Avances recientes en el descubrimiento de antígenos de garrapatas y el desarrollo de vacunas contra garrapatas Parte 1

Abstracto:

Las garrapatas pueden afectar gravemente la salud humana y animal en todo el mundo, provocando importantes pérdidas económicas cada año. Los acaricidas químicos se usan ampliamente para controlar las garrapatas, que tienen un impacto negativo en el medio ambiente y provocan la aparición de poblaciones de garrapatas resistentes a los acaricidas. Una vacuna se considera uno de los mejores enfoques alternativos para controlar las garrapatas y las enfermedades transmitidas por garrapatas, ya que es menos costosa y más eficaz que los controles químicos. Se han desarrollado muchas vacunas basadas en antígenos como resultado de los avances actuales en técnicas transcriptómicas, genómicas y proteómicas.

Algunos de estos (p. ej., Gavac® y TickGARD®) están disponibles comercialmente y se usan comúnmente en diferentes países. Además, se está investigando un número significativo de nuevos antígenos con la perspectiva de desarrollar nuevas vacunas contra las garrapatas.

Sin embargo, se requiere más investigación para desarrollar vacunas basadas en antígenos nuevas y más eficientes, incluida la evaluación de la eficacia de varios epítopos contra diferentes especies de garrapatas para confirmar su reactividad cruzada y su alta inmunogenicidad. En esta revisión, discutimos los avances recientes en el desarrollo de vacunas basadas en antígenos (tradicionales y basadas en ARN) y brindamos una breve descripción de los descubrimientos recientes de antígenos nuevos, junto con sus fuentes, características y los métodos utilizados para probar su eficiencia.

Los antígenos son sustancias que pueden causar una respuesta inmunitaria, incluidas bacterias, virus, células, etc. La inmunidad es la capacidad del cuerpo para responder a antígenos externos, incluida la inmunidad innata y la inmunidad adquirida. La relación entre los antígenos y la inmunidad es estrecha, y la inmunidad puede reconocer y atacar antígenos, protegiendo así al cuerpo de enfermedades. Por ejemplo, cuando el cuerpo humano se expone a un determinado patógeno, el sistema inmunitario reconoce el antígeno y produce anticuerpos para atacarlo y evitar la enfermedad. Por lo tanto, la interacción entre los antígenos y la inmunidad es un mecanismo importante para mantener una buena salud. Entonces, desde este punto de vista, debemos prestar atención a mejorar nuestra inmunidad en nuestra vida diaria. Cistanche tiene un efecto significativo en la mejora de la inmunidad. Cistanche es rico en una variedad de sustancias antioxidantes, como vitamina C, vitamina C, carotenoides, etc. Estos ingredientes pueden eliminar los radicales libres, reducir el estrés oxidativo y mejorar la resistencia del sistema inmunológico.

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Palabras clave:

vacunas; candidatos a antígeno; vacuna contra las garrapatas; control de garrapatas.

1. Introducción

Las garrapatas son ectoparásitos que infestan humanos y animales y son responsables de importantes pérdidas económicas. Son los segundos vectores más importantes para la transmisión de enfermedades en humanos después de los mosquitos [1,2]. También son uno de los vectores más importantes para la transmisión de enfermedades que afectan a la industria ganadera y a las mascotas a nivel mundial [3–5]. Las garrapatas tienen pocos enemigos naturales, lo que dificulta el control de las infecciones por garrapatas. Los acaricidas químicos han sido solo parcialmente efectivos, con varias desventajas que no son el objetivo, incluida la selección de garrapatas resistentes a los acaricidas y la contaminación del medio ambiente y los productos animales con residuos químicos [6].

Además, para controlar las enfermedades transmitidas por garrapatas, en varios países se utilizan algunas vacunas basadas en antígenos; sin embargo, se necesitan enfoques nuevos y más efectivos, incluido el desarrollo de nuevas vacunas que aborden las infestaciones por garrapatas y las infecciones por patógenos [7,8].

Tradicionalmente, el principio de "aislar-inactivar-inyectar" ha jugado un papel crucial en el diseño y desarrollo de una vacuna para el control de parásitos/patógenos. Las vacunas de primera generación estaban compuestas por patógenos que estaban vivos, atenuados o muertos. Las vacunas de segunda generación consistían en componentes de parásitos/patógenos purificados y se desarrollaron como resultado de los avances en cultivo celular, química de polisacáridos, tecnología de ADN recombinante e inmunología [9,10]. El avance de la genómica y otras "ómicas" en las últimas dos décadas ha resultado en el desarrollo de una "tercera generación" de vacunas, basadas en tecnologías como la ómica funcional, la vacunología inversa y el enfoque de biología de sistemas.

