Informatii actuale despre IgY – Articole stiintifice publicate recent

STUDIU DE CAZ: TERAPIA CU IMUNOGLOBULINE Y (IGY) POLISPECIFICE LA UN PACIENT DIAGNOSTICAT CU CARCINOM SCUAMOS PELVILINGUAL, INFECTAT CU STAPHYLOCOCCUS AUREUS METICILINO-REZISTENT (MRSA)

Case study: POLYsPECIFIC IMMUNOGLOBULINE Y (IGY) THERAPY IN A PELVILINGUAL CARCINOMA DIAGNOSED PATIENT INFECTED WITH STAPHYLOCOCCUS AUREUS METICILINO-RESISTANT

Teodora Supeanu1, Alef Ibram1, Camelia Apostol1, Mariana Oporanu1, Lucica Sima1, Viorica Chiurciu1, C. Chiurciu1

1Romvac Company S.A., 7 Centurii Road, Voluntari, RO 77190 Ilfov, România

 

Cuvinte cheie: Imunoglobulina Y, Ou hiperiumun, Staphylococcus aureus, MRSA

Key-words: Immunoglobulin Y, Hyperimmune egg, Staphylococcus aureus, MRSA

 

Rezumat

Infecţiile cauzate de agenţi microbieni multidrog-rezistenţi complică deseori abordarea terapeutică a pacienţilor cu afecţiuni primare grave, precum neoplasme, insuficienţe de organ sau boli cronice. Stafilococul auriu meticilino-rezistent (MRSA) reprezintă una dintre principalele bacterii nosocomiale cu răspândire globală pentru care în momentul de faţă se fac eforturi importante în elaborarea de noi opţiuni terapeutice. Imunoglobulina aviară (IgY) este utilizată în diverse domenii ale medicinei umane şi veterinare, având acţiune dovedită împotriva unei game largi de infecţii microbiene (bacteriene, micotice, respectiv virale).

În studiul de faţă, IgY a fost administrată cu succes la un pacient cu neoplasm supraienfectat cu MRSA, fiind  încorporată în produse terapeutice pentru administrare pe cale generală şi pentru aplicaţii locale.

Abstract

Infections caused by multidrug-resistant microbial agents often complicate the treatment of patients with severe primary conditions such as neoplasms, organ failure or chronic diseases. The methicillin-resistant Staphylococcus aureus (MRSA) is one of the main global-spread nosocomial bacteria for which significant efforts are currently being made to develop new therapeutic options. Avian immunoglobulin (IgY) is used in various fields of human and veterinary medicine, with proven action against a wide range of microbial infections (bacterial, fungal and viral). In this study, IgY was successfully administered to a patient with MRSA-overloaded neoplasm, being incorporated into therapeutic products for general administration and local applications.

Introducere

Imunoglobulinele Y (IgY)reprezintă o alternativă la imunoglobulinele mamifere; acestea sunt aplicate cu succesîn scop științific, de diagnostic, profilactic și terapeutic. Întrucât tehnologia bazată pe anticorpi mamiferi prezintă o serie de dezavantaje (purificarea anticorpilor din serul mamifer este scăzută, laborioasă şi costisitoare, stres crescut pentru animalele implicate), aceasta a fost tot mai mult înlocuită cu tehnologia bazată pe IgY. Un avantaj major al utilizării păsărilor este faptul că imunoglobulinele aviare se recoltează direct din gălbenușul de ou în loc de ser, evitând astfel recoltarea de sânge. Astăzi, găinile sunt recunoscute ca sursă convenabilă și ieftină de anticorpi. S-a raportat că dintr-un ou hiperimun se obţine o cantitate de imunoglobulină similară cu cea care poate fi obținută din 300 ml de sânge de iepure (Michael şi col., 2010). Utilizată ca alternativă la terapia cu antibiotice, IgY nu induce rezistenţă antimicrobiană şi nu prezintă remanenţă la nivelul organismului tratat (Chiurciu şi col., 2017).

Pe mapamond, carcinomul scuamos localizat la nivelul capului şi gâtului reprezintă a 8-a cea mai frecventă malignitate, fiind raportate aproximativ 500.000 de cazuri noi în fiecare an. Aceste tumori prezintă aspecte clinice variate, managementul lor implicând intervenţie chirurgicală, radioterapie sau chimioterapie, individuale sau în combinaţie (Li şi col., 2003).

