Expressão da proteína HSP60 humana (HSPD1) em alface (Lactuca sativa L.) na prevenção da colite experimental

Abstract

As plantas são plataformas atrativas para produção de proteínas recombinantes, por possuírem maquinaria capaz de reproduzir muitas das modificações pós-traducionais de mamíferos e não carrear viroses, patógenos ou oncogenes humanos. Ainda, a produção de proteínas-alvo recombinantes pode ocorrer em partes comestíveis das plantas, o que possibilita a administração oral de proteínas terapêuticas por meio de produtos vegetais frescos ou parcialmente processados. Uma das possibilidades de uso dessas proteínas recombinantes é para o tratamento de doenças autoimunes e inflamatórias crônicas. Nesses casos, induz-se a tolerância oral, que é um tipo de tolerância imunológica em que o organismo animal é capaz de reconhecer determinados antígenos, mas não desencadear resposta imunológica, sendo esta tolerância induzida pela exposição prévia a este antígeno. Os eventos imunológicos desencadeados nas superfícies mucosas têm repercussões sistêmicas de natureza fisiológica ou patológica. Portanto, se a tolerância oral induzir mecanismos de imunorregulação eficientes, ocorrerá também o tratamento de doenças autoimunes e inflamatórias crônicas. Para isso, na presente proposta elegeu-se a proteína HSP60, já conhecida pelo seu potencial em modular doenças autoimunes e inflamações, com o objetivo de gerar plantas transgênicas de alface (Lactuca sativa L.) expressando a proteína HSP60 humana (HSPD1). Com essa finalidade, sintetizou-se o vetor para expressão em plantas contendo o gene HSP60 humano otimizado e transformou-se cotilédones de alface via Agrobacterium tumefaciens. A transgenia das plantas foi avaliada por PCR e Southern blot das linhagens T0, T1 e T2 e foram confirmados 4 eventos independentes. Folhas liofilizadas de plantas transgênicas com 45 dias de idade foram administradas a camundongos da linhagem C57BL/6 para verificar sua eficácia no tratamento de colite ulcerativa experimental induzida por DSS. Os bioensaios sugerem a presença e efetividade da proteína humana recombinante. A média de perda de peso do grupo DSS foi de 7,87%; do grupo Dieta alface + DSS foi de 4,90%; e do grupo Dieta alface HSP60 + DSS foi de 1,69%. Essa é uma evidência que houve melhora do quadro clínico de colite pela ingestão apenas de alface e uma melhora ainda mais significativa pela ingestão de alface produtora de HSP60 humana recombinante. Também houve melhora na avaliação histológica dos tecidos do cólon dos camundongos tratados com alface transgênica produtora de HSP60 humana e com DSS, em relação aos controles, que se alimentaram de alface não transgênica e DSS ou apenas de DSS. Esses resultados indicam o potencial uso clínico da alface geneticamente modificada expressando HSP60 humana para a prevenção e o tratamento de doenças autoimunes e inflamatórias crônicas, mediante a ativação da tolerância oral.

Plants are attractive platforms for the production of recombinant proteins because they have machinery capable of reproducing many of the post-translational modifications of mammals and do not carry human viruses, pathogens or oncogenes. Furthermore, the production of recombinant target proteins can occur in edible parts of plants and enables oral administration of therapeutic proteins by means of fresh or partially processed plant products. Among the possibilities for using recombinant proteins, there is the treatment of autoimmune and chronic inflammatory diseases. In this case, oral tolerance is induced, which is a type of immune tolerance in which the animal body is able to recognize certain antigens but does not trigger immune response, can be induced by previous exposure to this antigen. The immunological events triggered on the mucosal surfaces have systemic outcomes that are physiological or pathological in nature. Therefore, if oral tolerance induces efficient immunoregulation mechanisms, the treatment of autoimmune and chronic inflammatory diseases will also occur. Herein, HSP60 protein was chosen as a proof of concept due to its widely known potential to modulate autoimmune diseases and inflammations. The objective was to generate transgenic lettuce (Lactuca sativa L.) plants with heterologous expression of human HSP60 protein. For this, we synthesized the expression vector for plants containing the optimized human HSP60 gene and transformed lettuce cotyledons via Agrobacterium tumefaciens. Plant transgenesis was evaluated by PCR and Southern blot of the T0, T1 and T2 lines and 4 events were confirmed. Freeze-dried leaves were administered to the C57BL/6 mice lineage to verify their efficacy in the treatment of experimental ulcerative colitis induced by DSS. The confirmation of the existence and effectiveness of the recombinant protein was given by the bioassays. The mean of weight loss of the DSS group was 7.87%; of the group Diet lettuce + DSS was 4.90%; and the group Diet lettuce HSP60 + DSS was 1.69%. This is evidence that there was an improvement in the clinical condition of colitis due to ingestion of lettuce alone and an even more significant improvement by the ingestion of lettuce producing recombinant human HSP60. Recombinant human HSP60 lettuce- and DSS-treated mice showed improved histological indexes evaluation of the colon tissues, as compared to the controls, which were fed with non-transgenic lettuce and DSS or DSS solely. These results indicate the potential clinical use of the recombinant lettuce for preveting and treating autoimmune and chronic inflammatory diseases via activation of oral tolerance.