Para superar las limitaciones de los enfoques de desarrollo de vacunas convencionales, el desarrollo de vacunas se ha vuelto más personalizado, con un enfoque en los restos de antígenos que son el objetivo de las respuestas inmunitarias protectoras [11,12], con una perspectiva amplia del patógeno y su interacción con el sistema inmunológico del huésped [13]. Por lo tanto, la vacunología moderna se basa cada vez más en enfoques ómicos novedosos que utilizan tecnologías de vanguardia de alto rendimiento, como genómica, transcriptómica y proteómica, junto con avances en inmunología básica, biología huésped-patógeno, inmunómica, bioinformática avanzada, modelado computacional y mejora conocimientos e innovaciones tecnológicas.

En comparación con el uso de productos químicos, la vacunación es una buena opción porque es ambientalmente segura y rentable para controlar la infestación por garrapatas [12,14]. Aunque la vacunación es una estrategia racional para controlar la infestación por garrapatas, hasta el momento solo se han comercializado unas pocas vacunas, con una preocupación mínima por la inducción de inmunidad de reacción cruzada contra las especies de garrapatas [15].

Para desarrollar nuevas vacunas, es fundamental identificar y caracterizar nuevos candidatos a antígenos que estén más conservados y tengan la capacidad de inducir inmunidad de reacción cruzada en la especie huésped. El objetivo de esta revisión es proporcionar una descripción general de las vacunas tradicionales y basadas en ARN y la posibilidad de su aplicación y nuevos antígenos que tienen el potencial de ser explotados como antígenos candidatos prometedores para el desarrollo de vacunas.

2. Identificación de antígenos: hoja de ruta para desarrollar una vacuna contra las garrapatas

La identificación de antígenos es fundamental para el desarrollo de una vacuna contra las garrapatas. Es crucial comprender los mecanismos moleculares asociados con las interacciones huésped-parásito-patógeno para identificar candidatos a antígenos que probablemente sirvan como candidatos/objetivos para el desarrollo de una vacuna. El candidato a antígeno ideal induce respuestas inmunitarias duraderas y eficaces en el huésped [16,17]. Se han llevado a cabo muchos estudios desde que Allen y Humphreys publicaron sus hallazgos en 1979, empleando una variedad de antígenos, incluidos homogeneizados de garrapatas enteras y órganos internos, para inducir diversos niveles de inmunidad contra las garrapatas [16].

Han surgido varias posibilidades nuevas para predecir, detectar e identificar antígenos protectores contra las infestaciones por garrapatas desde Ixodes scapularis, la primera especie de garrapata secuenciada [18]. Ahora hay muchas bases de datos de nucleótidos y proteínas disponibles de diferentes tejidos de garrapatas y etapas de desarrollo, y se conoce una amplia variedad de estímulos que afectan a las garrapatas, como la alimentación de garrapatas o la infección con patógenos [17,19].

La probabilidad de seleccionar candidatos a antígenos protectores derivados de garrapatas para el control de la infestación por garrapatas y la infección por patógenos también ha aumentado como resultado de los recientes avances en las tecnologías ómicas (es decir, transcriptómica, proteómica y metabolómica) [20]. Además, el uso de la vacunología inversa (RV), o vaccinómica, ha permitido el descubrimiento de nuevos candidatos a antígenos vacunales [20].

Como resultado de esto, se ha evaluado y demostrado que las proteínas sintéticas y recombinantes pueden inducir cierto nivel de inmunidad protectora. El propósito de esta sección es discutir candidatos a antígenos que se originan de diferentes tejidos que han sido identificados, evaluados por su eficacia y que están siendo considerados como candidatos potenciales para el desarrollo de una vacuna contra las garrapatas, según la literatura disponible (Tabla 1 y Figura 1).

Figura 1. Una descripción general del esquema de evaluación de distribución y eficacia de los objetivos de antígenos de vacunas contra garrapatas para la prevención de infestaciones por garrapatas y enfermedades transmitidas por garrapatas.

2.1. Candidatos a antígenos asociados al huevo

La yema de huevo es un componente esencial para el desarrollo de las garrapatas, ya que sirve como reservorio de diversas proteínas que juegan un papel crucial durante el desarrollo embrionario de estos artrópodos [21,22]. Al igual que en los insectos, las proteínas de la yema se sintetizan en el cuerpo graso de las garrapatas [21,23]. La degradación de la yema se lleva a cabo por varios tipos de enzimas que se encuentran en los huevos. La procatepsina de yema de Boophilus (BYC) es un ejemplo de una proteinasa de la yema que se ha aislado de los huevos de R. microplus y se ha informado que está involucrada en el proceso de embriogénesis de la garrapata.

