Development of new immunostimulant and antimicrobial protein-based molecules from a One Health perspective
El descobriment dels antibiòtics és considerat una de les principals fites de la medicina moderna. No obstant això, l'abús i l'ús excessiu d'antibiòtics ha desencadenat una ràpida expansió de la resistència antimicrobiana (AMR), comprometent tant la salut humana com l'animal. En...
| Autor: | |
|---|---|
| Formato: | tesis doctoral |
| Fecha de publicación: | 2022 |
| País: | España |
| Recursos: | Universitat Autònoma de Barcelona |
| Repositorio: | Dipòsit Digital de Documents de la UAB |
| Idioma: | inglés |
| OAI Identifier: | oai:ddd.uab.cat:265456 |
| Acesso em linha: | https://ddd.uab.cat/record/265456 |
| Access Level: | acceso abierto |
| Palavra-chave: | Producció recombinant Producción recombinante Recombinant production Antimicrobians Antimicrobianos Antimicrobials Immunoestimuladors Inmunoestimuladores Immunostimulants Ciències de la Salut |
| Resumo: | El descobriment dels antibiòtics és considerat una de les principals fites de la medicina moderna. No obstant això, l'abús i l'ús excessiu d'antibiòtics ha desencadenat una ràpida expansió de la resistència antimicrobiana (AMR), comprometent tant la salut humana com l'animal. En aquest escenari, l'Organització Mundial de la Salut va demanar que s'abordés la crisis de AMR mitjançant una estratègia multifacética, transdisciplinària i integradora, anomenada One Health Approach. El desenvolupament de tractaments alternatius als antibiòtics és un aspecte crític en la lluita contra la resistència antimicrobiana. Dins d'aquest marc, els pèptids de defensa de l'hoste (HDPs) presenten una dualitat destacada com antimicrobians d'ampli espectre -fins i tot contra els bacteris AMR-, i molècules de regulació immunitària de l'hoste, despertant l'interès de la comunitat científica. Tot i així, generalment els HDPs es sintetitzen químicament, provocant un alt cost associat que implica un gran inconvenient per la seva implementació a gran escala. En aquest context, la producció de proteïnes recombinats emergeix com una alternativa assequible per compostos antimicrobians basats en proteïnes amb uns rendiments notables i fàcil escalat. No obstant, la producció recombinant de HDPs és complexa degut a les seves característiques intrínseques, on la seva reduïda mida condiciona una primerenca degradació proteolítica en l'hoste bacterià recombinant, juntament amb una toxicitat no desitjada, esdevenen en conjunt els principals obstacles per la seva producció recombinant. Per tant, amb l'objectiu de trobar el potencial dels HDPs com a els agents antimicrobians de pròxima generació, aquesta tesi s'ha focalitzat en el desenvolupament de medicaments antimicrobians modificables basats en HDPs utilitzant i millorant l'aproximació de la seva producció recombinant. Com a primer pas, hem explorat quines fàbriques cel·lulars microbianes són més adients per la seva producció, sempre tenint en compte la presència de ponts de disulfur conservats en les defensines, una de les famílies més rellevants dels HDPs. A més, per fer front als problemes relacionats amb la proteòlisis i potencial toxicitat envers el productor bacterià, hem desenvolupat una primera generació de pèptids antimicrobians en els quals els HDPs s'han fusionat amb la Green Fluorescence Protein (GFP). Addicionalment, també hem considerat fonts alternatives per purificar els HDPs tenint en compte la seva alta ratio d'agregació i formació de cossos d'inclusió (IBs). Els nostres primers resultats van indicar que Escherichia coli BL21 és un bon hoste per la seva producció, aconseguint molècules antimicrobianes amb gran activitat i puresa. També hem demostrat que IBs són una font natural de HDPs d'alta qualitat, desenvolupant específicament un protocol no desnaturalitzant lliure de detergents per evitar pèrdues d'activitat inesperades. Aquests resultats ens han encoratjat a construir una segona generació de proteïnes antimicrobianes basades en HDPs, combinant els HDPs més prometedors en un sol polipèptid i eliminant la GFP. En general, vam provar com aquestes construccions multidomini tenen un activitat antimicrobiana millorada d'ampli aspecte i una MIC més baixa que els seus anàlegs monodomini, demostrant l'efecte sinèrgic de combinar diferents HDPs. Al mateix temps, també hem abordat la problemàtica de AMR mitjançant un enfocament complementari, basat en el desenvolupament de nous IBs formats per citocines amb capacitat immunoestimulants produït en Lactococcus lactis. La nostra hipòtesis era augmentar la resiliència de l'animal a les infeccions mitjançant l'activació del seu sistema immunitari de forma prèvia a un moment de producció crític, reduint la necessitat de tractaments amb antibiòtic. Interessantment, les primeres troballes in vitro van demostrar les propietats immunoestimulants de les citocines nanoparticulades de porcí, encara que només és va observar una tendència en els experiments preliminars in vivo amb garrins. |
|---|