ÖZET
Toxoplasma gondii (T. gondii), insan dahil hemen hemen tüm sıcakkanlı hayvanları enfekte edebilen zorunlu hücre içi bir parazittir ve küresel nüfusun üçte birinin bu parazit ile enfekte olduğu düşünülmektedir. Kontamine gıdaların tüketilmesi, enfekte bir konak ile temas edilmesi veya konjenital geçiş ile enfeksiyon oluşabilmektedir. Toksoplazmozis immün sistemi sağlam olan kişilerde asemptomatik seyrederken, immün yetmezliği olan veya immün sistemi baskılanmış bireylerde şiddetli enfeksiyonlara neden olabilmektedir. İnsanlarda hastalık oluşturmasının yanı sıra çiftlik hayvanlarında da enfeksiyona neden olmakta, koyun ve keçilerde ölü doğum ve kürtaj gibi sonuçlar doğurabilmektedir. Ciddi klinik tablo ve ekonomik kayıplara yol açan parazite karşı %100 etkili bir ilaç veya aşı mevcut değildir. İnsanlarda ve hayvanlarda kullanılmak üzere koruyucu bağışıklığı sağlayabilecek etkili, güvenli ve dayanıklı bir aşıya ihtiyaç duyulmaktadır. Toksoplazmozise karşı aşı çalışmaları 1990’lardan sonra hız kazanmıştır. Günümüzde moleküler biyoloji, biyoteknoloji ve immünolojideki gelişmelere bağlı olarak etkili ve güvenli aşıların geliştirilmesine yönelik çalışmalar yapılabilmektedir. DNA aşıları kolay üretilebilmeleri, güvenli olmaları, soğuk zincire ihtiyaç duymamaları hem humoral hem de hücresel immün yanıtı uyarabilmeleri sebebiyle Toksoplazmozise karşı umut vadeden bir aşı platformudur. Bu derleme; parazitin karmaşık yaşam döngüsü, patogenezi ve epidemiyolojisi, neden olduğu enfeksiyona karşı konakta gelişen immün yanıt ve toksoplazmozise karşı geliştirilen DNA aşıları ve bu aşılar hakkında genel bir bakış açısı sunmaktadır.
GİRİŞ
Toxoplasma gondii (T. gondii), insan dahil tüm sıcakkanlı hayvanları enfekte edebilen zorunlu bir hücre içi Apicomplexan parazittir (1). Kesin konak olan kedilerde eşeyli ve eşeysiz, ara konakta ise sadece eşeysiz çoğalan bu protozoanın akut enfeksiyonda görülen takizoit, kronik enfeksiyonda görülen bradizoit ve içerisinde sporozoitleri barındıran ookist olmak üzere üç farklı enfektif formu bulunmaktadır (2). Parazit takizoit formundayken konaktaki tüm çekirdekli hücreleri enfekte edebilme yeteneğine sahiptir. Bu sayede immün yanıtın olmadığı ortamda kendini çoğaltarak enfekte hücreleri öldürmekte ve hücre içinde yaşamını devam ettirebilmektedir (3). Doku kisti içeren az pişmiş etlerin, kontamine gıdaların ve ookist ile enfekte suların tüketilmesi, enfekte bir konak ile temas edilmesi veya konjenital geçiş yoluyla enfeksiyon oluşabilmektedir (1).
İmmün sistemi sağlam olan kişilerde enfeksiyonların çoğu asemptomatiktir ya da hafif grip benzeri semptomlarla seyreder. Bağışıklık sistemi baskılanmış kişilerde (HIV ile enfekte hastalar, organ nakli alıcıları, kanser hastaları vb.) birincil enfeksiyon veya reaktivasyon, ensefalit veya pnömoni gibi ciddi komplikasyonlara neden olabilmektedir (4). Günümüzde toksoplazmozis şizofreni ve diğer psikiyatrik bozukluklarla ilişkilendirilmektedir. Lori ve ark. (5) tarafından yapılan bir çalışmada T. gondii ile enfekte olmuş kişilerin, enfekte olmayan kişilere kıyasla şizofreniye yatkın olan farklı genetik risk faktörlerine sahip olup olmadığı incelenmiş ve çalışma sonucunda T. gondii’nin şizofreni riskini artırdığı belirtilmiştir. Yapılan başka bir çalışma, otizmli çocuklardaki enfeksiyon oranının normal çocuklara kıyasla anlamlı seviyede yüksek olduğunu göstermiştir (6). Bunlara ek olarak toksoplazmozis ile kanser gelişimi arasında bir bağlantı olduğu düşünülmektedir. Hodge ve ark. (7) tarafından T. gondii ile erişkin glioma riski arasındaki ilişkiyi incelemek için yapılan bir çalışmada, T. gondii antikorları için seropozitiflik ve glioma riski arasında pozitif ilişki gözlenmiştir. İnsanlarda neden olduğu hastalıların yanı sıra koyun ve keçi gibi çiftlik hayvanlarında da enfeksiyona neden olan bu parazit ölü doğum ve kürtaja neden olarak ekonomik bir yük oluşturmaktadır (4).