En particular, estas enzimas juegan un papel clave en la degradación de la vitelina, un importante componente proteico de la yema de huevo [21]. BYC fue aislado por primera vez por da Silva Vaz Jr et al. [24] de huevos de R. microplus y luego se inoculó en ganado para determinar su papel en la inducción de la inmunidad del huésped. Se descubrió que esta enzima brinda protección parcial contra las garrapatas y desencadena una respuesta inmunitaria protectora en el ganado, pero su eficacia oscila entre el 14 % y el 36 %. Un estudio posterior expresó la proteína BYC recombinante en un sistema de expresión procariótico (E. coli).

Curiosamente, la proteína recombinante mostró una mayor eficacia general (25,24 por ciento) en comparación con la enzima aislada directamente de la yema de huevo [25,26]. Parecía que varios factores pueden afectar la eficacia de esta proteína, por ejemplo, el método de preparación de la proteína BYC puede influir en la estructura de la proteína y, en última instancia, en sus funciones. Además, esta variación también puede estar asociada con la cepa de la garrapata u otras condiciones experimentales [24].

La vitelina, una lipoglucoproteína que también se encuentra en la yema de huevo de forma similar a otras proteínas de la yema, se sintetiza en los cuerpos grasos de los artrópodos [27,28]. En las garrapatas, la vitelina o las vitelogeninas son cruciales para el desarrollo de los huevos y la oviposición, como lo demuestra el silenciamiento de tres genes de vitelogenina en H. longicornis [29]. La proteína vitelina se purificó a partir de huevos de garrapata como un complejo no covalente de seis polipéptidos de alto peso molecular (44–107 kDa). Paralelamente a este estudio, se aisló y purificó una glicoproteína de 80 kDa (GP80) a partir de larvas de R. microplus.

A continuación, se inocularon ambas proteínas para investigar su eficacia. La vacunación con Vitellin y GP80 mostró una eficacia general del 68 %, lo que sugiere que una vacuna que contenga ambos antígenos puede inducir una respuesta inmunitaria y también brindar protección parcial contra R. microplus en huéspedes ovinos [28].

Sorprendentemente, cuando se inyectó hexahis-GP80 recombinante (HH-GP80), que se plegó incorrectamente y no se glicosiló, en el huésped en las mismas condiciones experimentales, no mostró eficacia [28]. Según los hallazgos del estudio anterior, parece que la vacunación de vitelina y GP80 puede provocar respuestas inmunitarias en ovejas y puede proteger parcialmente a las ovejas contra la garrapata B. micro plus. El correcto plegamiento de HH-GP80 es crucial para su actividad, ya que se asocian epítopos protectores al plegamiento de la proteína y/o de los oligosacáridos adheridos a ella, y estos epítopos son esenciales para su actividad.

La endopeptidasa de cisteína que degrada la vitelina (VTDCE) es otra enzima asociada al huevo que fue identificada y aislada por Seixas et al. [30]. Al igual que BYC, esta proteína enzimática no se sintetiza en el ovario de R. microplus y está implicada en la hidrólisis de vitelina, lo que proporciona nutrientes a los embriones en desarrollo.

Sin embargo, se encontró que ambas enzimas regulan la hidrólisis de vitelina de manera diferente [30]. Posteriormente, el mismo grupo de investigación analizó la proteína VTDCE purificada como antígeno y descubrió que esta proteína también brinda protección parcial contra las garrapatas, ya que la inmunización del ganado resultó en un 21 % de eficacia y una reducción del 17,6 % en el peso de los huevos fértiles [31]. Las proteínas BYC y VTDCE asociadas al huevo proporcionaron una protección limitada al huésped contra la infestación por garrapatas y, por lo tanto, no parecen ser candidatos a antígeno adecuados cuando se usan solos en una vacuna.

2.2. Candidatos a antígenos asociados a las glándulas salivales

Las garrapatas contienen una proteína similar a la enzima convertidora de angiotensina que puede controlar la presión arterial mediante la regulación del volumen de líquido, similar a la enzima convertidora de angiotensina en los mamíferos [32,33]. Este control permite que la garrapata se alimente continuamente de la sangre del huésped. Las glándulas salivales y el intestino medio de la garrapata B. micro plus contienen una glicoproteína de baja abundancia, denominada Bm91 [32]. Bm91 actualmente no está incluido en las vacunas comerciales contra las garrapatas, pero se considera un candidato para el control de las garrapatas [34]. Cuando la proteína recombinante Bm91 se evaluó sola en condiciones de campo con infestación natural de garrapatas, los resultados fueron desalentadores, ya que esta proteína mostró solo un 6 % de eficacia, lo que parece inapropiado para el desarrollo de una vacuna para el control de garrapatas [35].

Sin embargo, cuando la proteína recombinante Bm91 que se produjo en E. coli se combinó con Bm86 (un antígeno candidato que se usa en vacunas comerciales) y luego esta combinación de proteínas se usó como vacuna, los resultados fueron mucho más prometedores. , ya que la adición de Bm91 mejoró la eficacia del antígeno Bm86 [33], lo que sugiere que la combinación de estas dos proteínas (Bm91 y Bm86) parece ser una estrategia eficaz para desarrollar un nuevo anti -Vacuna contra garrapatas.

