Indivíduos do gênero Schistosoma são hemoparasitas causadores da esquistossomose, uma doença distribuída mundialmente que afeta mais de cem milhões de pessoas. No Brasil, o agente etiológico da esquistossomose é o Schistosoma mansoni. Desde a publicação do transcritoma da espécie em 2003, foi obtido pouco sucesso nos testes de genes candidatos vacinais, sendo necessários novos métodos para reconhecer novos alvos candidatos. Uma abordagem é a utilização do macaco rhesus como modelo de estudo, que é capaz de curar-se espontaneamente da infecção por Schistosoma. Este trabalho envolve o desenvolvimento de um pipeline de bioinformática essencial para explorar dados obtidos com uma nova tecnologia de phage display com oligonucleotídeos sintéticos, capaz de fazer um screening dos anticorpos produzidos por macacos rhesus infectados e auto-curados; utilizamos pela primeira vez o macaco rhesus como modelo animal em conjunto com esta nova tecnologia. Aproximadamente 120 mil oligonucleotídeos sintéticos foram utilizados para construir uma biblioteca de phage display e representam, com mesma abundância, as sequências codificadoras que cobrem todos os fragmentos de 58 aminoácidos ao longo de todas as proteínas do parasita que possuem sequência conhecida, permitindo um screening não-enviesado de todos os anticorpos dos macacos rhesus que medeiam a auto-cura. No ensaio de phage display foi usado sequenciamento em larga-escala dos fagos capturados pelas amostras de soro de cada um de 12 macacos infectados, colhidas nos tempos 0 e 8 semanas após infecção. O pipeline de bioinformática aqui desenvolvido identificou que 98.3% das sequências de oligonucleotídeos da biblioteca foram detectadas pelo menos uma vez entre as 63 amostras sequenciadas. Neste pipeline, são utilizadas a distribuição de Poisson generalizada com zeros inflacionados e a distribuição binominal Negativa como abordagens estatísticas para calcular a significância de enriquecimento dos peptídeos capturados pelo soro de cada macaco em cada tempo. 421 peptídeos foram identificados como significativamente enriquecidos por ambos os métodos estatísticos, e deste resultado 61 peptídeos estavam enriquecidos em pelo menos quatro amostras de macacos da semana 8 após a infecção, sendo 9 peptídeos pertencentes a 8 genes codificadores de proteínas (e anotados como Smps). Os restantes 52 peptídeos representam diferentes isoformas de splicing alternativo de 2 genes de micro-exons (anotados como micro-exon genes, MEGs). Entre as proteínas Smps, apenas uma está descrita como intracelular, sendo as demais descritas como expressas na interface parasita-hospedeiro. Os anticorpos desenvolvidos pelos macacos contra estas proteínas podem estar envolvidos no processo de morte do parasita. Com a aplicação do nosso pipeline de análise de enriquecimento nos dados de sequenciamento de fagos capturados pelas amostras de soro dos macacos colhidas entre as semanas 10 e 62 após a infecção, que ainda estão em processamento, esperamos continuar identificando estes peptídeos já reconhecidos na semana 8, além de identificar novos peptídeos antigênicos do parasita, que possam ser testados em estudos futuros para o desenvolvimento de uma vacina contra a esquistossomose.

Individuals of the genus Schistosoma are hemoparasites that cause schistosomiasis, a worldwide distributed disease that affects more than one hundred million people. In Brazil, the etiologic agent of schistosomiasis is Schistosoma mansoni. Since the publication of the species transcriptome in 2003, there has been little success in testing vaccine candidates, pointing to the need of new methods to recognize new candidate targets. One approach is to use rhesus monkeys as a study model, which is able to heal spontaneously from Schistosoma infection. This work involves the development of an essential bioinformatics pipeline to explore the data obtained with a new phage display technology with synthetic oligonucleotides, capable of screening the antibodies produced by infected and self-cured rhesus monkeys; we used the rhesus monkey as an animal model for the first time in conjunction with this new technology. The approximately 120,000 synthetic oligonucleotides used to build the phage display library represent, with equal abundance, the coding sequences that cover all 58-amino-acid fragments across all parasite proteins that have a known sequence, allowing for unbiased screening of all antibodies of rhesus monkeys that mediate self healing. For the phage display assay, large-scale sequencing of the phages captured by serum samples from each of 12 infected monkeys, collected at times 0 and 8 weeks after infection, was used. The bioinformatics pipeline developed here identified that 98.3% of the oligonucleotide sequences in the library were detected at least once among the 63 sequenced samples. In this pipeline, we use the zero-inflated generalized Poisson distribution and the Negative binomial distribution as two statistical approaches to calculate the significance of enrichment of the peptides captured by the serum of each monkey at each time point. 421 peptides were identified as significantly enriched by both statistical methods, and from this result 61 peptides were enriched in at least four serum samples from week 8 after infection, with 9 peptides belonging to 8 protein coding genes (annotated as Smps). The remaining 52 peptides represent different alternative splicing isoforms of 2 microexon genes (annotated as micro-exon genes, MEGs). Among Smp proteins, only one protein is described as intracellular, while the others are described as expressed at the host-parasite interface. The antibodies developed by monkeys against these proteins may be involved in the parasite's death process. With the application of the enrichment analysis pipeline to the sequencing data of phages captured by monkeys' serum collected between weeks 10 and 62 after infection, which are still being processed, we expect to continue identifying the same peptides already recognized in week 8, in addition to identifying new antigenic peptides from the parasite, which can be tested in future studies for the development of a vaccine against schistosomiasis.