Research Article

Evaluation of immune protection against Toxoplasma gondii infection in mice induced by a multi-antigenic DNA vaccine containing TgGRA24, TgGRA25 and TgMIC6

Évaluation de la protection immunitaire contre l’infection par Toxoplasma gondii chez la souris, induite par un vaccin à ADN multi-antigénique contenant TgGRA24, TgGRA25 et TgMIC6

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 College of Animal Science and Technology, Anhui Agricultural University, Hefei, Anhui Province 230036, PR China
³ Ningbo University School of Medicine, Ningbo, Zhejiang Province 315211, PR China

^* Corresponding author: chenjia@nbu.edu.cn

Received: 22 April 2019
Accepted: 31 July 2019

Abstract

Toxoplasma gondii infection is prevalent in humans and animals worldwide. In this study, recombinant eukaryotic expression plasmids (pVAX-GRA24, pVAX-GRA25 and pVAX-MIC6) were constructed, and then injected into Kunming mice intramuscularly, as cocktailed plasmids or as single-gene plasmids. We evaluated immune protective responses by detecting the titer of antibodies and cytokine production of IFN-γ, IL-2, IL-4, IL-10, IL-12 and IL-23, the percentages of the subclasses of T lymphocytes, as well as the records of the survival time and cyst decrement in the brain of the mouse model after challenge with the T. gondii RH and Pru strains, respectively. Compared with the control groups, antibody and cytokine production were significantly increased, while the survival times of mice in all immunized groups were also prolonged, and the number of T. gondii cysts in their brains were decreased significantly (29.03% for pVAX-GRA24; 40.88% for pVAX-GRA25; 37.70% for pVAX-MIC6; 48.06% for pVAX-GRA24 + pVAX-GRA25; and 55.37% for pVAX-GRA24 + pVAX-GRA25 + pVAX-MIC6). The mouse group immunized with the three-gene cocktail (TgGRA24 + TgGRA25 + TgMIC6) had better performance in each detection index than the mouse groups immunized with the two-gene cocktail of TgGRA24 + TgGRA25, which was better than that in the group immunized with the single gene vaccine of TgGRA24, TgMIC6 or TgGRA25. In conclusion, TgGRA24 or TgGRA25 may be good vaccine candidates against T. gondii infection, but the three-gene cocktail of TgGRA24, TgMIC6 and TgGRA25 may induce the strongest protective immunity. Further studies of multi-antigenic DNA vaccines or cocktailed vaccines against T. gondii infection are necessary.

Résumé

L’infection à Toxoplasma gondii est répandue chez les humains et les animaux dans le monde entier. Dans cette étude, des plasmides d’expression eucaryotes recombinants (pVAX-GRA24, pVAX-GRA25 et pVAX-MIC6) ont été construits, puis injectés à des souris Kunming par voie intramusculaire, comme cocktails de plasmides ou comme plasmides à un seul gène. Nous avons évalué les réponses de protection immunitaire en détectant le titre des anticorps et la production de cytokines IFN-γ, IL-2, IL-4, IL-10, IL-12 et IL-23, les pourcentages des sous-classes des lymphocytes T, ainsi qu’en mesurant les temps de survie et de décrément des kystes dans le cerveau du modèle souris après challenge par les souches RH et Pru de T. gondii, respectivement. Comparativement aux groupes témoins, la production d’anticorps et de cytokines était significativement accrue, tandis que le temps de survie des souris de tous les groupes immunisés était également prolongé et que le nombre de kystes de T. gondii dans leur cerveau diminuait de manière significative (29,03 % pour pVAX-GRA24 ; 40,88 % pour pVAX-GRA25 ; 37,70 % pour pVAX-MIC6 ; 48,06 % pour pVAX-GRA24 + pVAX-GRA25 ; 55,37 % pour pVAX-GRA24 + pVAX-GRA25 + pVAX-MIC6). Le groupe de souris immunisées avec les cocktails à trois gènes (TgGRA24 + TgGRA25 + TgMIC6) présentait la meilleure performance dans chaque indice de détection par rapport aux groupes de souris immunisées avec des cocktails à deux gènes de TgGRA24 + TgGRA25, qui était supérieur à ceux immunisés avec les vaccins monogéniques TgGRA24, TgMIC6 ou TgGRA25. En conclusion, TgGRA24 ou TgGRA25 peuvent être de bons candidats au vaccin contre l’infection à T. gondii, mais un cocktail à trois gènes de TgGRA24, TgMIC6 et TgGRA25 peut induire la plus forte immunité protectrice. Des études supplémentaires sur les vaccins à ADN multi-antigéniques ou les vaccins en cocktail contre l’infection à T. gondii sont nécessaires.