Los análisis transcriptómicos y de expresión génica diferencial de las glándulas salivales han demostrado que el genoma de las especies de garrapatas (p. ej., R. microplus y Dermacentor andersoni) comprende una secuencia proteica denominada proteína de seda flageliforme [36,37]. La caracterización de la expresión génica diferencial en las glándulas salivales de R. microplus en respuesta a la infección por A. marginale destacó los mecanismos moleculares de interacción de la garrapata con el patógeno. Estudios funcionales posteriores han demostrado que la proteína de seda flageliforme (SILK) puede desempeñar un papel crucial en la infección y multiplicación de A. marginale en garrapatas. Una interacción entre las moléculas derivadas de garrapatas y patógenos está involucrada en la multiplicación de A. marginale en las células de las glándulas salivales [36,38].

Tras este estudio, se propuso que la proteína de seda flageliforme podría ser un candidato a antígeno adecuado para desarrollar una vacuna. Para ello, Merino et al. [14] produjeron proteína de seda flageliforme recombinante y analizaron su actividad antigénica inyectándola en un huésped bovino. Se encontró que la proteína recombinante era una excelente candidata antigénica, ya que brindaba un 62 por ciento de protección contra la infestación por garrapatas y la infección transmitida por garrapatas (p. ej., babesiosis) en el ganado. La vacunación con proteína de seda flageliforme redujo la multiplicación de A. marginale en bovinos. Los títulos de anticuerpos específicos de antígeno se correlacionaron con infestaciones por garrapatas reducidas e infección por patógenos, lo que indica que el efecto de la vacuna es el resultado de la respuesta de anticuerpos.

Además, la expresión de antígenos de vacunas que codifican genes en garrapatas que se alimentan de ganado también se vio afectada por la vacunación y la coinfección con A. marginale y B. bigemina. Por lo tanto, parece que las vacunas que usan proteínas de garrapatas que están involucradas en las interacciones vector-patógeno pueden ser efectivas tanto para controlar la infestación de garrapatas como para prevenir la infección por patógenos al mismo tiempo [14].

Salp15 es una proteína salival inmunosupresora de I. scapularis con un peso molecular de 15 kDa que inhibe la activación de las células T CD4 plus, la actividad del complemento, la producción de citocinas y la función de las células dendríticas en el huésped [39–41]. Estudios posteriores investigaron el mecanismo molecular de Salp15. La proteína de la superficie externa, OspC, es producida por B. burgdorferi en la superficie externa de la célula. La producción de espiroquetas (espiroquetas de B. burgdorferi) en el intestino medio de las garrapatas infectadas se inicia cuando se alimenta de la sangre del huésped, que luego se transporta al huésped.

Durante la salida de las glándulas salivales y la transmisión de las espiroquetas de B. burgdorferi al huésped, Salp15 interactúa físicamente con OspC en la superficie de las espiroquetas de B. burgdorferi, lo que facilita la supervivencia de las espiroquetas, la transmisión de patógenos y la infección del huésped [38,42 ]. La interacción Salp15-OspC puede, por lo tanto, ocultar OspC de la respuesta inmune del huésped para que la espiroqueta esté protegida de la respuesta inmune [38]. Recientemente, se utilizó el sistema de expresión de Escherichia coli para sintetizar la proteína recombinante Salp15, y se encontró que el sistema era eficaz para producir esta proteína con un rendimiento considerable y buena solubilidad. Estas características de la proteína recombinante Salp15 indican que tiene una aplicación práctica y puede usarse para generar vacunas contra las garrapatas [41,43,44].

Las metaloproteasas (MP) son proteínas multifuncionales que participan en una amplia variedad de procesos fisiológicos y patológicos complejos en los organismos vivos [45]. Se han identificado varios MP en diferentes especies de garrapatas y se consideran cruciales para el mantenimiento de las funciones asociadas con la alimentación de sangre en las garrapatas [46–49]. Por ejemplo, las glándulas salivales de las garrapatas ixódidas contienen MP que se reconocen como componentes bioactivos clave en funciones fisiológicas vitales y, por lo tanto, se consideran objetivos potenciales en las estrategias de control para combatir estos ectoparásitos [49]. Para evaluar el potencial antigénico de las MP, Ali et al. (2015) [50] amplificaron un fragmento de la secuencia que codifica una R. microplus MP, la expresaron como una proteína recombinante y usaron la forma purificada de esta proteína como antígeno vacunal contra R. microplus en bovinos [50]. La proteína recombinante R. micro plus MP demostró una eficacia general del 60 por ciento.

