Isolation and characterisation of extracellular vesicles of parasitic helminths

Mgr. Hynek MAZANEC

Doctoral thesis

Abstract:

Excretory-secretory products (ESP) serve as important mediators of intercellular and inter-species communication. They were originally thought to be secreted mainly in a soluble form, but recent discoveries indicate their delivery through extracellular vesicles (EVs). These membraneous particles provide protection from degradation for some of their components, as well as targeted delivery through various receptors on their surface. As such they have been studied as potent immunomodulators in host-pathogen relationships. With respect to parasitic helminths, EVs are being studied as agents for diagnosis, vaccination or therapeutics. However, their general biology, especially their biogenesis patterns, is still poorly understood compared to their functional role.Therefore, the goal of this thesis is to investigate in more detail the secretion activity of EVs in different tapeworms and their life-cycle stages. Under laboratory conditions, the life cycle of Schistocephalus solidus, a tapeworm with an aquatic life cycle, was established to explore EVs secretion at different developmental stages. Moreover, we used proteomic analyses and ultrastructural observations to identify the main biogenesis pathways behind EVs secretion in a terrestrial tapeworm Hymenolepis diminuta. This also allowed for the comparison of EVs generation in tapeworms with different host types.

Abstract:

Exkrečně sekreční produkty (ESP) slouží jako důležití mediátoři mezibuněčných a mezidruhových komunikací. Původně se předpokládalo, že jsou vylučovány hlavně v rozpustné formě, ale nedávné objevy naznačují i jejich vylučování za pomoci extracelulárních vezikul (EV). Tyto membránové částice poskytují svému obsahu ochranu před degradací a zároveň i cílený transport skrz specifických receptorů na svém povrchu. Díky tomu jsou studovány jako silné imunomodulátory vztahů mezi hostitelem a patogenem. S ohledem na parazitické helminty, EV jsou studovány jako prostředky pro diagnostiku, vakcinaci či terapii. Nicméně jejich obecná biologie, zejména pak jejich biogeneze, je stále špatně prostudována v porovnání s jejich potenciální funkců. Cílem této práce je tedy podrobněji prozkoumat sekreční aktivitu EV u různých zástupců tasemnic a jejich životních stádií. Životní cyklus tasemnice Schistocephalus solidus byl založen v laboratorních podmínkách za účelem studia sekrece EV napříč jednotlivými stádii. Zároveň jsme prozkoumali hlavní cesty biogeneze EV u tasemnice Hymenolepis diminuta za pomoci ultrastrukturních a proteomických analýz. Oba směry zároveň umožnily porovnání tvorby EV u tasemnic s různými typy hostitelů.

Keywords

Extracelulární vezikuly, parazit, tasemnice, Schistocephalus solidus, Hymenolepis diminuta, elektronová mikroskopie, proteomika

Language used: English

Date on which the thesis was submitted / produced: 24. 1. 2023

Thesis defence

• Supervisor: doc. RNDr. Roman Kuchta, Ph.D.

UNIVERSITY OF SOUTH BOHEMIA IN ČESKÉ BUDĚJOVICE

Faculty of Science

Doctoral programme / field:
Biology / Parasitology