zaragoza, Zaragoza, Spain
| | - Vicente Larraga
- Laboratory of Molecular Parasitology and Vaccines, Department of Cellular and Molecular Biology, Centro de Investigaciones Biológicas Margarita Salas, Consejo Superior de Investigaciones Científicas (CIBMS-CSIC), Madrid, Spain
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Alcolea PJ, Larraga J, Rodríguez-Martín D, Alonso A, Loayza FJ, Rojas JM, Ruiz-García S, Louloudes-Lázaro A, Carlón AB, Sánchez-Cordón PJ, Nogales-Altozano P, Redondo N, Manzano M, Lozano D, Palomero J, Montoya M, Vallet-Regí M, Martín V, Sevilla N, Larraga V. Non-replicative antibiotic resistance-free DNA vaccine encoding S and N proteins induces full protection in mice against SARS-CoV-2. Front Immunol 2022; 13:1023255. [PMID: 36439169 PMCID: PMC9682132 DOI: 10.3389/fimmu.2022.1023255] [Citation(s) in RCA: 4] [Impact Index Per Article: 2.0] [Reference Citation Analysis] [What about the content of this article? (0)] [Affiliation(s)] [Abstract] [Key Words] [MESH Headings] [Grants] [Track Full Text] [Journal Information] [Subscribe] [Scholar Register] [Received: 09/02/2022] [Accepted: 10/11/2022] [Indexed: 08/20/2023] Open
Abstract
SARS-CoV-2 vaccines currently in use have contributed to controlling the COVID-19 pandemic. Notwithstanding, the high mutation rate, fundamentally in the spike glycoprotein (S), is causing the emergence of new variants. Solely utilizing this antigen is a drawback that may reduce the efficacy of these vaccines. Herein we present a DNA vaccine candidate that contains the genes encoding the S and the nucleocapsid (N) proteins implemented into the non-replicative mammalian expression plasmid vector, pPAL. This plasmid lacks antibiotic resistance genes and contains an alternative selectable marker for production. The S gene sequence was modified to avoid furin cleavage (Sfs). Potent humoral and cellular immune responses were observed in C57BL/6J mice vaccinated with pPAL-Sfs + pPAL-N following a prime/boost regimen by the intramuscular route applying in vivo electroporation. The immunogen fully protected K18-hACE2 mice against a lethal dose (105 PFU) of SARS-CoV-2. Viral replication was completely controlled in the lungs, brain, and heart of vaccinated mice. Therefore, pPAL-Sfs + pPAL-N is a promising DNA vaccine candidate for protection from COVID-19.
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Affiliation(s)
- Pedro J. Alcolea
- Laboratorio de Parasitología Molecular, Unidad de Desarrollo de Fármacos Biológicos, Inmunológicos y Químicos para la Salud Global (BICS), Departamento de Biología Celular y Molecular, Centro de Investigaciones Biológicas Margarita Salas, Consejo Superior de Investigaciones Científicas (CIBMS-CSIC), Madrid, Spain
| | - Jaime Larraga
- Laboratorio de Parasitología Molecular, Unidad de Desarrollo de Fármacos Biológicos, Inmunológicos y Químicos para la Salud Global (BICS), Departamento de Biología Celular y Molecular, Centro de Investigaciones Biológicas Margarita Salas, Consejo Superior de Investigaciones Científicas (CIBMS-CSIC), Madrid, Spain
| | - Daniel Rodríguez-Martín
- Grupo de Investigación en Nuevas Estrategias de Control de Patógenos Relevantes en Sanidad Animal, Centro de Investigación en Sanidad Animal (CISA-INIA-CSIC), Instituto Nacional de Investigación y Tecnología Agraria y Alimentaria, Consejo Superior de Investigaciones Científicas, Madrid, Spain
| | - Ana Alonso
- Laboratorio de Parasitología Molecular, Unidad de Desarrollo de Fármacos Biológicos, Inmunológicos y Químicos para la Salud Global (BICS), Departamento de Biología Celular y Molecular, Centro de Investigaciones Biológicas Margarita Salas, Consejo Superior de Investigaciones Científicas (CIBMS-CSIC), Madrid, Spain
| | - Francisco J. Loayza
- Laboratorio de Parasitología Molecular, Unidad de Desarrollo de Fármacos Biológicos, Inmunológicos y Químicos para la Salud Global (BICS), Departamento de Biología Celular y Molecular, Centro de Investigaciones Biológicas Margarita Salas, Consejo Superior de Investigaciones Científicas (CIBMS-CSIC), Madrid, Spain
| | - José M. Rojas
- Grupo de Investigación en Nuevas Estrategias de Control de Patógenos Relevantes en Sanidad Animal, Centro de Investigación en Sanidad Animal (CISA-INIA-CSIC), Instituto Nacional de Investigación y Tecnología Agraria y Alimentaria, Consejo Superior de Investigaciones Científicas, Madrid, Spain
| | - Silvia Ruiz-García