Además, redujo la cantidad de garrapatas que se alimentaban, la cantidad de huevos producidos y la cantidad de huevos eclosionados, por lo que [41] es un candidato ideal para el desarrollo de vacunas contra las garrapatas [50]. Para explorar más a fondo los candidatos a antígenos adecuados de R. microplus, Maruyama et al. [51] realizaron un estudio de ARN-seq en las glándulas salivales en todas las etapas de alimentación de R. microplus y detectaron un fragmento del transcriptoma que era similar a MP (Rm239) junto con otros tres genes, incluidos Rm39, Rm76 y Rm180. . La aplicación de estas proteínas como vacunas mostró que todas ellas pueden inhibir las respuestas hemostáticas, suprimir las respuestas de anticuerpos del huésped y reducir la capacidad de la garrapata para unirse al huésped utilizando una proteína de cemento rica en glicina.

Por lo tanto, los autores desarrollaron una vacuna antigarrapatas multicomponente utilizando estos cuatro tipos diferentes de proteínas [51]. La inmunización del ganado con esta vacuna multicomponente dio como resultado una reducción de la infestación de R. microplus en un 73,2 %, lo que indica que la formulación de una vacuna multiantígeno antigarrapata puede ser más eficaz que las vacunas monocomponente [51].

Los ribosomas, también llamados fábricas de proteínas, son componentes de todos los organismos vivos. Se ha demostrado que la proteína ribosomal P{{0}} juega un papel fundamental en la regulación de la actividad de traducción de los ribosomas y ayuda a un organismo a ajustar su metabolismo a diversas condiciones ambientales. Pertenece a un grupo de proteínas ácidas que forman una estructura similar a un tallo en la subunidad de ribosoma más grande del ribosoma [52]. Existe evidencia que muestra que la saliva de la garrapata contiene proteínas ribosómicas que desempeñan un papel en la evasión de los mecanismos defensivos del huésped [53–55]. Recientemente se informó que los conejos vacunados con la proteína ribosomal recombinante P0 exhibieron fuertes respuestas humorales que redujeron principalmente la muda de las ninfas y la reproducción de las hembras. La proteína demostró una protección del 57,5 ​​% contra las infestaciones de O. erraticus, pero no proporcionó protección cruzada contra las infestaciones de la garrapata africana Ornithodoros moubata [56].

En otro estudio, los investigadores sintetizaron químicamente un péptido de 20 aminoácidos, que se derivó de la proteína ribosomal P0 de las garrapatas Rhipicephalus, y lo conjugaron con éxito con la proteína Keyhole Limpet Hemocyanin (KLH) de Megathura crenulate para servir como antígeno contra R. microplus, mostrando una eficacia del 96 por ciento en el ganado [57]. En este estudio, los resultados sugirieron que la P0 conjugada con KLH es una excelente vacuna. Sin embargo, la producción de una vacuna de este tipo será costosa y, por lo tanto, puede que no sea rentable para el ganado. Por lo tanto, es fundamental realizar más investigaciones sobre la producción recombinante de una vacuna antigénica para evaluar su eficacia y hacer que su producción sea económicamente más viable.

Inhibidores de la serina proteasa: los intentos de aislar antígenos de especies de garrapatas han identificado algunos inhibidores de la serina proteasa (serpinas), que parecen tener capacidades antigénicas. Las serpinas participan en diversas actividades fisiológicas en los animales, en particular en el ganado bovino, donde influyen en la coagulación de la sangre, alterando el tiempo de protrombina y activando parcialmente el tiempo de tromboplastina [58-60]. Las serpinas interfieren con el sistema inmunitario de las garrapatas y, por lo tanto, facilitan el proceso de alimentación inicial de estos parásitos [61]. Andreotti et al. [62] aislaron e identificaron R. micro más inhibidores de tripsina (BmTI) de extractos de larvas.

Para evaluar su actividad antigénica, se vacunaron bovinos mestizos con BmTI, que interfirió con la migración de leucocitos en el sitio de fijación de las larvas [63,64]. La vacunación de terneros con antígenos BmTI redujo notablemente el número de garrapatas hembras congestionadas y su peso, lo que resultó en una eficacia del 72,8 por ciento contra R. microplus. Estos datos sugirieron que la inmunización con BmTI puede actuar en la fase temprana del desarrollo larvario [65]. Para investigar si la BmTI truncada también puede inducir la inmunización, se sintetizó el fragmento N-terminal de BmTI y mostró una menor eficacia (18,4 por ciento) en el ganado en comparación con la proteína de longitud completa.