Staphylococcus aureus se localizează în mod frecventla nivel cutanat şi intranazal (Guimarães şi col., 2009).Oamenii şi animalele reprezintă un rezervor natural pentru stafilococi, inclusiv Staphylococcus aureus. Astfel, colonizarea asimptomatică este mult mai frecventă decât infecţia. Transmiterea stafilococilor are loc prin contact direct cu purtătorul, iar colonizarea poate fi tranzitorie sau persistentă (Chambers, 2001). Staphylococcus aureus cuprinde o paletă largă de tulpini cu patogenitate variabilă (Tobias şi col., 2012). Stafilococii sunt în mod firesc sensibili la majoritatea antibioticelor (Guimarães şi col., 2009), însă, utilizarea excesivă a antimicrobienelor a dus la dezvoltarea de tulpini multi-drog rezistente. Atunci când se raportează infecţii cu Staphylococcus aureus meticilino-rezistent (MRSA), o investigaţie aprofundată dezvăluie de cele mai multe ori o spitalizare recentă, contactul cu o persoană care a fost spitalizată sau o terapie recentă cu antimicrobiene (Chambers, 2001). Astfel, MRSA s-a răspândit masiv în întreaga lume, devenind unul dintre principalii agenţi patogeni cauzatori de infecţii nosocomiale. Întrucât creează probleme importante în domeniul medical, dar şi în cadrul comunităţilor fără legătură aparentă cu spitalizarea, diagnosticul său cât mai rapid şi aplicarea unei terapii eficiente au devenit obiective prioritare pentru combaterea sa (Yamada şi col., 2013; Klevens şi col, 2007).

Întrucât antibioticele au un spectru de acțiune tot mai redus, se studiază abordarea unor variante alternative. Imunizarea pasivă a pacienţilor suferinzi de infecţii cu MRSA utilizând imunoglobuline aviare (IgY) cu specificitate faţă de acest patogen pare a fi o opţiune tot mai abordabilă în viitorul apropiat.

În cadrul Departamentului de Cercetare-Dezvoltare Imunoinstant al Companiei Romvac S.A. se obţin imunoglobuline aviare cu specificitate pentru numeroşi agenţi infecţioşi, respectiv bacterieni, micotici şi virali, cu patogenitate atât pentru om, cât și pentru diverse specii animale.În studiul de faţă, utilizând oul hiperimun şi produse derivate din acesta, s-a elaborat un protocol pentru terapia complementară a unui pacient cu carcinom scuamos infectat cu MRSA.

Medicamentul Veterinar / Veterinary Drug
Vol. 13(1) Mai – Iunie 2019

OBTINEREA, PURIFICAREA  ANTICORPILOR (IgY) DIN GALBENUS DE OU HIPERIMUN CU ACTIVITATE IMPOTRIVA UNOR AGENTI VIRALI PATOGENI LA OM SI FORMULAREA UNOR PRODUSE TERAPEUTICE

OBTAINING, PURIFICATION OF ANTIBODIES (IgY) FROM HYPERIMMUNE EGG YOLK WITH ACTIVITY AGAINST VIRAL PATHOGENS AND FORMULATION OF SOME THERAPEUTIC PRODUCTS

Teodora Supeanu1, Mariana Oporanu1, Lucica Sima1, Viorica Chiurciu1, C. Chiurciu1

1 Romvac Company S.A., 7 Centurii Road, Voluntari, RO 77190 Ilfov, România

 

Cuvinte cheie: Imunoglobulina Y, Ou hiperiumun, Virusul Herpes simplex tip I, Papilomavirus uman (HPV), Virusul varicelo-zosterian, Rotavirus

Key-words: Immunoglobulin Y, Hyperimmune egg, Herpes simplex type I virus, Human papillomavirus (HPV), Varicella zoster virus, Rotavirus