Küresel nüfusun üçte birini enfekte ettiği düşünülen, ciddi klinik tablo ve ekonomik kayıplara yol açan T. gondii’ye karşı %100 etkili bir ilaç mevcut değildir (1). Günümüzde koyunlarda kürtajın önüne geçmek için ticari olarak temin edilebilen yalnızca bir aşı (Toxovax®, MSD hayvan sağlığı) bulunmaktadır (8). Aşılamanın amacı koruyucu bağışıklığın sağlanmasıdır (9). Toksoplazmozise karşı insanlarda ve hayvanlarda kullanılabilecek etkili, güvenli ve dayanıklı bir aşıya ihtiyaç duyulmaktadır (4).
DNA aşıları, patojene ait hedeflenen bir antijeni içeren bakteriyel plazmitlerden oluşmakta, canlı zayıflatılmış veya inaktive edilmiş patojenleri içermediğinden virülan formlara geri dönüş riski taşımamaktadır (10). Hem hücresel hem de humoral bağışıklık tepkilerini indükleme yeteneği DNA aşısını geleneksel protein veya peptit aşılarından farklı kılmaktadır (11). Son beş yılda toksoplazmozise karşı elliden fazla DNA aşı adayı fare modelinde test edilmiştir. Aşının başlıca hedefi olan kediler ve oyunlarda ise sınırlı sayıda çalışma mevcuttur. İnsanlarda ise henüz test edilmiş bir aşı bulunmamaktadır. DNA aşılarının istenilen düzeyde korunma sağlayamaması DNA aşılarının piyasaya çıkmasını engellemektedir (1,12). Bunun yanında yakın zamanda Koronavirüs hastalığı 2019’a karşı geliştirilen DNA aşısının insanlarda faz çalışmalarını birer birer geçip acil kullanım onayı alması DNA aşılarının insanlara uygulanabilirliğini göstermiştir (13). DNA aşılarının koruyucu etkinliğinin artırılması için adjuvan eklenmesi, aşı dağıtımında taşıyıcı olarak bakteri ve virüslerin kullanılması, çapraz koruma için birden fazla antijenin dahil edilmesi gibi stratejiler geliştirilmiştir (1).
Toxoplasma gondii Genel Bilgi
Türkiye’de ilk kez 1950 yılında bir köpekten T. gondii izolasyonu gerçekleştirilmiş, 1953 yılında ise ilk insan olgusu bildirilmiştir. 1969 yılına gelindiğinde toksoplazmozis tanısında serolojik yöntemler kullanılmaya başlanmıştır. 1973 yılında ölen bir köpekten parazit izolasyonu ve bir yıl sonra ise Ankara’da bir bebekten T. gondii izolasyonu yapılmış, bu suş Ankara suşu olarak adlandırılmıştır (15,17,18).
Morfoloji ve Yaşam Döngüsü
Takizoitler 2x6 µm boyutlarında, karakteristik olarak muz veya hilal şeklinde, nükleusa sahip, hareket edebilen ancak herhangi bir almaca sahip olmayan bir formdur. Yapılarında bulunan çeşitli proteinler ve moleküller sayesinde konak hücrelere penetrasyon, kimyasal etkileşim ya da fagositoz yoluyla girdikleri bilinmektedir. Konak hücreye girdikten sonra ovalleşir ve kendisine konak hücre duvarından parazitofor vakuolü (PV) oluşturarak konağın immün sisteminden korunmaktadır. Vakuol içinde bulunan takizoitte meydana gelen tekrarlayan bölünmeler sonucunda konak hücre patlar. Açığa çıkan takizoitlerin bir kısmı çevredeki komşu hücreleri istila ederken bir kısmı kan ve lenf yoluyla genellikle sinir sistemi, plasenta, göz ve kalp kası gibi hayati doku ve organlara yayılmaktadır (17,21).
Konak hücredeki immün sistem baskısından dolayı PV içinde bulunan takizoitlerin daha yavaş bölünen bradizoitlere dönüştüğü ve konak hücrenin sitoplazmasında doku kistlerini oluşturduğu görülmüştür. Morfolojik olarak kist duvarı ince, esnek bir yapıya ve 5-120 µm arasında değişen bir çapa sahiptir ve içerisinde 100-3000 bradizoit barındırır. Konakta hiçbir belirti göstermeden aylarca hatta yıllarca immün sistemden korunarak yaşamını devam ettirebilmektedir (21). Doku kistleri sinir sistemi, kalp kası, göz ve beyine yerleşebilmekte ve beyine yerleşen doku kistlerinin konak hücre dışına çıkmadan da ölüme sebep olduğu bilinmektedir (17,22).