Por lo tanto, la inmunización con el dominio N-terminal no es suficiente para mejorar el efecto de las BmTI en las interacciones huésped-parásito [64]. De manera similar, cuando los inhibidores de tripsina de larvas de R. microplus recombinantes (rRmLTI) se emplearon como un ensayo de vacuna, la eficacia (32 por ciento) fue nuevamente baja, lo que sugiere que tanto la proteína recombinante truncada como la completa son menos efectivas, probablemente debido a la falta de plegamiento preciso de la proteína in vitro. En general, estos resultados indican que los inhibidores de la tripsina parecen candidatos adecuados para producir una vacuna eficaz; sin embargo, el método para producirlos a gran escala debe mejorarse para aumentar su eficacia [66]. Se han evaluado varias otras serpinas como posibles candidatas a vacunas contra las garrapatas de diferentes especies de garrapatas, incluidas Amblyomma americanum (AAS19), Haemaphysalis longicornis (HLS2), Rhipicephalus (Boophilus) microplus, etc. Todas estas serpinas demostraron protección parcial para el huésped; sin embargo, el nivel de protección puede variar según la especie de garrapata y el tipo de serpina [67–69].

La combinación de proteínas de una o más garrapatas en una sola cadena polipeptídica representa una atractiva estrategia de vacunación contra las garrapatas. Por lo tanto, los inhibidores de tripsina o las serpinas combinadas con fragmentos inmunogénicos de otras proteínas de garrapata pueden usarse como construcciones multiantígenas. Por ejemplo, se sintetizó una proteína quimérica que contenía el antígeno recombinante Bm86-Campo Grande (BmCG), rRmLTI y la subunidad B de enterotoxina termolábil de Escherichia coli (LTB) como adyuvante molecular. Este antígeno quimérico RmLTI-BmCG-LTB tuvo una eficacia del 55,6 por ciento contra R. microplus en ganado.

2.3. Candidatos a antígenos asociados al intestino medio

Las proteínas de ferritina son importantes para el almacenamiento fisiológico de hierro en una forma no tóxica pero biológicamente disponible. Son cruciales para el metabolismo del hierro de la sangre ingerida durante la alimentación de las garrapatas [70,71]. Hasta el momento, se han identificado y caracterizado dos moléculas de ferritina (ferritina 1 y ferritina 2). La ferritina 1 (FER1) se encuentra dentro de las células, donde participa en el almacenamiento fisiológico de hierro.

Para la ferritina 2 (FER2), no existen ortólogos funcionales en los vertebrados. Se expresa principalmente en el intestino y juega un papel biológico crucial en el transporte de hierro a las glándulas salivales y los ovarios [71]. La proteína FER2 se ha informado en varias especies de garrapatas, incluidas D. variabilis, R. microplus, I. ricinus, Haemaphysalis longicornis e I. scapularis [71,72]. Según los estudios de pérdida de función de FER2, es una vacuna candidata prometedora, porque la supresión de este gen afecta la capacidad de alimentación de las garrapatas, reduce la oviposición y reduce la eclosión de las larvas [71].

Además de FER2, FER1 se ha mostrado como un candidato a antígeno adecuado para controlar una variedad de especies de garrapatas. Hajdusek et al. probó la proteína FER2 recombinante de R. microplus (RmFER2) para inmunizar ganado y descubrió que la vacuna basada en FER2- mostró una eficacia general del 64 por ciento [73]. De manera similar, las proteínas recombinantes FER1 y FER2 de H. longicornis se han utilizado para inmunizar conejos. Ambas proteínas son altamente inmunogénicas e inducen la producción de anticuerpos del huésped. La inmunización del huésped redujo significativamente el peso congestionado de las garrapatas infestadas y redujo la cantidad de huevos y la cantidad de garrapatas con huevos completamente eclosionados. Sin embargo, la FER2 recombinante causó una mayor reducción con una mayor eficacia (49 por ciento) que la FER1 recombinante (34 por ciento) [72].

Más recientemente, Manjunathachar y colaboradores [74] informaron que un ternero vacunado con H. anatolicum FER2, un vector de la fiebre hemorrágica de Crimea-Congo, estaba fuertemente protegido contra infestaciones de garrapatas larvales (51,7 por ciento) y adultas (51,2 por ciento), como así como contra garrapatas con FER2 derribado por RNAi. Muchos otros estudios recientes también han confirmado que FER2 brinda una protección significativa al huésped contra la infestación por garrapatas mediante el uso de una proteína recombinante de FER2 [75–77]. El mecanismo molecular de protección implica principalmente la producción de anticuerpos anti-FER2 en el cuerpo del huésped, que se transfieren a las especies de garrapatas durante el proceso de alimentación, y los anticuerpos anti-FER2 se unen a FER2 dentro de las células intestinales de la garrapata o la hemolinfa, evitando así que FER2 montaje y/o función.

