BIOMEDICAL, IMMUNOLOGICALS AND EPIDEMIOLOGICAL STUDIES ON LEISHMANIA

Riassunto della tesi Leishmania tarentolae è un protozoo non patogeno generalmente associato ai rettili, recentemente emerso come modello versatile nella ricerca biotecnologica e biomedica. È caratterizzato da un rapido tasso di crescita, bassi costi di mantenimento e può essere manipolato in condizioni di Biosicurezza di Livello 1 (BSL-1), rendendolo un sistema laboratoristico sicuro e accessibile. Nonostante la non patogenicità, L. tarentolae conserva caratteristiche molecolari e biologiche comuni alle specie patogene di Leishmania, rappresentando un modello rilevante per lo studio delle interazioni ospite-parassita. L. tarentolae è sempre più utilizzata come piattaforma eucariotica per l’espressione di proteine eterologhe. A di[erenza di Escherichia coli, e[ettua modificazioni post-traduzionali di tipo mammifero, inclusa la glicosilazione, evitando l’iper-mannosilazione introdotta dai sistemi di lievito, che può compromettere il folding proteico e la funzionalità biomedica. Rispetto alle colture cellulari di mammifero, L. tarentolae o[re costi operativi ridotti, alta scalabilità e minori vincoli di biosicurezza. Queste caratteristiche combinate ne ra[orzano l’attrattiva come “cell factory” per applicazioni biotecnologiche e terapeutiche. Questa ricerca di dottorato indaga il potenziale tecnologico, immunologico e diagnostico di L. tarentolae attraverso quattro linee principali di indagine: • Sviluppo di un terreno chimicamente definito per la crescita di L. tarentolae, consentendo la conformità alle linee guida per la ricerca biomedica; • Applicazione di L. tarentolae come sistema di somministrazione mucosale di antigeni ricombinanti, dimostrato mediante il vaccino sperimentale SARS-CoV-2 LeCoVax-2; • Sfruttamento di L. tarentolae come vettore vaccinale mucosale, per esplorarne il potenziale nell’indurre una risposta immunitaria specifica; • Valutazione delle interazioni ospite–parassita, con particolare focus sulla linea cellulare di macrofagi primari canini. Inoltre, considerata la conoscenza ancora limitata sulla distribuzione di Leishmania tarentolae, questa tesi indaga anche l’epidemiologia e la rilevazione diagnostica del parassita nel Nord Italia. Particolare attenzione è rivolta al possibile coinvolgimento del flebotomo Sergentomyia minuta, tradizionalmente considerato vettore di L. tarentolae e risultata precedentemente positiva per DNA di L. infantum. Inoltre, la presenza di DNA di L. tarentolae rilevata in campioni di sangue umano e canino solleva interrogativi sull’eventuale ampliamento del suo range di ospiti. In questo contesto, la tesi ha esaminato anche la presenza di Sauroleishmania in ospiti aggiuntivi, tra cui salamandra pezzata e gechi, con particolare attenzione al ruolo dei rettili sinantropici. Tale indagine è particolarmente rilevante considerando che la stretta associazione di questi ospiti con ambienti antropizzati e animali domestici può facilitare la circolazione dei parassiti Leishmania. Sulla base di queste evidenze, la ricerca condotta in questa tesi si concentra anche su: • Lo sviluppo di un metodo altamente sensibile per la rilevazione simultanea della non patogenica L. tarentolae e della patogena L. infantum in campioni di flebotomi e sangue di rettili; • Uno screening di L. tarentolae e L. infantum in rettili sinantropici e flebotomi nel Nord Italia; • L’indagine sul range di ospiti delle specie Sauroleishmania in ospiti non tradizionali, tra cui salamandra pezzata e gechi africani. I risultati ottenuti in questi studi sono presentati in otto pubblicazioni incluse nella tesi: Articolo 1: A novel chemically defined medium for the biotechnological and biomedical exploitation of the cell factory Leishmania tarentolae. [pubblicato in: Scientific Reports] Questo studio descrive lo sviluppo di un terreno privo di supplementi animali per la coltivazione di L. tarentolae, consentendo le applicazioni nel campo biomedico. Il terreno chimicamente definito è stato testato e validato su cloni ricombinanti di L. tarentolae, evidenziandone il potenziale per la produzione di proteine ricombinanti e il suo impiego come cell factory. Articolo 2: EQicacy of mucosal vaccination using a protozoan parasite as a vehicle for antigen delivery: IgG and neutralizing response after rectal administration of LeCoVax-2, a candidate vaccine against COVID-1G. [pubblicato in: Pharmacological Research] Questo studio esplora il potenziale dei cloni ricombinanti di L. tarentolae come veicolo per la somministrazione mucosale di vaccini, utilizzando un clone ingegnerizzato che esprime un antigene SARS-CoV-2. L’articolo valuta la possibilità di indurre risposte immunitarie sistemiche e mucosali, incluse IgG e anticorpi neutralizzanti, mediante somministrazione rettale. Questa strategia innovativa evidenzia la versatilità della piattaforma L. tarentolae. Articolo 3: Rectal Administration of Leishmania Cells Elicits a Specific, Th1-Associated IgG2a Response in Mice: New Perspectives for Mucosal Vaccination against leishmaniasis, after the Repurposing of a Study on an Anti-Viral Vaccine Candidate. [pubblicato