Ookistlerin kesin konakları kedigillerdir. Çeşitli yollarla beslenme sonucunda paraziti vücutlarına alan kedilerin bağırsak epitel hücrelerinde üreme döngüleri başlamakta ve eşeyli üreme sonucunda oluşan ookistler dışkılama ile çevreye bırakılmaktadır. Dışkıda bulanan sporüle olmamış ookistler 1-21 gün sonra uygun ortam şartlarında sporüle olarak enfektif hale gelmektedir (21).
Kompleks bir yaşam döngüsüne sahip olan bu parazit Şekil 1’de görüldüğü gibi kedigiller dışında insan, koyun, domuz, fare ve sığır gibi canlıları ara konak olarak kullanıp yaşamını sürdürmektedir. Kesin konak ile ara konaklarında gerçekleşen yaşam döngüsü farklılık göstermektedir (23). Ara konakta endodiyojeni ile takizoitler çoğalırken, kesin konakta eşeyli üreme sonucunda ookistler oluşmaktadır. Oluşan ookistlerin ara konaklar tarafından su ve besinlerle (çevrede birikmiş su kaynakları, pişmemiş ya da az pişmiş et tüketimi, iyi yıkanmamış sebze-meyve tüketimi) vücuda alınmasıyla takizoit ve bradizoit formalarının oluşumu gözlenmektedir. Doku kistlerinin çevreden alınmasıyla tüm konakların enfekte olduğu bilinmektedir. Takizoitler konakta akut enfeksiyona, bradizoitler ise kronik enfeksiyona yol açmaktadır (21,24).
Toksoplazmozis
Toksoplazmozise neden olan T. gondii büyükbaş ve küçükbaş hayvanları enfekte ederek düşüklere ya da ölü doğumlara sebep olmaktadır. Özellikle koyun, keçi, domuz gibi ekonomik öneme sahip çiftlik hayvanlarında gelişen toksoplazmozis sonucunda hayvancılıkta büyük ekonomik kayıplar yaşanmaktadır (14,25). Toksoplazmozisin insanlara konjenital ve edinsel olmak üzere iki farklı yolla bulaştığı bilinmektedir. Edinsel bulaş genellikle parazite ait ookistlerin kedi dışkısı ile çevreye atılması sonucunda kontamine olan su ve besin maddelerinin, doku kisti içeren çiğ ya da az pişmiş etlerin veya pastörize edilmemiş süt ürünlerinin tüketilmesiyle gerçekleşmektedir. Takizoit formu ile bulaşın oldukça nadir görüldüğü bildirilmektedir (17,21). Çiğ veya az pişmiş kontamine etlerin tüketilmesiyle enfekte olan insanlarda inkübasyon süresi 10-23 gün sürerken, kedi dışkısı yoluyla ookistlerin alınmasında bu süre 5-20 gün arasında değişmektedir. Doku ve organ nakilleri veya kan transfüzyonları ve konjenital geçiş ise diğer bulaş yollarıdır. Konjenital bulaş, hamilelik sırasında ya da öncesinde anne adayının T. gondii ile enfekte olması sonucu gerçekleşmektedir. Hamilelik öncesinde enfekte olan kadınların paraziti fetüse nadiren geçirdiği bilinmekle birlikte hamilelik sırasında enfekte olan anneden plasenta aracılığı ile parazitin fetüse bulaştığı bilinmektedir. Hamileliğin ilk dönemlerinde geçirilen enfeksiyonların düşük ya da ölümlere, son dönemlerinde geçirilen enfeksiyonların ise daha az hasara ve erken doğuma neden olduğu bilinmektedir (15,26,27). Başlangıçta bebeklerde hiçbir belirti göstermeyen toksoplazmozisin geç fark edilmesi veya tedavi edilmemesi gelişme geriliği gibi ciddi klinik sorunlar oluşturmaktadır (28).
Enfekte bireylerde gerçekleşecek klinik belirtiler başta konak hücrenin özellikleri olmak üzere konak hücreyi enfekte eden parazit miktarına ve parazitin bulunduğu konuma göre değişiklik göstermektedir. İmmün sistemi sağlam olanlarda asemptomatik seyreden toksoplazmozis bazı kişilerde hafif ateş, baş ağrısı gibi ağır olmayan belirtiler gösterebilmektedir (3). AIDS ve kanser hastaları ya da hiper immünoglobulin M (IgM) sendromuna sahip bireyler gibi immün sistemi baskılanmış ve immün yetmezliği olanlarda bilinç kaybı, yüksek ateş benzeri belirtiler gözlenirken bazılarında da hepatosplenomegali, miyokardit, perikardit ve tonsillit gibi ciddi hastalıklar gözlenmektedir (29).