Recientemente se ha descubierto que las regiones antigénicas previstas en la proteína FER2 se conservan en diferentes especies de garrapatas. Por lo tanto, esta proteína se puede utilizar para producir una vacuna para la protección entre especies [77]. En un estudio reciente, se caracterizaron los ortólogos de FER2 en O. moubata (OMFER2) y O. erraticus (OEFer2), y los investigadores encontraron que tienen una gran similitud de secuencia (85,3 por ciento). La forma recombinante de O. moubata Fer2 (tOMFER2) puede provocar fuertes respuestas humorales en conejos. Sin embargo, en O. erraticus, esta proteína no muestra ningún efecto protector, a pesar de la alta similitud de secuencia, lo que sugiere que una ligera diferencia en sus secuencias puede determinar si tienen o no un efecto protector. A pesar de esto, los resultados de este estudio confirman que OMFER2 tiene el potencial de servir como antígeno candidato para vacunas [78].

TROSPA es un receptor de garrapatas que se requiere para la colonización de espiroquetas en I. scapularis. La proteína A de la superficie externa de B. burgdorferi (OspA) se produce abundantemente en estas espiroquetas y es fundamental para la adhesión al vector a través de la unión específica a TROSPA [79,80]. En diferentes especies de garrapatas, incluidas R. microplus, I. scapulars y R. annulatus, TROSPA puede desempeñar un papel en los mecanismos de infección y la multiplicación de los patógenos de Babesia. Además, las proteínas de la superficie externa OspA y OspB se expresan cuando las espiroquetas entran y residen en las garrapatas [81]. Sin embargo, su expresión se suprime durante la transmisión al huésped, mientras que las expresiones de OspC y bba52 aumentan. BBA52, junto con la proteína OspC de borrelial, tiene funciones complementarias pero no esenciales en el proceso de transmisión, ya que todos estos antígenos están localizados en la membrana externa y se coexpresan en las garrapatas que se alimentan [82–84].

Se desconoce la función biológica del receptor, pero la unión de OspA a TROSPA es necesaria para que la bacteria B. burgdorferi colonice el intestino de la garrapata, lo que favorece la infección bacteriana en el vector [79]. La infección de B. burgdorferi induce la producción de genes de garrapatas particulares (TROSPA y salp15), que pueden inhibir la transmisión de espiroquetas de Borrelia y otros microbios transmitidos por garrapatas [80,85]. El bloqueo de TROSPA con antisueros de TROSPA o mediante ARNi reduce la adherencia de B. burgdorferi al intestino de I. scapulars y, por lo tanto, reduce la colonización bacteriana del vector y la transmisión potencial de patógenos al huésped [79]. Como resultado de esta interacción, TROSPA recombinante se analizó en ganado bovino como una vacuna antigénica para controlar la infestación por garrapatas y la transmisión de patógenos, pero no afectó la alimentación ni la fecundidad de las garrapatas [14].

Las acuaporinas (AQP) o canales de agua transmembrana desempeñan un papel importante en la homeostasis y la crioprotección del agua [86,87]. Son miembros evolutivamente altamente conservados de una familia más grande de proteínas intrínsecas principales. Forman poros en la membrana celular que transportan agua u otros solutos [86,88,89]. Además de transportar agua y pequeños solutos neutros, las AQP participan en numerosos procesos fisiológicos [90].

En las garrapatas, se han informado AQP en el tracto digestivo, los túbulos de Malpighi y también en las glándulas salivales [91]. Las AQP reducen el volumen de sangre del huésped en los intestinos de las garrapatas, una función fisiológica importante ya que las garrapatas ingieren grandes volúmenes de sangre en relación con su tamaño y peso [62]. Se aisló un fragmento de una acuaporina de hembras hinchadas de R. micro plus y posteriormente se produjo de forma recombinante y se designó como vacuna RmAQP1 [62]. Esta vacuna se probó en dos ensayos en corrales de ganado para determinar su eficacia contra R. microplus, demostrando una eficacia del 68 por ciento y del 75 por ciento. Esto sugiere que RmAQP1 puede ser un posible antígeno vacunal [62] y que las acuaporinas pueden usarse en vacunas contra las garrapatas [62]. En un estudio reciente sobre RmAQP2 de la misma especie, se demostró que el ganado vacunado con el péptido sintético de los dominios extracelulares de RmAQP2 pudo reducir la cantidad de garrapatas que se alimentaban hasta la saciedad en un 25 % en general, lo que sugiere que este objetivo (RmAQP2) puede ser un componente útil de un cóctel de vacunas contra las picaduras de garrapatas [92].

