Nature Communications 2: Article number: 601 (2011); Published: 20 December 2011; Updated: 19 September 2013. In the Methods section of this Article, the species of the tissue plasminogen activator secretory signal used in adenovirus vector construction was stated incorrectly and should have been given as human.

The ability to prevent or impair the invasion of erythrocytes by the Plasmodium falciparum merozoite, the initial blood stage of malaria infection, has long been an ambition for those working on antimalarial therapeutics. It has proved elusive, but comes a step closer with the identification of a specific interaction between the parasite ligand PfRh5 and the erythrocyte receptor basigin, which is essential for parasite invasion of erythrocytes. Invasion can be inhibited by anti-basigin antibodies in all laboratory-adapted and field strains of P. falciparum tested, providing a promising starting point for the development of invasion-blocking drugs and vaccines. Erythrocyte invasion by Plasmodium falciparum is central to the pathogenesis of malaria. Invasion requires a series of extracellular recognition events between erythrocyte receptors and ligands on the merozoite, the invasive form of the parasite. None of the few known receptor–ligand interactions involved1,2,3,4 are required in all parasite strains, indicating that the parasite is able to access multiple redundant invasion pathways5. Here, we show that we have identified a receptor–ligand pair that is essential for erythrocyte invasion in all tested P. falciparum strains. By systematically screening a library of erythrocyte proteins, we have found that the Ok blood group antigen, basigin, is a receptor for PfRh5, a parasite ligand that is essential for blood stage growth6. Erythrocyte invasion was potently inhibited by soluble basigin or by basigin knockdown, and invasion could be completely blocked using low concentrations of anti-basigin antibodies; importantly, these effects were observed across all laboratory-adapted and field strains tested. Furthermore, Oka− erythrocytes, which express a basigin variant that has a weaker binding affinity for PfRh5, had reduced invasion efficiencies. Our discovery of a cross-strain dependency on a single extracellular receptor–ligand pair for erythrocyte invasion by P. falciparum provides a focus for new anti-malarial therapies.

Plasmodium falciparum reticulocyte-binding protein homolog 5 (RH5) is the most advanced blood-stage malaria vaccine candidate and is being evaluated for efficacy in endemic regions, emphasizing the need to study the underlying antibody response to RH5 during natural infection, which could augment or counteract responses to vaccination. Here, we found that RH5-reactive B cells were rare, and circulating immunoglobulin G (IgG) responses to RH5 were short-lived in malaria-exposed Malian individuals, despite repeated infections over multiple years. RH5-specific monoclonal antibodies isolated from eight malaria-exposed individuals mostly targeted non-neutralizing epitopes, in contrast to antibodies isolated from five RH5-vaccinated, malaria-naive UK individuals. However, MAD8–151 and MAD8–502, isolated from two malaria-exposed Malian individuals, were among the most potent neutralizers out of 186 antibodies from both cohorts and targeted the same epitopes as the most potent vaccine-induced antibodies. These results suggest that natural malaria infection may boost RH5-vaccine-induced responses and provide a clear strategy for the development of next-generation RH5 vaccines.

Abstract Trypanosomes are protozoan parasites that cause infectious diseases including human African trypanosomiasis (sleeping sickness), and nagana in economically-important livestock animals 1,2 . An effective vaccine against trypanosomes would be an important control tool, but the parasite has evolved sophisticated immunoprotective mechanisms including antigenic variation 3 that present an apparently insurmountable barrier to vaccination. Here we show using a systematic genome-led vaccinology approach 4 and a murine model of Trypanosoma vivax infection 5 that protective invariant subunit vaccine antigens can be identified. Vaccination with a single recombinant protein comprising the extracellular region of a conserved cell surface protein localised to the flagellum membrane termed “invariant flagellum antigen from T. vivax ” (IFX) induced long-lasting protection. Immunity was passively transferred with immune serum, and recombinant monoclonal antibodies to IFX could induce sterile protection and revealed multiple mechanisms of antibody-mediated immunity, including a major role for complement. Our discovery identifies a vaccine candidate for an important parasitic disease that has constrained the socioeconomic development of sub-Saharan African countries 6 and challenges long-held views that vaccinating against trypanosome infections cannot be achieved.

Plasmodium falciparum RH5 is the most advanced blood-stage malaria vaccine candidate and is under evaluation for efficacy in endemic regions, emphasizing the need to study the underlying antibody response to RH5 during natural infection. Here, we found that RH5-reactive B cells were rare in malaria-exposed individuals despite repeated infections over multiple years. RH5-specific monoclonal antibodies isolated from these individuals were extensively mutated but mostly targeted non-neutralizing epitopes, in contrast to antibodies from RH5-vaccinated, malaria-naive individuals. However, infection-derived MAD8-151 and MAD8-502 were among the most potent neutralizers out of 186 antibodies isolated from both cohorts and target the same epitopes as the most effective vaccine-induced antibodies. Binding to basigin receptor-proximal epitopes was the primary factor governing the potency of RH5-specific antibodies from both natural infection and vaccination, followed by the strength of binding. These results indicate a clear strategy for the development of next-generation RH5 vaccines for use in malaria-endemic regions.

Schistosomiasis is a major global health problem caused by blood-dwelling parasitic worms and is currently treated by the mass administration of the drug praziquantel. Appropriate drug treatment strategies are informed by diagnostics that establish the prevalence and intensity of infection, which, in regions of low transmission should be highly sensitive. To identify sensitive new serological markers of Schistosoma mansoni infections, we have compiled a recombinant protein library of 115 parasite cell surface and secreted proteins expressed in mammalian cells. The vast majority of them were shown to be immunoreactive and to contain heat-labile conformational epitopes when tested against pooled human sera from endemic regions. After probing the library against a time series of sera samples from experimental infections in mice, we identified several markers of infection, the majority of which belong to the saposin-domain-containing and cathepsin families of proteins. These new markers will be a valuable tool to detect ongoing and previous S. mansoni infections, including in regions of low transmission. We envisage that this new recombinant protein resource will be used in a wide range of cellular and molecular assays to further our understanding of Schistosoma biology.