Epidemiyoloji
Dünya nüfusunun yaklaşık üçte birinin T. gondii ile enfekte olduğu ileri sürülmektedir (30). Kedilerin dışkılaması sonucu çevreye atılan ookistlerin diğer canlılar tarafından çeşitli yollarla alınması da parazitin çevreye yayılımında kedigillerin önemli konaklar olduğunu açıkça göstermektedir (31). Dünyadaki prevalansın, coğrafik bölgelere, kişisel hijyene, kedi popülasyonuna ve kişilerin beslenme alışkanlıklarına göre değişkenlik gösterdiği bilinmektedir (32). Yapılan çalışmalarda Asya, Afrika, Doğu Avrupa ve Latin Amerika’da yüksek seropozitiflik gözlenirken, Kuzey Amerika ve Batı Avrupa’da yer alan çoğu ülkede seropozitifliğin düşük olduğu bildirilmiştir (33).
Dünya genelinde yapılan çalışmalarda sığır, koyun, keçi, tavuk ve domuz gibi çiftlik hayvanlarından doku kisti izole edilmiştir. Koyun, inek ve keçilerden elde edilen et ve süt ürünlerinde tespit edilen T. gondii varlığı, insanların enfekte olmasında hayvanlarla temasın ve hayvansal gıdaların uygun olmayan şartlarda tüketiminin önemli bulaş yollarını oluşturduğunu göstermektedir (2,34). Hayvan çiftliklerinin yeterince denetlenmemesi, özellikle domuzların doğal ortamda bitki ve çeşitli canlılarla beslenmesi nedeniyle yüksek prevalansa rastlanmakta, yükselen prevalansla birlikte ekonomik kayıplar gerçekleşmektedir (35).
2009-2014 yılları arasında yapılan çalışmada Amerika Birleşik Devletleri’nde (ABD) seropozitifliğin %13,3 ve her yıl konjenital toksoplazmozise bağlı olgu sayısının yaklaşık 500-5000 olduğu, ayrıca T. gondii’nin sebep olduğu klinik tablolar nedeniyle yaklaşık 750 kişinin hayatını kaybettiği rapor edilmiştir (36-38). ABD Hastalık Koruma ve Önleme Merkezi verilerine göre T. gondii, ABD’de gıda kaynaklı hastalıklara bağlı ölümlerin %70’ini oluşturmaktadır (30). 2000’li yıllarda yapılan çalışmada hamile kadınların yaklaşık %60’ının yeterince pişirilmemiş et tüketimi nedeniyle, %6-17’sinin ise çevresel temasa bağlı olarak bu enfekte oldukları belirtilmiştir (39). Paris ve Londra’da yaşayan enfekte kadınların yer aldığı bir çalışmada seropozitiflik oranının Paris’te daha yüksek olduğu saptanmıştır. Elde edilen bu sonuç, kişilerin beslenme alışkanlıklarına bağlı olarak çiğ ya da az pişmiş et tüketimleriyle ilişkilendirilmiştir (16). Avusturya, Belçika, Almanya ve Norveç gibi ülkelerde yaşayan doğurganlık çağındaki kadınlarda seroprevalansın %37 ile %58 arasında değiştiği belirlenmiştir (27,40).
Dünya genelindeki dağılıma oranla Türkiye’de de geniş bir dağılım gösteren T. gondii, epidemiyolojik olarak ilk kez koyunlarda çalışılmış ve seroprevalansın %43,1 olduğu saptanmıştır (41). Ankara ve çevresinde seropozitifliğin %62,06, Kırıkkale ve çevresinde %15,7 olduğu, beslenme alışkanlarına bağlı olarak et tüketiminin yüksek olduğu Doğu ve Güneydoğu Anadolu Bölgeleri’nde ise daha yüksek olduğu saptanmıştır (42-45). Türkiye’de doğurganlık çağındaki kadınların yer aldığı bir çalışmada Denizli’de %30,7 olarak belirlenen seropozitiflik Şanlıurfa’da %69,5 olarak saptanmıştır (44,46). Başka bir çalışmada ise Aydın ilinde hamile kadınlar arasındaki seroprevalansının %30,1 olduğu görülmüştür (47). Türkiye’nin farklı coğrafik bölgelerinden elde edilen sonuçlara göre T. gondii yayılımında önemli olan risk faktörleri çiğ et, yıkanmamış sebze-meyve tüketimi ve kontamine kedi dışkısı ile yakın temas sonucu etrafa saçılan ookistlerin vücuda alınmasıdır (48).
Patogenez
Konak hücreye ilk tutunmayı gerçekleştiren proteinler yüzey antijenleridir (SAG). Proteinlerin, üç ana salgı organelinden [mikronemler (MIC), roptriler (ROP) ve yoğun granüller (GRA)] sıralı salınımı, konak hücre bağlanmasını, PV’nin oluşumunu ve parazit istilasını düzenlemektedir (55). Salınan bu proteinlerin lokalizasyonu ve hücreden salınım süreleri birbirinden farklıdır (Şekil 3) (56).