Otro estudio sobre I. ricinus confirmó la eficacia de los antígenos AQP de garrapatas para el control de infestaciones de garrapatas al mostrar el efecto de la vacunación IrAQP y CoAQP en larvas de garrapatas I. ricinus en conejos. La eficacia de la vacuna que contenía la región conservada AQP presente en el antígeno CoAQP fue mayor que la de la vacuna IrAQP [93]. Además, la vacunación con péptidos inmunogénicos sintéticos derivados de las AQP de Ornithodoros erraticus (OeAQP y OeAQP1) proporcionó una protección significativa al ganado contra la especie homóloga O. erraticus, pero la protección entre especies contra Ornithodoros moubata fue menor [94]. Además, algunos otros estudios también han identificado AQP de diferentes especies, incluidas O. moubata y garrapatas Ixodid, con análisis bioinformáticos que sugieren que estas AQP tienen un buen potencial para ser utilizadas como vacuna. Por lo tanto, se requiere más evidencia experimental para confirmar el potencial antigénico de estas AQP [95,96].

I. ricinus es una de las especies de garrapatas responsables de la creciente prevalencia de enfermedades transmitidas por garrapatas en animales de compañía en Europa [4]. El efecto de las vacunas basadas en AQP sobre la infestación y la muda de las larvas de I. ricinus podría resultar en una reducción de las infestaciones por garrapatas en los animales vacunados y respalda que CoAQP podría ser un antígeno protector candidato para el control de diferentes especies de garrapatas que se alimentan del mismo huésped.

Un estudio que utilizó la inmunización de la biblioteca de expresión contra un modelo de ratón de infestaciones por garrapatas mostró que la proteína 4D8, más tarde denominada subarrendamiento (SUB), es un antígeno potencial que podría usarse como vacuna contra I. scapularis [97]. Se encontró que las secuencias del gen y la proteína de SUB se conservan en invertebrados y vertebrados. Además, este gen ha sido identificado y caracterizado en diferentes especies de garrapatas y se encontró que se expresa en diferentes etapas de desarrollo y en diferentes tejidos de garrapatas adultas [98]. Debido a la amplia distribución de SUB, se propuso que fuera un buen candidato a vacuna antigénica. El potencial antigénico de SUB se investigó previamente en ganado usando proteínas recombinantes y se encontró que SUB puede proteger (51 por ciento de eficacia) contra las garrapatas.

Además, una combinación de vacunación SUB y control autocida de garrapatas después de la eliminación del gen SUB en garrapatas que se alimentan de ganado para controlar R. microplus, alcanzó una eficacia del 75 por ciento después del tratamiento [99,100]. Además, Shakya y colaboradores produjeron SUB recombinante de R. microplus y usaron esta proteína recombinante para inmunizar bovinos. Estos rumiantes luego fueron desafiados con larvas de R. microplus. Además, se evaluó la eficacia de esta proteína frente a otra cepa de garrapata geográficamente diferente. La eficacia de SUB recombinante osciló entre el 32,7 % y el 44,1 % e indicó una alta homología de secuencia entre las cepas de garrapatas de México y la India [101]. En otro estudio, SUB recombinante se sintetizó como una proteína quimérica con MSP1a y posteriormente se aplicó al ganado para controlar R. microplus.

Sorprendentemente, esta proteína quimérica demostró una eficacia del 81 % [102]. Como resultado de los resultados exitosos y prometedores de la aplicación SUB, se probó la combinación de este antígeno con Bm86 y se supuso que daría mejores resultados, pero la eficacia general no apoyó el uso de esta combinación como vacuna. Aunque se ha demostrado que se activan altos niveles de anticuerpos específicos para cada antígeno cuando se administran dos antígenos simultáneamente, se separan en diferentes formulaciones y se usan en diferentes sitios de inoculación en el animal [103,104].

Anteriormente conocidas como ligandinas, las glutatión S-transferasas (GST) forman una familia de proteínas multifuncionales ampliamente distribuidas en el reino animal. Estas proteínas enzimáticas desempeñan un papel en el transporte intracelular, la digestión, la producción de prostaglandinas, la desintoxicación de sustancias tanto endógenas como exógenas y la defensa contra el estrés oxidativo. Los niveles de expresión de GST aumentan en los organismos cuando se exponen a insecticidas y acaricidas [105]. Un suero de conejo que contenía anticuerpos policlonales contra la GST de R. microplus reaccionó con la GST recombinante de H. longicornis y R. appendiculatus, lo que sugiere que las GST de garrapata podrían ser un componente de una vacuna universal que protege contra más de una especie de garrapata [106] .

Con base en este estudio preliminar, Parizi y colaboradores (2011) aislaron GST de H. longicornis y produjeron GST recombinante, y la usaron para vacunar ganado contra R. microplus [107]. Esto protegió al ganado contra R. micro plus con una eficacia del 57 por ciento. La proteína GST recombinante proporcionó inmunidad de protección cruzada parcial en el huésped, lo que sugiere que la capacidad protectora de la proteína GST no es suficiente y, por lo tanto, el uso de esta proteína en una vacuna de un solo antígeno parecería no ser eficaz para prevenir la infestación por garrapatas. 107].

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