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Title: Utilizzo di Nicotiana benthamiana per lo sviluppo sostenibile di strategie di controllo della leishmaniosi canina basate su nanoparticelle virali vegetali
Other Titles: Development of sustainable control strategies for canine leishmaniasis based on plant virus nanoparticles
Authors: Imperatori, Francesca
Keywords: Nanoparticelle virali vegetali;Nanobiotecnologie;Microscopia a forza atomica;Vaccino per la leishmaniosi canina;Peptidi antimicrobici;Plant virus nanoparticles;Nanobiotechnology;Atomic force microscopy;Vaccine for canine leishmaniasis;Antimicrobial peptides;BIO/15
Issue Date: 30-May-2014
Publisher: Università degli studi della Tuscia - Viterbo
Series/Report no.: Tesi di dottorato di ricerca. 26. ciclo
Abstract: 
Le piante sono un sistema di espressione competitivo rispetto ai sistemi tradizionali di espressione
eterologa basati su cellule batteriche, di insetto o di mammifero, in quanto permettono una notevole
riduzione dei costi per la produzione su larga scala, la possibilità di scalabilità, la biosicurezza ed il loro
impiego risulta garantire la sostenibilità ed il rispetto ambientale. Specialmente in campo vaccinologico,
gli organismi vegetali sono stati largamente impiegati negli ultimi decenni come biofabbrica per la
produzione di antigeni o per la replicazione di virus vegetali chimerici, utilizzati come carrier di peptidi
immunogenici. I virus vegetali presentano infatti dimensioni adatte per le applicazioni nanotecnologiche e
risultano essere uniformi dal punto di vista strutturale, robusti, biodegradabili e facili da produrre.
Viste queste promettenti potenzialità, nella prima parte del progetto di dottorato è stato sviluppato,
caratterizzato ed ottimizzato il sistema di nanoparticelle basate sul virus vegetale TBSV, che può essere
funzionalizzato a livello genetico e/o chimico per modificare la superficie esterna delle nanoparticelle
virali (VNPs) e può essere sfruttato per l’intrappolamento di piccole molecole all’interno delle cavità
interne delle VNPs. La caratterizzazione a livello bio-fisico mediante AFM ha messo in luce inoltre
l’enorme stabilità e resistenza alla frattura delle VNPs, evidenziando la loro potenzialità come
nanocontenitori. Inoltre tale piattaforma si è dimostrata molto promettente per applicazioni di carattere
biomedico, volte allo sviluppo di strategie sostenibili per il controllo della leishmaniosi canina.
Innanzitutto le VNPs chimeriche (CVNPs) esponenti sulla superficie esterna dei virioni il peptide
chimerico costituito dalla fusione di entrambe le porzioni immunogeniche selezionate dalla glicoproteina
GP63, in combinazione con l’adiuvante BCG o in forma aggregata, sono state in grado di sviluppare una
risposta immunitaria, correlabile con un probabile stato di protezione nei topi vaccinati. Infine sono state
realizzate CVNPs esponenti sulla superficie esterna peptidi antimicrobici con attività leishmanicida, che
dovrebbero agire direttamente sull’agente eziologico della malattia, causandone la morte.

Plants are a competitive system compared to traditional suspension culture based technologies such as
mammalian, microbial and insect cells, because they are safe, scalable and economic and their use
guarantees sustainability and environmental compatibility. During the last decades, especially for vaccine
design, plants have been employed as biofactories for the production of antigens or for the replication of
chimeric plant virus nanoparticles (CVNPs) used as carriers of peptide immunogens. Plant viruses bear
proper dimensions for nanoscale applications and are structurally uniform, biodegradable, robust and easy
to produce.
For these reasons, at the beginning, the development, characterization and optimization of a TBSV based
nanovector have been realized. This multivalent platform can be functionalized genetically and/or
chemically in order to modify the external surface of virions or can be used for the encapsulation of small
molecules in the internal cavity of VNPs. The analyses conducted using an Atomic Force Microscopy
have demonstrated that TBSV-VNPs are highly stable and can be permanently deformed without fracture,
underlining their potentiality as nanocontainers. Moreover, this system has been very promising for
biomedical applications concerning the development of sustainable control strategies for canine
leishmaniasis. CVNPs displaying a chimeric peptide constituted by the fusion of two heterologous
peptides derived from GP63 metalloprotease, crosslinked or administered with BCG adjuvant, have been
able to induce immune responses, suggesting a possible vaccine protection in mice. CVNPs displaying
antimicrobial peptides with leishmanicidal activity have been also realized to be employed for direct
Leishmania protozoa inactivation.
Description: 
Dottorato di ricerca in Scienze e tecnologie per la gestione forestale e ambientale
URI: http://hdl.handle.net/2067/2845
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