Parazitin konak hücrelerce tanınmasında ve konak hücreye tutunmada rol oynayan MIC ve konak hücre membranına penetrasyonunda rol oynayan ROP parazitin apikal ucunda lokalizedir (57,58). ROP, paraziti lizozomal enzimlerden korumak için PV’yi oluştururken parazitin çoğalması ve hücre içinde yaşamını devam ettirebilmesi için vakuol içine GRA salgılanmaktadır (55,59). Bu dört ana protein dışında parazit istilasının düzenlenmesinde rol oynayan rhomboidler ve paraziti stres unsurlarından korumakla görevli ısı şok proteinleri (HSP) bulunmaktadır (21,58). 1990’lı yıllardan buyana T. gondii’ye karşı geliştirilen DNA aşılarında, aşı adayı antijen olarak kullanılan proteinler Tablo 1’de sunulmuştur. Bu proteinler yanında aşı antijeni olarak yapısal proteinler veya enzimler dahi kullanılmıştır (Tablo 2).
Toksoplazmozise Karşı Gelişen İmmün Yanıt
Kesin konağı olan kedi ve kedigillerde eşeyli ve eşeysiz, çiftlik hayvanları (özellikle koyun ve domuz), kuşlar, kemirgenler ve insanların dahil olduğu ara konaklarında sadece eşeysiz çoğalan bu parazitin akut enfeksiyonda görülen takizoit, kronik enfeksiyonda görülen bradizoit ve içerisinde sporozoitleri barındıran ookist olmak üzere üç farklı enfektif formu bulunur (2,60,61). Parazit takizoit formundayken konaktaki tüm çekirdekli hücreleri enfekte edebilme yeteneğine sahiptir bu sayede immün yanıtın olmadığı ortamda kendini çoğaltarak enfekte hücreleri öldürmekte ve hücre içinde yaşamını devam ettirebilmektedir. Parazitin neden olduğu enfeksiyona karşı konakta hücresel ve humoral immün yanıt uyarılmakta, gelişen immün yanıt sonucunda takizoitler kendini korumak üzere bradizoit formuna dönüşerek kist içinde saklanmaktadır (3,62).
Enfeksiyona Karşı Gelişen Hücresel İmmün Yanıt
Parazit vakuolünden salınan proteinler proteozomlar tarafından peptitlerine parçalanarak MHC sınıf I molekülü ile APC yüzeyine iletilmekte ve CD8+ T lenfositlerine sunulmaktadır. T-hücre yüzeyinde bulunan CD3 koreseptörü, CD8+ Tc hücrelerini uyararak T-hücre reseptörü (TCR) ile MHC I-peptit kompleksi oluşturmak üzere aktive etmektedir (63). APC yüzeyinde bulunan CD80/86 ile T-hücre yüzeyinde bulunan CD28 reseptörünün bağlanması uyarımı daha da artırmaktadır (59). APC yüzeyinde bulunan Fas reseptörü ile CD8 Tc hücre yüzeyinde bulunan Fas Ligandının (FasL) bağlanması hedef hücrenin apoptozuna yol açmaktadır. Ek olarak CD8 Tc hücrelerinden salınan perforin ve granzim gibi sitolitik moleküller hedef hücreyi öldürmede, salınan IFN-g ise hedef hücreden indüklenebilir nitrik oksit sentaz (INOS) salgılanmasını uyararak parazitin ölümünde rol oynamaktadır (64,66).
Enfeksiyona Karşı Gelişen Humoral İmmün Yanıt
Antikorlar vücudun ilk savunma hattıdır. Toksoplazmozise karşı gelişen humoral immün yanıtta B hücrelerinden farklılaşan plazma hücreleri tarafından ilk haftanın sonunda üretilen birinci antikor IgM’dir. Bu immünoglobulinler kompleman sistemin en iyi aktivatörleri olmalarının yanı sıra yüksek sitotoksisiteye sahiptirler (64). Oluşan ikinci antikor olan IgG ve alt grupları, kompleman sistemin aktivasyonu yoluyla takizoitlerin çoğalmasını engellemekte ve antikor-bağımlı sitotoksisite göstererek makrofajları aktive ederek fagositozu artırmaktadır (3). Plazma hücreleri tarafından IgM ve IgG antikorlarının salgılanmasını takiben IgA ve IgE üretimi yapılmaktadır. Enfeksiyondan yaklaşık olarak 2 hafta sonra IgM antikorlarının ve yaklaşık 2 ay sonra IgG antikorlarının tepe noktasına ulaştığı görülmektedir. IgM, IgE ve IgA salınımı bir süre sonra azalırken IgG salınımı hayat boyu devam etmektedir (3,67).
