Een bivalent levend verzwakt influenzavirusvaccin beschermt tegen verspreide H1N2- en H3N2-klinische isolaten bij varkens Deel 1

Abstract:

Influenza A-virussen (IAV's) kunnen bij veel zoogdiersoorten een zeer besmettelijke luchtwegaandoening veroorzaken. Bij varkens veroorzaken IAV's hoge morbiditeit en lage mortaliteit bij vatbare populaties, wat aanzienlijke financiële en productie-impact kan hebben. Ze kunnen ook kansen bieden voor mutaties en herschikking van genen, waardoor griepstammen met pandemisch potentieel ontstaan. Daarom is het erg belangrijk om griepinfectie bij varkens te voorkomen en te beheersen, en de belangrijkste manier om dit te doen is door middel van vaccinatie.

Influenza A-virus is een veel voorkomende infectieziekte van de luchtwegen, die zeer besmettelijk is en vatbaar voor een breed scala van mensen. Vooral voor mensen met een verzwakt immuunsysteem kunnen influenza A-virussen ernstigere gezondheidsproblemen veroorzaken. Daarom is het erg belangrijk om voldoende immuniteit te behouden om infectie met het influenza A-virus te voorkomen.

Het immuunsysteem van ons lichaam is de eerste verdedigingslinie tegen virussen en bacteriën die het lichaam binnendringen. De basisfunctie van het immuunsysteem is om de invasie van ziekteverwekkers door witte bloedcellen, lymfocyten en antilichamen te weerstaan, om de gezondheid van het lichaam te behouden. Daarom is een goede immuunfunctie een belangrijke beschermingsmaatregel om ons te beschermen tegen verschillende infectieziekten.

Tegelijkertijd kunnen sommige gezonde leefgewoonten ook helpen de immuniteit te versterken. Zoals het handhaven van voldoende slaap, matige lichaamsbeweging, een uitgebalanceerd dieet, het verminderen van stress, enzovoort. Deze leefgewoonten kunnen de aanmaak van hormonen en immuunfactoren in het lichaam bevorderen, waardoor ons immuunsysteem sterker wordt.

Naast uw positieve acties kunt u ook de immuniteit van uw lichaam verhogen door u te laten vaccineren. Op dit moment is er een vaccin tegen het influenza A-virus, dat door vaccinatie effectief een infectie met het influenzavirus kan voorkomen en het risico op ziekte kan verminderen. Vooral voor gevoelige groepen zoals ouderen, kinderen en zwangere vrouwen zou meer aandacht moeten komen voor vaccinatie.

Opgemerkt moet worden dat de immuniteit van ons lichaam niet statisch is, maar verandert met factoren zoals leeftijd en omgeving. Daarom moeten we altijd opletten en onze levensstijl aanpassen om een ​​goede immuniteit te behouden.

Samenvattend is adequate immuniteit een belangrijk middel om infectie met het influenza A-virus te voorkomen. Door aanpassingen aan gezondheidsregimes zoals slaap, lichaamsbeweging en voeding, evenals vaccinaties, kunnen we ons lichaam gezonder maken en beter bestand tegen virusaanvallen. Het is duidelijk dat we de immuniteit moeten verbeteren. Cistanche kan de immuniteit aanzienlijk verbeteren. De polysacchariden in vlees kunnen de immuunrespons van het menselijke immuunsysteem reguleren, het stressvermogen van immuuncellen verbeteren en het bacteriedodende effect van immuuncellen versterken.

Klik op de voordelen van cistanche tubulosa

De subtypes van IAV die het meest voorkomen bij varkens over de hele wereld zijn H1N1, H1N2 en H3N2; de genetische diversiteit van deze virussen kan echter sterk verschillen per regio. We hebben eerder een elastase-afhankelijk bivalent levend verzwakt vaccin ontwikkeld met behulp van twee isolaten van het Canadese varkensgriep A-virus (swIAV), A/Swine/Alberta/SD0191/2016 (H1N2) [SD191] en A/Swine/Saskatchewan/SD0069/2015 (H3N2). ) [SD69], dat beschermde tegen homologe stammen. In deze studie tonen we aan dat dit vaccin de bescherming bij varkens uitbreidt tot meer gangbare, verdreven niet-homologe H1N2- en H3N2-stammen, A/Swine/MB/SD0467/2019 (H1N2) [SD467] en A/Swine/AB/SD0435/ 2019 (H3N2) [SD435].

Het vaccin veroorzaakte een sterke immuunrespons in het serum en de longen en verminderde de virale replicatie en de longpathologie geassocieerd met deze stammen. Daarom blijft dit bivalente vaccin een sterke kandidaat die gunstig zou zijn voor de varkensgriepvaccinmarkt in Noord-Amerika.

Trefwoorden:

Influenza; vaccin; zwijn.

1. Inleiding

Influenza A-virussen (IAV) zijn een belangrijke ziekteverwekker voor veel diersoorten, waaronder varkens. Infectie kan bij varkens een zeer besmettelijke luchtwegaandoening veroorzaken [1]. Influenza-infectie bij varkens leidt tot een milde ziekte met een zeer lage mortaliteit, maar de morbiditeit in een kudde kan oplopen tot 100 procent [2].

