Incorporation of Candida albicans cell wall surface proteins into lipid vesicles : physicochemical characterization and in vitro cytotoxicity

Abstract

Over the past two decades, Candida species have become the fourth most common cause of bloodstream infections with mortality rates higher than 50%. A significant improvement has been made in chemotherapy for candidiasis with the availability of new azole derivatives and inhibitors of glucan synthase. However, the mortality rate for invasive candidiasis has remained stable. These observations underline the urgent need for the development of novel approaches to fight fungal infections. Candida albicans cell wall has in its composition cell wall surface proteins (CWSPs), which are important targets for the host immune system. Therefore, the present study was developed in order to compare two distinct lipid systems, one constituted by phosphatidylethanolamine (PE) and another composed by DODAB:MO, regarding their ability to incorporate antigenic CWSPs for a future development of a safe and effective vaccine against C. albicans. After the successful incorporation of the CWSPs into lipid vesicles three characteristics were analyzed: average size of the lipid-CWSPs vesicles, their polydispersity index (PDI) and incorporation efficiency (IE). The PE-CWSPs vesicles presented average sizes between 268.9 nm and 492.4 nm and PDI values around 0.6. The MO, a neutral lipid, was included in the PE vesicles and the average size increased to 625.3 nm with PDI values of 0.5. DODAB:MOCWSPs vesicles average size ranged between 250.9 nm to 732.5 nm and the PDI values were considerably lower, around 0.3 to 0.5. After optimization of the delipidation method IE was determined and PE-CWSPs presented values ranging from 16.5% to 42.3%, whether PE:MOCWSPs vesicles presented lower values, around 25%. The DODAB:MO-CWSPs vesicles presented higher IE values, between 44.4% and 50,5%. Three formulations, PE (0.6mM)- CWSPs, DODAB:MO (0.1mM)-CWSPs and DODAB:MO (0.3mM)-CWSPs were chosen, from a total of eight, according to its size, PDI value and incorporation efficiency, to be tested for in vitro cytotoxicity and no significant cytotoxicity was observed. With the information collected in this work both systems, PE-CWSPs and DODAB:MOCWSPs, were considered to be suitable for the development of a vaccine against C. albicans infections.

Ao longo das últimas décadas, as espécies do género Candida tornaram-se a quarta causa mais frequente de infeções sistémicas com taxas de mortalidade superiores a 50%. A quimioterapia contra candidíase tem melhorado significativamente com a disponibilização de novos derivados azólicos e inibidores da sintase dos glucanos. Contudo, a taxa de mortalidade de candidíase invasiva tem-se mantido estável. Estes estudos apontam para a necessidade urgente de desenvolver novas estratégias contra as infeções fúngicas. A parede celular de C. albicans contem proteínas à sua superfície (CWSPs), que são alvos importantes para o sistema imune. Desta forma, este estudo foi desenvolvido no sentido de comparar dois sistemas lipídicos distintos, um constituído por fosfatidiletanolamina (PE) e outro composto por DODAB:MO, no que respeita à capacidade para incorporar as CWSPs, para o futuro desenvolvimento de uma vacina segura e eficiente contra C. albicans. Após incorporação das CWSPs nas vesículas lipídicas foram analisadas três características: o tamanho médio das vesículas lipídicas, o seu índice de polidispersividade (PDI) e a sua eficiência de incorporação (IE). As vesículas PE-CWSPs apresentaram tamanhos médios entre 268,9 nm e 492,4 nm e valores de PDI entre 0,6. O lípido neutro MO foi incluído nas vesículas de PE e o tamanho destas aumentou para 625,3 nm com valores de PDI à volta de 0,5. As vesículas de DODAB:MO-CWSPs apresentaram tamanhos entre 250,9 nm e 732,5 nm e valores de PDI consideravelmente mais baixos, entre 0,3 e 0,5. Depois da otimização do método de remoção dos interferentes lipídicos foi determinada a IE e as vesículas de PECWSPs apresentaram valores entre 16,5% e 42,3% enquanto que as vesículas de PE:MOCWSPs apresentaram valores mais baixos, 25%. As vesículas de DODAB:MO-CWSPs apresentaram valores de IE mais elevados, entre 44% e 50,5%. De um total de oito formulações foram escolhidas três de acordo com o seu tamanho, polidispersividade e eficiência de incorporação, PE (0,6)mM-CWSPs, DODAB:MO (0,1mM)-CWSPs e DODAB:MO (0,3mM)-CWSPs. A citotoxicidade in vitro das formulações selecionadas foi determinada não tendo sido observados valores significativos de citotoxicidade. Com a informação obtida neste trabalho, ambos os sistemas PE-CWSPs e DODAB:MOCWSPs foram considerados apropriados para o desenvolvimento de uma vacina contra as infeções provocadas por C. albicans.