DNA Aşıları
DNA aşıları, patojene ait hedeflenen bir antijeni içeren bakteriyel plazmitlerden oluşur. Plazmitler prokaryotik replikasyon orijinine sahip oldukları için replikasyon sadece bakteri hücresindeyken gerçekleşir. Antijenik proteinin üretimi ise memeli hücrelerinde gerçekleşmektedir (9,69,70).
Aşılama sonrasında hedef antijeni içeren plazmit DNA, somatik hücrelerin (miyositler ve keratinositler) veya dendritik hücrelerin (DC’lerin) çekirdeğine girerek gen transkripsiyonunu ve sitoplazmalarında protein ekspresyonunu başlatır. Antijen sunumu ile ilgili üç olası mekanizma bulunmaktadır: 1) Plazmit DNA, somatik hücreler tarafından eksprese edilir ve bu hücrelerin yüzeyinde bulunan MHC sınıf I kompleksleri aracılığıyla CD8+ T-hücrelerine sunulur. 2) Plazmit DNA, enjeksiyon bölgesinde DC’lerin çekirdeğine yerleşerek hedef antijeni eksprese eder ve eksprese edilen antijenler MHC sınıf I ile kompleks oluşturarak CD4+ T-hücrelerine ve/veya MHC sınıf II ile kompleks oluşturarak CD8+ T-hücrelerine sunulur. 3) Plazmit DNA ile transfekte edilmiş somatik hücreler profesyonel APC’ler tarafından fagosite edilerek, antijenlerin hem CD4+ T-hücrelerine hem de CD8+ T-hücrelerine çapraz sunumu gerçekleşir. Hücresel bağışıklık tepkisine ek olarak, B hücre reseptörünün somatik hücrelerden salınan antijenleri tanıyarak kendi yüzeyinde antijene özgü CD4+ T-hücrelerine sunmasıyla humoral bir bağışıklık tepkisi indüklenebilir (71-73).
Canlı zayıflatılmış veya inaktive edilmiş patojenleri içermediklerinden virülan formlara geri dönüş riski taşımayan DNA aşıları sadece hedef antijeni kodlamakta ve ifade etmektedir, konak genomunda DNA entegrasyonuna, otoimmünite ya da antijen toleransına sebep olmamaktadır (10,74,75). Canlı vektörlere veya kompleks biyokimyasal üretim tekniklerine ihtiyaç duymadan hem hücresel hem de humoral bağışıklık tepkilerini indükleme yeteneğine sahip olan DNA aşılarında eksprese edilen immünize edici antijen aynı glikozilasyon ve translasyon sonrası modifikasyonlara tabi tutulmaktadır (9,10,76). Ayrıca tek bir pDNA aşısına ilgili antijenin çoklu varyantları veya birden fazla farklı antijen varyantı eklenebilmekte ve bu şekilde oluşturulan multiepitop DNA aşıları farklı antijenik determinantlara karşı bireyi koruyabilmektedir (76,77). DNA aşıları; canlı zayıflatılmış, inaktive edilmiş, protein ya da peptit dizilerini içeren aşılara göre daha kolay üretilebilmeleri ve soğuk zincire ihtiyaç duyulmaması sebebiyle düşük üretim ve nakliye maliyetleri gibi lojistik avantajlara sahiptir (10,75,76).
Diğer aşı platformlarına göre birçok avantaja sahip olsa da toksoplazmozise karşı henüz klinik çalışma sonucunda onay almış bir DNA aşısı bulunmamaktadır. Bunun başlıca sebebi DNA aşılarının düşük immünojenisiteye sahip olmalarıdır (12). Bu dezavantajı ortadan kaldırmak ve DNA aşılarının etkinliğini artırmak amacıyla antijen kodon optimizasyonu, adjuvanlar, DC hedeflenmesi, prime-boost immünizasyonu, gen tabancası, elektroporasyon, mikroiğneler, mukozal verme gibi çeşitli stratejiler kullanılmaktadır (10,71,78-82). Aşı adayı antijenlerin, konağın immün sistemi ile etkileşime giren antijenleri ve bu etkileşimde yer alan potansiyel mekanizmaları açıklayan immünomik ve patojen yüzeyinde salgılanan ya da ifade edilen antijen repertuarının tamamının tanımlanabilmesini sağlayan ters aşılama gibi teknoloji odaklı araştırmalarla seçilmesi daha etkili aşıların tasarlanabilmesini mümkün kılmaktadır (83,84). Aşı geliştirilmesinde genom bazlı ters aşılama tekniklerinin uygulanması aşılama ile oluşturulacak immün yanıtın başarı şansını artırabilmektedir. Aşıların etkililiğini artırmak için antijenler doğuştan gelen bağışıklık sistemini aktive ederek profesyonel APC tarafından antijen alımını ve sunumunu sağlayabilen adjuvanlarla birlikte uygulanabilmektedir (10).