- Laboratorio de Parasitología Molecular, Unidad de Desarrollo de Fármacos Biológicos, Inmunológicos y Químicos para la Salud Global (BICS), Departamento de Biología Celular y Molecular, Centro de Investigaciones Biológicas Margarita Salas, Consejo Superior de Investigaciones Científicas (CIBMS-CSIC), Madrid, Spain
| | - Andrés Louloudes-Lázaro
- Grupo de Investigación en Nuevas Estrategias de Control de Patógenos Relevantes en Sanidad Animal, Centro de Investigación en Sanidad Animal (CISA-INIA-CSIC), Instituto Nacional de Investigación y Tecnología Agraria y Alimentaria, Consejo Superior de Investigaciones Científicas, Madrid, Spain
| | - Ana B. Carlón
- Grupo de Investigación en Nuevas Estrategias de Control de Patógenos Relevantes en Sanidad Animal, Centro de Investigación en Sanidad Animal (CISA-INIA-CSIC), Instituto Nacional de Investigación y Tecnología Agraria y Alimentaria, Consejo Superior de Investigaciones Científicas, Madrid, Spain
| | - Pedro J. Sánchez-Cordón
- Grupo de Investigación en Nuevas Estrategias de Control de Patógenos Relevantes en Sanidad Animal, Centro de Investigación en Sanidad Animal (CISA-INIA-CSIC), Instituto Nacional de Investigación y Tecnología Agraria y Alimentaria, Consejo Superior de Investigaciones Científicas, Madrid, Spain
| | - Pablo Nogales-Altozano
- Grupo de Investigación en Nuevas Estrategias de Control de Patógenos Relevantes en Sanidad Animal, Centro de Investigación en Sanidad Animal (CISA-INIA-CSIC), Instituto Nacional de Investigación y Tecnología Agraria y Alimentaria, Consejo Superior de Investigaciones Científicas, Madrid, Spain
| | - Natalia Redondo
- Inmunología Viral: Terapias y Vacunas. Unidad de Desarrollo de Fármacos Biológicos, Inmunológicos y Químicos para la Salud Global (BICS), Departamento de Biomedicina Molecular, Centro de Investigaciones Biológicas Margarita Salas, Consejo Superior de Investigaciones Científicas (CIBMS-CSIC), Madrid, Spain
| | - Miguel Manzano
- Grupo de Investigación en Biomateriales Inteligentes (GIBI), Departamento de Química en Ciencias Farmacéuticas. Facultad de Farmacia. Universidad Complutense de Madrid, Instituto de Investigación Sanitaria, Hospital 12 de Octubre i+12, Centro de Investigación Biomédica en Red de Bioingeniería, Biomateriales y Nanomedicina (CIBER-BBN), Madrid, Spain
| | - Daniel Lozano
- Grupo de Investigación en Biomateriales Inteligentes (GIBI), Departamento de Química en Ciencias Farmacéuticas. Facultad de Farmacia. Universidad Complutense de Madrid, Instituto de Investigación Sanitaria, Hospital 12 de Octubre i+12, Centro de Investigación Biomédica en Red de Bioingeniería, Biomateriales y Nanomedicina (CIBER-BBN), Madrid, Spain
| | - Jesús Palomero
- Department of Physiology and Pharmacology. Instituto de Neurociencias de castilla y León (INCyL), Instituto de Investigación Biomédica de Salamanca (IBSAL), School of Medicine, University of Salamanca, Salamanca, Spain
| | - María Montoya
- Inmunología Viral: Terapias y Vacunas. Unidad de Desarrollo de Fármacos Biológicos, Inmunológicos y Químicos para la Salud Global (BICS), Departamento de Biomedicina Molecular, Centro de Investigaciones Biológicas Margarita Salas, Consejo Superior de Investigaciones Científicas (CIBMS-CSIC), Madrid, Spain
| | - María Vallet-Regí
- Grupo de Investigación en Biomateriales Inteligentes (GIBI), Departamento de Química en Ciencias Farmacéuticas. Facultad de Farmacia. Universidad Complutense de Madrid, Instituto de Investigación Sanitaria, Hospital 12 de Octubre i+12, Centro de Investigación Biomédica en Red de Bioingeniería, Biomateriales y Nanomedicina (CIBER-BBN), Madrid, Spain
| | - Verónica Martín
- Grupo de Investigación en Nuevas Estrategias de Control de Patógenos Relevantes en Sanidad Animal, Centro de Investigación en Sanidad Animal (CISA-INIA-CSIC), Instituto Nacional de Investigación y Tecnología Agraria y Alimentaria, Consejo Superior de Investigaciones Científicas, Madrid, Spain
| | - Noemí Sevilla
- Grupo de Investigación en Nuevas Estrategias de Control de Patógenos Relevantes en Sanidad Animal, Centro de Investigación en Sanidad Animal (CISA-INIA-CSIC), Instituto Nacional de Investigación y Tecnología Agraria y Alimentaria, Consejo Superior de Investigaciones Científicas, Madrid, Spain
| | - Vicente Larraga
- Laboratorio de Parasitología Molecular, Unidad de Desarrollo de Fármacos Biológicos, Inmunológicos y Químicos para la Salud Global (BICS), Departamento de Biología Celular y Molecular, Centro de Investigaciones Biológicas Margarita Salas, Consejo Superior de Investigaciones Científicas (CIBMS-CSIC), Madrid, Spain
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