Rezumat

În ultimele decenii, tehnologia pe bază de anticorpi aviari a câştigat tot mai mult teren în domeniul medical, înlocuind cu succes imunoglobulinele obţinute de la mamifere. Anticorpii Y (IgY) se extrag din gălbenuşul ouălor hiperimune recoltate de la găini (Gallus domesticus) imunizate cu diferite antigene şi au aplicabilitate deja dovedită în diferite arii medicale precum fabricarea de kituri de diagnostic şi elaborarea protocoalelor de terapie pasivă a diferitelor afecţiuni de natură infecţioasă. Este binecunoscut faptul că terapia pe bază de imunoglobuline aviare este eficientă în prevenţia şi tratamentul unor afecţiuni bacteriene la om şi animale, în special cu localizare gastro-intestinală. În studiul de faţă s-au urmărit obţinerea de imunoglobuline aviare cu activitate antivirală, extracţia şi purificarea acestora, precum şi formularea unor produse terapeutice în vederea administrării la pacienţi umani cu infecţii clinic simptomatice date de Rotavirus, Virusul Herpes Simplex tip 1, Papilomavirusul uman sau Virusul varicelo-zosterian. Acestea sunt virusuri înalt patogene, responsabile de numeroase cazuri de morbiditate şi mortalitate, pentru care, în momentul de faţă, opţiunile terapeutice sunt destul de limitate.

Abstract

In recent decades, avian antibody technology has become more popular in the medical field, successfully replacing the immunoglobulins obtained from mammals. Y antibodies (IgY) are extracted from the yolk of hyperimmune eggs harvested from hens (Gallus domesticus) immunized with different antigens and have an already proven applicability in various medical fields such as the manufacture of diagnostic kits and the development of passive antibody therapy protocols for various infectious diseases. It is well known that avian immunoglobulin therapy is effective in the prevention and treatment of bacterial diseases in humans and animals, especially with gastrointestinal localization. In the present study, the production of avian immunoglobulins with antiviral activity, their extraction and purification, as well as the formulation of therapeutic products for administration to human patients exhibiting clinically symptomatic infections with rotavirus, Herpes simplex virus type 1, human papillomavirus or Varicella zoster virus. These are highly pathogenic viruses, leading to significant human morbidity and mortality, for which the therapeutic options are currently quite limited.

Introducere

Imunoglobulina Y (IgY) reprezintă corespondentul funcţional al imunoglobulinei G de la mamifere (Guevarra şi col., 2012). IgY este principalul anticorp (Munhoz şi col., 2014) sintetizat de către organismul reptilelor, păsărilor, amfibienilor (Guevarra şi col., 2012), precum şi al unor specii de peşti (Munhoz şi col., 2014). La păsări, aceasta se eliberează în circuitul sanguin (Munhoz şi col., 2014), de unde se depozitează în gălbenuşul de ou pentru a asigura embrionului imunitatea pasivă. Este utilizată în diferite arii din domeniul medical, precum diagnosticul unor afecţiuni şi inducerea imunităţii pasive. Tehnologia IgY prezintă o serie de avantaje comparativ cu tehnicile de obţinere şi aplicare a IgG de la mamifere, precum costuri mult mai reduse de obţinere, asigurarea bunăstării animalelor utilizate şi lipsa reactivităţii faţă de factorul reumatoid (Guevarra şi col., 2012).

Virusul Herpes simplex tip I (HSV-1) provoacă infecţii cu localizare oro-facială la pcienţi umani din întreaga lume. Este un alpha-herpes virus cu neorotropism şi ciclu de replicare rapid. HSV-1 poate fi o cauză majoră de morbiditate şi mortalitate; răspândirea virusului este întreţinută de existenţa purtătorilor clinic sănătoşi în întreaga lume. Deşi principala manifestare clinică este infecţia orofacială, HSV-1 poate provoca infecţii genitale, cutanate, oculare şi o serie de boli rare precum encefalită herpetică sau hepatită herpetică. Deşi în ultimele decenii au fost descoperite şi eliberate pe piaţă mai multe substanţe antivirale cu activitate antiherpetică, există totuşi riscul dezvoltării tulpinilor rezistente la medicamente, iar un vaccin eficient împotriva acestui virus nu a fost încă descoperit (Arduino şi col., 2008).

Papilomavirusurile umane (HPV) sunt întrunite într-o familie ce cuprinde mai bine de 130 tulpini cu patogenitate la nivel cutanat şi mucos. Cele cu localizare la nivelul mucoaselor pot provoca neoplazii cervicale la femei precum şi veruci anogenitale la copii şi adulţi de ambele sexe (Mammas şi col., 2009). Infecţia cu papilomavirus uman reprezintă cea mai comună infecție virală cu transmitere sexuală la nivel mondial. Papilomavirusul uman este unul dintre cei mai puternici carcinogeni, fiind implicat în cancere cu diverse localizări. Acesta infectează exclusiv celulele epiteliale. Deşi există un vaccin eficient împotriva principalelor tulpini patogene ce declanşează cancerul de col uterin, succesul unei ample campanii de vaccinare ar fi evident de-abia peste câteva zeci de ani (Crosbie şi col., 2013).