Tablo 2’de görüldüğü üzere geçmişten günümüze aşı çalışmalarında en çok SAG1, SAG2, GRA1, GRA7, ROP2, MIC3 ve HSP70 antijenlerini kodlayan DNA aşıları kullanılmıştır. T gondii’ye karşı etkili aşı geliştirmeye yönelik yapılan ve tek bir antijen ifade eden aşıların parazite karşı kısmi koruma sağladığını ortaya konmuştur. Bu nedenle alternatif olarak parazitin yaşam döngüsünün birden çok aşamasında yer alan antijenleri ifade eden aşı çalışmaları gerçekleştirilmiştir. Tablo 2’de, 5’i sadece SAG1 kodlayan ve 21’i farklı antijenler ile kombine SAG1 kokteyl aşılarını içeren toplamda 26 aşı çalışması yer almaktadır. SAG1 kodlayan plazmit DNA aşısı ile aşılanan farklı fare suşlarının yer aldığı bir çalışmada aşının IgG ve alt sınıf antikorlar, CD8, CD4 ve IFN-y seviyelerinde artış sağladığı ve bu aşının koruyuculuğunun %80-100 arasında olduğu belirtilmiştir (85). Başka bir çalışmada ağırlıklı olarak IgG yanıtına yol açan ve IFN-y ile IL-2 seviyelerinde önemli bir artış sağlayan SAG1 DNA aşısının koruyuculuğu %90 olarak belirlenmiştir. Ek olarak kontrol grubuna kıyasla beyin kistlerinde azalma olduğu gözlenmiştir (86). Couper ve ark. (91) tarafından 2003 yılında yapılan çalışmada SAG1 kodlayan DNA aşısının beyin kistlerinde azalma ve erişkinlerde edinilmiş T. gondii enfeksiyonuna karşı %66,7 oranında koruma sağladığı fakat konjenital geçişi azaltmadığı belirtilmiştir. Güçlü bir IFN-y indükleyici faktör olan ve Th1 yanıtının oluşmasını kolaylaştıran IL-18’in adjuvan olarak kullanıldığı SAG1 kodlayan DNA aşısı daha yüksek T-lenfosit yanıt ve koruma oranı sağlamıştır. Bu çalışma aşı potensini güçlendirmede IL-18’in güçlü bir adjuvan olduğunu göstermiştir. IL-12’nin adjuvan olarak kullanıldığı SAG1/ROP2 kodlayan çoklu antijenik DNA aşısının farelerde benzer korunma sağladığı bildirilmiştir (100,108).
Takizoit, bradizoit ve sporozoitlerde ortak olarak salgılanan antijenlerin hedeflendiği aşıların yer aldığı çalışmaların diğer çalışmalara kıyasla daha yüksek oranda koruma sağladığı belirlenmiştir. Rezaei ve ark. (58) tarafından yapılan bir incelemede MIC3, MIC4, MIC13, RON5, ROP2, GRA1, GRA6, GRA8 ve GRA14 proteinlerinin parazitin her üç döneminde de mevcut olduğu ve bu proteinlerin toksoplazmozise karşı koruyucu bağışıklığı sağlayacak bir aşı antijeni olarak umut vadettiği belirtilmektedir. Parazitin tüm evrelerinde yer alan GRA1, ROP2 ve MIC3 antijenleri Tablo 2’de görüldüğü gibi birçok çalışmada kullanılmıştır. GRA1 kodlayan DNA aşısı ile aşılanan farelerde akut enfeksiyona karşı CD8 T-hücrelerinin etkili olduğu ve beyin kisti yükünün azalmasında CD4 T-hücrelerinin etkili olduğu saptanmıştır. Geliştirilen aşının koruyuculuğunun %75-100 arasında olduğu belirtilmiştir (90). Vahşi tip DNA aşılarının uyardığı bağışıklık tepkisindeki sınırlayıcı faktörlerden biri düşük miktarda protein ekspresyonudur. Klonlanmış genlerde nadir bulunan kodonların varlığı mRNA ve plazmit stabilitesinin yanı sıra protein ekspresyon seviyesini de etkilemektedir. Hedef genin kodon kullanımı memeli hücrelerinden farklı olduğunda yetersiz protein ekspresyonu ortaya çıkmaktadır. Yapılan bir çalışmada memeli hücrelerinde ekspresyon için kodon optimize edilmiş GRA1 kodlayan DNA aşısının sağladığı bağışıklık tepkisi ve korumanın vahşi tip GRA1 kodlayan DNA aşısından daha iyi olduğu saptanmıştır (96). Son zamanlarda çoğu araştırmacı parazit kokteyl antijenlerine odaklanmıştır. GRA1 ile MIC3’ü birleştiren bir kokteyl DNA aşısının, tek genli aşılar ve kontrol gruplarına kıyasla IgG ve IFN-y seviyelerinde daha fazla artış ve daha uzun süre koruma sağladığı gözlenmiştir (158).