in: Tropical Medicine and Infectious Disease] Questo studio analizza L. tarentolae come vettore vaccinale mucosale contro la leishmaniosi in modello murino tramite somministrazione rettale, dimostrando la capacità di indurre una robusta risposta immunitaria orientata Th1, associata a immunità protettiva contro Leishmania. I risultati aprono nuove prospettive per vie alternative di vaccinazione. Articolo 4: Intracellular persistence of Leishmania tarentolae in primary canine macrophage cells. [pubblicato in: Acta Tropica] Questo studio si concentra sull’interazione tra macrofagi primari canini e L. tarentolae, esplorandone il comportamento intracellulare, valutando potenziali e[etti citopatici e la risposta immunitaria dell’ospite. I risultati indicano che L. tarentolae è non patogena e può persistere intracellularmente senza e[etti citopatici, evidenziandone il potenziale come piattaforma versatile per applicazioni biomediche. Articolo 5: Development of a novel ddPCR assay for the simultaneous detection of the protozoan parasites Leishmania infantum and Leishmania tarentolae. [pubblicato in: Parasites & Vectors] Questo studio descrive lo sviluppo di un saggio di digital droplet PCR (ddPCR) per la rilevazione simultanea della non patogenica L. tarentolae e della patogena L. infantum, con l’obiettivo di ottenere un test altamente sensibile e specifico, riducendo falsi positivi dovuti a cross- reattività. Articolo 6: Sand Fly Fauna and Prevalence of Leishmania spp. in a Newly Investigated Area of Northern Italy: Emerging Epidemiological Scenarios? [pubblicato in: Transboundary and Emerging Diseases] Questo studio indaga la circolazione e distribuzione di L. tarentolae e L. infantum nel Nord Italia, con focus su flebotomi e campioni di sangue di rettili. È stata impiegata la ddPCR 13 sviluppata durante il periodo di dottorato per una rilevazione altamente sensibile. La ricerca valuta il ruolo potenziale dei rettili sinantropici come serbatoi e propone scenari epidemiologici emergenti per la trasmissione di Leishmania. Articolo 7: Beyond reptiles: the fire salamander as a potential host for Leishmania (Sauroleishmania) tarentolae [pubblicato in: International Journal of Parasitology: Parasites and Wildlife] Questo studio esplora il ruolo potenziale della salamandra pezzata come ospite per L. (Sauroleishmania) tarentolae, ampliando la conoscenza riguardo gli range di ospiti del parassita. La ricerca valuta la presenza del parassita in ospiti non tradizionali, considerando le implicazioni ecologiche per la circolazione e la trasmissione del parassita. Articolo 8: Unveiling Sauroleishmania in southern Africa: An investigation and supplementary description of Leishmania (Sauroleishmania) zuckermani from the gecko host Chondrodactylus bibronii [pubblicato in: International Journal for Parasitology: Parasites and Wildlife] Questo studio presenta un lavoro condotto durante un periodo di ricerca di tre mesi presso la University of Free State (Bloemfontein, Sudafrica), esplorando distribuzione e associazioni ospite di Sauroleishmania in gechi africani. La ricerca fornisce approfondimenti sull’ecologia e la specificità degli ospiti delle specie di Sauroleishmania, evidenziando nuovi potenziali ospiti rettili e contribuendo alla comprensione della circolazione del parassita in aree non europee. In conclusione, i risultati presentati in questa tesi o[rono una panoramica completa su L. tarentolae come strumento biotecnologico emergente e parassita di rilevanza epidemiologica. Lo studio evidenzia il potenziale della piattaforma L. tarentolae come sistema sicuro e scalabile per la produzione di proteine ricombinanti e la somministrazione mucosale di vaccini, esplorandone anche le proprietà immunomodulatorie e le interazioni ospite-parassita in cellule di mammifero. Inoltre, la tesi ha a[rontato lo sviluppo di strumenti molecolari sensibili per la rilevazione simultanea di L. tarentolae e L. infantum. Le indagini su flebotomi e rettili sinantropici contribuiscono ulteriormente alla comprensione della circolazione del parassita e dei potenziali percorsi di trasmissione nel Nord Italia. Infine, gli studi su ospiti non tradizionali, 14 comprese salamandre di fuoco e gechi africani, ampliano le conoscenze sul range e sulla distribuzione degli ospiti di Sauroleishmania. Collettivamente, questi studi evidenziano la duplice rilevanza di L. tarentolae come risorsa biotecnologica e come oggetto di interesse epidemiologico.

Grantor dc:publisher

Università degli Studi di Milano

Year dc:date

2026

Author dc:creator

• CATTANEO, GIULIA MARIA

Contributors dc:contributor

• tutor: C. Bandi ; co-tutor: S. Epis ; coordinatore del corso di dottorato: M. P. M. Guarino
• G.M. Cattaneo
• BANDI, CLAUDIO
• GUARINO, MARCELLA PATRIZIA MARIA

• Settore MVET-03/B - Parassitologia e malattie parassitarie degli animali e dell'uomo

Statement dc:rights

• info:eu-repo/semantics/openAccess
• license:Creative commons
• license uri:http://creativecommons.org/licenses/by-sa/4.0/

Language dc:language

eng

Handle dc:identifier

https://hdl.handle.net/2434/1234396

OAI identifier oai:identifier

oai:air.unimi.it:2434/1234396