Abstract Vaccine-induced sterilizing protection from infection by Plasmodium parasites, the pathogens that cause malaria, will be essential in the fight against malaria as it would prevent both malaria-related disease and transmission. Stopping the relatively small number of parasites injected by the mosquito before they can migrate from the skin to the liver is an attractive means to this goal. Antibody-eliciting vaccines have been used to pursue this objective by targeting the major parasite surface protein present during this stage, the circumsporozoite protein (CSP). While CSP-based vaccines have recently had encouraging success in disease reduction, this was only achieved with extremely high antibody titers and appeared less effective for a complete block of infection (i.e. sterile protection). While such disease reduction is important, these and other results indicate that strategies focusing on CSP alone may not achieve the high levels of sterile protection needed for malaria eradication. Here, we show that monoclonal antibodies (mAbs) recognizing another sporozoite protein, TRAP/SSP2, exhibit a range of inhibitory activity and that these mAbs can augment CSP-based protection despite conferring no sterile protection on their own. Therefore, pursuing a multivalent subunit vaccine immunization is a promising strategy for improving infection-blocking malaria vaccines.

Abstract Following their inoculation by the bite of an infected Anopheles mosquito, the malaria parasite sporozoite forms travel from the bite site in the skin into the bloodstream, which transports them to the liver. The thrombospondin-related anonymous protein (TRAP) is a type 1 transmembrane protein that is released from secretory organelles and relocalized on the sporozoite plasma membrane. TRAP is required for sporozoite motility and host infection, and its extracellular portion contains adhesive domains that are predicted to engage host receptors. Here, we identified the human platelet-derived growth factor receptor β (hPDGFRβ) as one such protein receptor. Deletion mutants showed that the von Willebrand factor type A and thrombospondin repeat domains of TRAP are both required for optimal binding to hPDGFRβ-expressing cells. We also demonstrate that this interaction is conserved in the human-infective parasite Plasmodium vivax , but not the rodent-infective parasite Plasmodium yoelii . We observed expression of hPDGFRβ mainly in cells associated with the vasculature suggesting that TRAP:hPDGFRβ interaction may play a role in the recognition of blood vessels by invading sporozoites.

Abstract Both subunit and attenuated whole sporozoite vaccination strategies against Plasmodium infection have shown promising initial results in malaria-naïve westerners but exhibited less efficacy in malaria-exposed individuals in endemic areas. It has been hypothesized that preexisting immunity to malaria represents a significant roadblock to the development of a protective vaccine. Here, we demonstrate proof-of-concept that non-neutralizing antibodies (nNAb) can directly interfere with protective anti-PyCSP humoral responses. We developed and characterized a novel monoclonal antibody, RAM1, against the P. yoelii sporozoite major surface antigen, circumsporozoite protein (CSP). Unlike the canonical Py CSP repeat domain binding and neutralizing antibody (NAb) 2F6, RAM1 does not inhibit sporozoite traversal or entry of hepatocytes in vitro . Though 2F6 and RAM1 bind non-overlapping regions of the CSP-repeat domain, pretreatment with RAM1 abrogated 2F6’s capacity to block sporozoite traversal and invasion in vitro . Importantly, RAM1 reduced the efficacy of the polyclonal humoral response against CSP in vivo, paralleling the observed reduced efficacy of RTS,S in malaria-exposed populations. Taken together, our data demonstrate the interference of non-neutralizing antibodies with the efficacy of NAbs and may impact the efficacy of anti-CSP vaccines in malaria-exposed individuals.