Antijenik epitopları belirlemek için biyoinformatik çalışmaların yapılması, tek bir antijende çoklu epitopların düzenlenmesi veya birden fazla antijene ait farklı epitopların bir araya getirilerek çok epitoplu DNA aşılarının tasarlanabilmesini mümkün kılmıştır. MIC330-180/ROP885-185/SAG185-235 kodlayan çok epitoplu DNA aşısı farelerde güçlü humoral ve Th1 hücre yanıtını uyardığı gösterilmiştir (208).
Sonuç olarak T. gondii’ye karşı DNA aşı çalışmalarında Tablo 1’de bahsedilen antijenik grupların birçoğunun denendiği ve bunların bir kısmının %50-70 koruma sağladığı gözlenmiştir. Bu aşı antijenleri ile fare modelinde henüz yüksek oranda korunma sağlanamaması bu aşıların kedi, koyun gibi hayvan gruplarına uygulanması veya insanlarda gerçekleştirilecek klinik çalışmalara geçilmesi önündeki en büyük engeldir.
SONUÇ
Ciddi klinik tablo ve ekonomik kayıplara yol açan T. gondii’ye karşı insanlarda ve hayvanlarda kullanılmak üzere koruyucu bağışıklığı sağlayabilecek etkili, güvenli ve dayanıklı bir aşıya ihtiyaç duyulmaktadır. DNA aşıları kolay üretilebilmeleri, güvenli olmaları, soğuk zincire ihtiyaç duymamaları hem humoral hem de hücresel immün yanıtı uyarabilmeleri gibi birçok avantaja sahiptir.
1990’lardan sonra toksoplazmozise karşı yapılan DNA aşı çalışmaları hız kazanmış olsa da günümüzde insanların kullanıma uygun bir DNA aşısı bulunmamaktadır. Bunun başlıca sebebi parazitin karmaşık yaşam döngüsüne sahip olması, konak hücrede yaşamını devam ettirebilmek için çeşitli stratejiler geliştirmesi ve bu stratejilerin net olarak açıklanamamasıdır. Bunun yanı sıra aşı çalışmalarının hedefinde başlıca kediler ya da koyunlar bulunduğu için insan aşısı ikinci planda kalmaktadır. Bu sebeple insanlardan ziyade koyun ve sığır gibi büyük hayvanlarda ya da kedilerde denenmiş aşılar bulunmaktadır.
Teknoloji odaklı araştırmalar daha fazla immünojenik aşı adayının belirlenebilmesinin yoludur. Ters aşılama ve immünomik analizler, hedeflenen antijen keşfi ve akılcı aşı tasarımı için yenilikçi fırsatlar sunmaktadır. Genom bazlı ters aşı tekniklerinin toksoplazmozise karşı aşı geliştirilmesinde uygulanması etkili bir aşının üretilme şansını artırabilir. Aşılama başarısını etkileyebilecek başka bir faktör ise aşı dağılım mekanizmasıdır. Kas içine yapılan enjeksiyonlar aşının kan dolaşımına hızlı bir şekilde geçişini sağlamaktadır. Derialtına yapılan enjeksiyon antijen sunan hücrelerin aşıya maruz kalma oranını attırarak daha iyi bağışıklık tepkileri uyandırabilir. Burun içinden yapılan aşı mukozal ve sistemik bağışıklık tepkilerini indüklemesi için etkili bir yoldur. Dendritik hücrelerin hedeflenmesi, prime-boost uygulama, gen tabancası, elektroporasyon, mikroiğneler, mukozal uygulama, doğuştan gelen bağışıklık sistemini aktive ederek profesyonel antijen sunan hücreler tarafından antijen alımını ve sunumunu artıran adjuvanlar kullanımı gibi yaklaşımlar DNA aşılarının etkililiğini artırmak için kullanılabilecek önemli stratejilerdir. Sonuç olarak biyoteknolojik aşı yaklaşımlarının hızla geliştiği çağımızda DNA aşıları parazite karşı etkili ve güvenli aşıların geliştirilebilmesi için umut vadetmektedir.
*Etik
Hakem Değerlendirmesi: Editörler kurulu ve editörler kurulu dışında olan kişiler tarafından değerlendirilmiştir.
*Yazarlık Katkıları
Dizayn: C.G., T.K., M.K., H.C., S.E.A., A.Y.G., M.D., Veri Toplama veya İşleme: C.G., T.K., M.K., H.C., M.D., Analiz veya Yorumlama: C.G., T.K., A.D.D., A.G., S.E.A., A.Y.G., C.Ü., M.D., Literatür Arama: C.G., T.K., M.K., H.C., AD.D., A.G., A.Y.G., C.Ü., M.D., Yazan: C.G., T.K., M.D.
Çıkar Çatışması: Yazarlar tarafından çıkar çatışması bildirilmemiştir.
Finansal Destek: Yazarlar tarafından finansal destek almadıkları bildirilmiştir.