Research Article

Immune responses and protection after DNA vaccination against Toxoplasma gondii calcium-dependent protein kinase 2 (TgCDPK2)

Réponses immunitaires et protection après vaccination par ADN contre la protéine kinase 2 dépendante du calcium de Toxoplasma gondii (TgCDPK2)

¹ State Key Laboratory of Veterinary Etiological Biology, Key Laboratory of Veterinary Parasitology of Gansu Province, Lanzhou Veterinary Research Institute, Chinese Academy of Agricultural Sciences, Lanzhou, Gansu Province 730046, PR China
² Jiangsu Co-innovation Center for Prevention and Control of Important Animal Infectious Diseases and Zoonoses, College of Veterinary Medicine, Yangzhou University, Yangzhou, Jiangsu Province 225009, PR China
³ College of Veterinary Medicine, Northwest A&F University, Yangling, Shaanxi Province 712100, PR China
⁴ College of Veterinary Medicine, Northeast Agricultural University, 59 Mucai Street, Harbin, Heilongjiang Province 150030, China

^* Corresponding author: siyang.huang@hotmail.com

Received: 10 May 2017
Accepted: 4 September 2017

Abstract

Toxoplasma gondii, an intracellular zoonotic protozoan parasite, is possibly the most widespread parasite of warm-blooded animals and can cause serious public health problems and economic losses worldwide. TgCDPK2, a member of the T. gondii calcium-dependent protein kinase family, was recently identified as an essential regulator for viable cyst development in T. gondii. In the present study, we evaluated the protective immunity induced by DNA vaccination based on a recombinant eukaryotic plasmid, pVAX-TgCDPK2, against acute toxoplasmosis in mice. BALB/c mice were intramuscularly immunized with pVAX-TgCDPK2 plasmid and then challenged by infection with the highly virulent RH strain of T. gondii. The specific immune responses and protective efficacy against T. gondii were analyzed by cytokine and serum antibody measurements, lymphocyte proliferation assays, flow cytometric on lymphocytes and the survival time of mice after challenge. Our results showed that mice immunized with pVAX-TgCDPK2 could elicit special humoral and cellular responses, with higher levels of IgG antibody, and increased levels of Th1-type cytokines IFN-γ, IL-12(p70), and CD3 + CD4 + CD8 − and CD3 + CD8 + CD4 − T cells, and had a prolonged survival time (14.0 ± 2.32 days) compared to control mice. These results demonstrate that pVAX-TgCDPK2 is a potential vaccine candidate against acute toxoplasmosis.

Résumé

Toxoplasma gondii, parasite protozoaire zoonotique intracellulaire, est probablement le parasite des animaux à sang chaud le plus répandu et peut représenter un problème majeur de santé publique et des pertes économiques dans le monde entier. TgCDPK2, l'une des protéines kinases dépendantes du calcium de T. gondii, a été récemment identifiée comme étant un régulateur essentiel du développement viable des kystes chez T. gondii. Dans la présente étude, nous avons évalué l'immunité protectrice induite contre la toxoplasmose aiguë chez la souris par la vaccination par ADN basée sur un plasmide eucaryote recombinant, pVAX-TgCDPK2. Des souris BALB/c ont été immunisées par voie intramusculaire avec le plasmide pVAX-TgCDPK2, suivi par une infection avec la souche RH de T. gondii, hautement virulente. Les réponses immunitaires spécifiques et l'efficacité protectrice contre T. gondii ont été analysées par des mesures de cytokines et d'anticorps sériques, des tests de prolifération lymphocytaire, la cytométrie de flux des lymphocytes et le temps de survie des souris après infection. Nos résultats ont montré que les souris immunisées avec pVAX-TgCDPK2 pouvaient susciter des réponses humorales et cellulaires particulières, avec un taux plus élevé d'anticorps IgG et des niveaux accrus de cytokines de type Th1, IFN-y, IL-12(p70) et CD3 + CD4 + CD8 - et CD3 + CD8 + CD4 -, et avaient un temps de survie prolongé (14,0 ± 2,32 jours) par rapport aux souris témoins. Ces résultats ont démontré que pVAX-TgCDPK2 était un candidat vaccin potentiel contre la toxoplasmose aiguë.