Virusul varicelo-zosterian, cunoscut şi ca virusul herpes uman de tip 3, infectează în mod natural doar oamenii, având ca ţintă limfocitele T, celulele epiteliale şi cele gliale. Infecţia primară provoacă varicelă (Gershon şi col., 2015), cu replicarea virală în diverse organe, majoritar la nivel cutanat unde au loc şi manifestările clinice majore (Baird şi col., 2013). În timpul evoluţiei varicelei virusul se cantonează la nivelul glanglionilor neuronali, unde rămâne într-o stare latentă. Pe măsură ce imunitatea scade odată cu vârsta sau în cazul pacienţilor imunosupresaţi, virusul se reactivează şi declanşează zona zoster (Gershon şi col., 2015). Aceasta se manifestă prin erupţie cutanată şi durere locală, care deseori se poate croniciza (Baird şi col., 2013).

Rotavirusul uman este un organism ubicvitar, responsabil de gastroenterită severă manifestată prin diaree, vomă şi deshidratare în formă gravă la copii mai mici de 5 ani (Tagbo şi col., 2014; Ramig, 2004), fiind unul dintre principalii agenţi cauzatori de mortalitate la pacienţii din această categorie de vârstă, în special în ţările în curs de dezvoltare (Diez-Valcarce şi col., 2019). Se răspândeşte de la persoană la persoană, în special pe cale fecalo-orală (Anderson şi Weber, 2004). Rotavirusul infectează în mod preferenţial enterocitele mature de la nivelul intestinului subţire superior, însă mecanismul patogenetic nu este cunoscut cu exactitate (Vega şi col., 2011).

În cadrul Departamentului de Cercetare-Dezvoltare Imunoinstant al Companiei Romvac S.A. se obţin imunoglobuline aviare cu specificitate pentru o largă paletă de agenţi infecţioşi, bacterieni, micotici şi virali, cu patogenitate atât pentru om, cât şi pe segmentul medicinei veterinare.

În studiul de faţă, utilizând tulpini virale standard, s-au obţinut imunoglobuline aviare de tip Y cu specificitate faţă de 4 virusuri patogene la om. Imunoglobulinele obţinute au fost utilizate pentru elaborarea de produse terapeutice în vederea administrării pe cale orală, respectiv pentru aplicaţii cutanate.

