Research Article

DNA vaccination with a gene encoding Toxoplasma gondii Rhoptry Protein 17 induces partial protective immunity against lethal challenge in mice

La vaccination par ADN avec un gène codant pour la protéine 17 des rhoptries de Toxoplasma gondii induit une immunité protectrice partielle contre une provocation létale chez la souris

¹ Research Institute of Medical Parasitology, Shanxi Medical University, Taiyuan, Shanxi 030001, PR China
² Department of Biochemistry and Molecular Biology, Shanxi Medical University, Taiyuan, Shanxi 030001, PR China
³ Department of General Surgery, Xi’an Red Cross Hospital, Xi’an, Shanxi 710000, PR China
⁴ Department of Physiology, Faculty of Medical and Health Sciences, University of Auckland, Private Bag 92-019, Auckland 1142, New Zealand
⁵ Department of Physiology, Key Laboratory of Cellular Physiology Co-Constructed by Province and Ministry of Education, Shanxi Medical University, Taiyuan, Shanxi 030001, PR China

^* Corresponding author: longwty@163.com

Received: 10 November 2015
Accepted: 22 January 2016

Abstract

Toxoplasma gondii is an obligate intracellular apicomplexan parasite that affects humans and various vertebrate livestock and causes serious economic losses. To develop an effective vaccine against T. gondii infection, we constructed a DNA vaccine encoding the T. gondii rhoptry protein 17 (TgROP17) and evaluated its immune protective efficacy against acute T. gondii infection in mice. The DNA vaccine (p3×Flag-CMV-14-ROP17) was intramuscularly injected to BALB/c mice and the immune responses of the vaccinated mice were determined. Compared to control mice treated with empty vector or PBS, mice immunized with the ROP17 vaccine showed a relatively high level of specific anti-T. gondii antibodies, and a mixed IgG1/IgG2a response with predominance of IgG2a production. The immunized mice also displayed a specific lymphocyte proliferative response, a Th1-type cellular immune response with production of IFN-γ and interleukin-2, and increased number of CD8⁺ T cells. Immunization with the ROP17 DNA significantly prolonged the survival time (15.6 ± 5.4 days, P < 0.05) of mice after challenge infection with the virulent T. gondii RH strain (Type I), compared with the control groups which died within 8 days. Therefore, our data suggest that DNA vaccination with TgROP17 triggers significant humoral and cellular responses and induces effective protection in mice against acute T. gondii infection, indicating that TgROP17 is a promising vaccine candidate against acute toxoplasmosis.

Résumé

Toxoplasma gondii est un Apicomplexa parasite intracellulaire obligatoire, qui affecte l’homme et divers animaux domestiques et provoque de graves pertes économiques. Pour développer un vaccin efficace contre l’infection par T. gondii, nous avons construit un vaccin à ADN codant pour la protéine 17 des rhoptries de T. gondii (TRAP17) et avons évalué son efficacité protectrice immunitaire contre une infection aiguë par T. gondii chez la souris. Le vaccin à ADN (p3×Flag-CMV-14-ROP17) a été injecté par voie intramusculaire à des souris BALB/c et les réponses immunitaires des souris vaccinées ont été déterminées. Par comparaison avec des souris témoins traitées avec le vecteur vide ou du PBS, les souris immunisées avec le vaccin contre la ROP17 ont montré un niveau relativement élevé d’anticorps spécifiques anti-T. gondii et une réponse IgG1/IgG2a mixte avec prédominance de la production d’IgG2a. Les souris immunisées ont également montré une réponse proliférative lymphocytaire spécifique, une réponse immunitaire cellulaire de type Th1 avec production d’IFN-γ et d’interleukine-2, et une augmentation du nombre de cellules T CD8⁺. L’immunisation avec l’ADN ROP17 a prolongé de façon significative le temps de survie (15.6 ± 5.4 jours, P < 0.05) des souris après infection d’épreuve avec la souche virulente de T. gondii RH (type I), par rapport aux groupes de contrôle qui sont morts dans les 8 jours. Par conséquent, nos données suggèrent que la vaccination par ADN avec TgROP17 déclenche des réponses humorale et cellulaire importantes et induit une protection efficace chez la souris contre une infection aiguë par T. gondii, indiquant que TgROP17 est un candidat vaccin prometteur contre la toxoplasmose aiguë.