Medicamentul Veterinar / Veterinary Drug
Vol. 13(1) Mai – Iunie 2019

Informațiile generale despre IgY

În 1893, Klemperer (1) a demonstrat că în ou sunt prezente proteine care neutralizează virusuri. În 2004-2006, experţi din toată lumea au discutat pentru prima dată, despre ou ca produs farmaceutic (2). S-a discutat despre gălbenuş ca sursă importantă de imunoglobuline care pot fi folosite în diagnostic, profilaxie şi tratament, la animale şi om. Leslie şi Clem, în 1969, au demonstrat că IgY este diferit de IgG (2). IgY nu afectează activitatea medicamentelor în tractusul digestiv, nici absorbţia lor în circulaţia sângelui şi nici activitatea lor în organism. IgY nu produce rezistenţa microorganismelor pentru care a fost creat şi nici remanenţă în organism.
Anticorpii folosiţi în prezent pentru cercetare, diagnostic şi tratament provin de la mamifere. Aceştia sunt anticorpi monoclonali sau policlonali. În general, pentru producerea de anticorpi policlonali sunt folosite animale precum calul, oaia, porcul, iepurele și cobaiul, iar pentru anticorpi monoclonali, se folosesc animale ca iepurele şi şoarecele. Ambele tehnologii au avantaje şi dezavantaje (3,6). Cea mai mare problemă a anticorpilor monoclonali este că mulți antigeni sunt slab sau nu sunt deloc imunogeni pentru şoarece. S-a constatat că prepararea anticorpilor proveniţi de la mamifere necesită tehnologii sofisticate şi de multe ori, cu un randament scăzut. Tehnologia folosită la mamifere este stresantă atât la imunizare, cât şi la prelevarea de sânge, pentru prepararea anticorpilor (3). În ultimii 25 de ani, utilizarea găinilor în locul mamiferelor pentru producţia de anticorpi a crescut. Cel mai mare avantaj îl constituie faptul că anticorpii se prelevează din ou în loc de ser. În acelaşi timp, cantitatea de anticorpi produşi de către o găină ouătoare este mai mare decât cea produsă de un mamifer având aceeași dimensiune (10). Purificarea imunoglobulinelor de la mamifere este consumatoare de timp şi scumpă. Astăzi, găinile sunt recunoscute ca o sursă ieftină şi convenabilă de anticorpi. Cantitatea de imunogobulină produsă dintr-un ou este egală cu cea preparată din 300 ml de sânge prelevat de la iepure.
Anticorpii de la găină se folosesc cu succes în cercetare, diagnostic şi tratament, cu scop profilactic sau curativ. Proteinele sunt mult mai imunogene la păsări decât la mamifere, datorită distanţei filogenetice dintre păsări şi mamifere, iar producţia de anticorpi este imediat stimulată la păsări (11). Folosirea găinilor pentru producerea de anticorpi permite reducerea drastică a numărului de animale. Stresul provocat mamiferelor este înlocuit cu recoltarea anticorpilor din ou. În plus, în ou este o cantitate mai mare de anticorpi decât în ser (12). Producţia de anticorpi pe găină are o serie de avantaje în comparaţie cu anticorpii policlonali de la mamifere. Aceste avanteje permit utilizarea IgY atât în analize, cât şi în terapie.
În ou se găsesc imunoglobulinele IgA şi IgM care ajung din oviduct în albuş, în timp ce IgG, numit mai recent IgY, se transferă din sânge în gălbenuş.
O singură găină poate produce 30-34 g imunoglobulină Y pe an, de 10 ori mai mult decât poate produce un iepure. Perioada optimă de imunizare este de 60 de zile. După acest interval de timp de imunizare, se poate obţine cantitatea de 40g IgY per an (4, 5, 6, 7).

Bibliografie

1. Klemperer, F. Ueber natürlich Immunität und ihre verwerthung für die Immunisirungstherapie. Arch. Exp. Pathol. Pharmacol. 1893. 31:356382.
2. Leslie G. A. and Clem L.W. „Phylogeny of immunoglobulin structure and function”, Journal of Experimental Medicine, Vol. 130, No. 6: 1337-1352, 1969.
3. Mojca Narat. Production of Antibodies în Chickens, Food Technol. Biotechnol. 41 (2003) 259-267.
4. Kingori A.M. Uses of Poultry Eggs: Egg Albumen and Egg Yolk. Res. J. Poultry Sci. 5(2):9-13, 2012.
5. Mine Y., Kovacs-Nolan J. Chicken egg yolk antibodies as therapeutics în enteric infectious diseses: a review: J. Med. Food.2002;5(3):159-169.
6. Michael et al. Chicken egg yolk antibodies (IgY) as an alternative to mammalian antibodies. Indian Journal of Science and Technology Vol. 3 No. 4 (Apr. 2010).
7. Carlander D, Kollberg H, Wejåker PE, Larsson A. Peroral immunotherapy with yolk antibodies for the prevention and treatment of enteric infections. Immunol Res. 2000;21(1):1-6.
8. Larsson A, Carlander D. Oral immunotherapy with yolk antibodies to prevent infections în humans and animals. Ups J Med Sci. 2003;108(2):129-40.
9. Xu Y, Li X, Jin L, Zhen Y, Lu Y, Li S, You J, Wang L. Application of chicken egg yolk immunoglobulins în the control of terrestrial and aquatic animal diseases: a review. Biotechnol Adv. 2011 Nov-Dec;29(6):860-8.
10. Hau J and Hendriksen C Refinement of polyclonal antibody production by combining oral immunization of chickens with harvest of antibodies from the egg yolk. ILAR.(2005) 46, 294 299.
11. Bizanov G and Jonavskiene I Production and purification of IgY from egg yolk after immunization of hens with pig IgY. Bull. Vei. inst. Pulawy. (2003) 47, 403-410.
12. Larsson A, Balow RM, Lindahl TL and Forsberg PO Chicken antibodies: Taking advantage of evolution. A review. Poultry Sci.(1993) 72, 1807-1812.