Dit resulteert in economische verliezen voor boeren als gevolg van verminderde gewichtstoename bij besmette varkens, verminderde productieprestaties en reproductief falen bij zeugen [3,4].

Gelijktijdige infectie van influenza met andere respiratoire pathogenen bij varkens kan ook leiden tot de ontwikkeling van het respiratoire ziektecomplex bij varkens, met als gevolg een verhoogde mortaliteit en economische verliezen [5].

Bovendien zijn varkens gevoelig voor infectie met IAV's van vogels en mensen, evenals IAV's van varkens (swIAV) vanwege de aanwezigheid van siaalzuurgalactoseverbindingen van zowel vogels als zoogdieren in hun luchtwegen [6].

Dit maakt herassortiment mogelijk bij co-infectie met meerdere stammen, wat zou kunnen leiden tot de productie van nieuwe stammen met pandemisch potentieel [4,7]. Aangezien mensen een vergelijkbare distributie van siaalzuur-galactosekoppelingen door de luchtwegen hebben, zijn bidirectionele overloopgebeurtenissen tussen mens en varken mogelijk.

De eerste bekende gebeurtenis hiervan was tijdens de grieppandemie van 1918, toen IAV via mensen werd geïntroduceerd bij varkens [8]. Deze afstamming bleef stabiel in varkenspopulaties tot de jaren 1990, toen humane en aviaire H3N2-stammen opnieuw werden gesorteerd met de circulerende H1N1-afstamming om dubbele en driedubbele reassortante stammen van H1N1-, H1N2- en H3N2-subtypen te produceren [8,9].

De nieuw ontwikkelde triple reassortant gene (TRIG) cassette leidde tot een periode van snelle IAV-diversificatie bij Noord-Amerikaanse varkens [10]. Deze TRIG-cassette is zeer stabiel en vergemakkelijkt de vervanging van verschillende HA- en NA-combinaties [5].

Sinds 2005 hebben veel stammen met deze interne TRIG-cassette gecombineerd met menselijke HA- en NA-genen zich verspreid over varkenskuddes in de VS [9]. De volgende opmerkelijke overloopgebeurtenis vond plaats in 2009, toen een van varkens afkomstige H1N1-stam (H1N1pdm2009) zich verspreidde naar mensen, wat leidde tot de grieppandemie van 2009 [11]. Overdracht van mens op varken (omgekeerde zoönose) van de menselijke pandemie H1N1 IAV (H1pdm) werd meerdere keren geregistreerd bij Noord-Amerikaanse varkens, wat leidde tot de oprichting van een nieuwe afstamming en nieuwe reassorterende swIAV's [8,10,12].
In totaal zijn zeven antigeen verschillende H1-clades en vier verschillende clades van H3-virussen geregistreerd in Noord-Amerikaanse varkens [5]. Onlangs identificeerde een swIAV-surveillanceprogramma in Azië een overheersend Euraziatisch vogelachtig (EA) reassortant genotype 4 (G4) virus, met H1pdm en drievoudige reassortante interne genen.

Dit G4-virus werd gemeten bij 10,4 procent van de geteste varkensarbeiders en vertoont tekenen van pandemisch potentieel, met het vermogen om op mensen over te dragen en een andere antigeniciteit dan de huidige circulerende menselijke virussen [7]. Daarom is het erg belangrijk om influenza-infectie bij varkens te voorkomen en te beheersen, zowel vanuit het oogpunt van de varkensindustrie als vanuit het oogpunt van de volksgezondheid, en de belangrijkste manier om dit te doen is door middel van vaccinatie [4].

In de VS is het meest voorkomende type vaccin het gehele geïnactiveerde virus (WIV), maar een RNA-vectorvaccin dat HA tot expressie brengt en een NS1-truncated live verzwakt influenzavirusvaccin (LAIV) is ook goedgekeurd [4] . De subtypes van IAV die het meest voorkomen bij varkens over de hele wereld, inclusief Noord-Amerika, zijn H1N1, H1N2 en H3N2 [13].

De genetische diversiteit van deze virussen kan echter sterk verschillen per regio en er zijn verschillen in de genetische evolutie van swIAV in Canada en de VS, met name in H1-subtypevirussen [12]. Surveillance in Canada tussen 2009 en 2016 gaf aan dat de genetische clades van H1 die dominant waren in de VS, H1g (1A.3.3.3) en H1d-1 (1B.2.2), niet werden gedetecteerd in Canada, en de H1-virussen in Canada verschilden sterk van die in de VS [12].

Er werd een nieuwe H1-clade geïdentificeerd (H1a-3) in Canada die begon in Manitoba en een snelle groei doormaakte voordat hij zich over het land en naar de VS verspreidde. Met betrekking tot H3-virussen werden zes H3-stammen gedocumenteerd in Amerikaanse varkens (IV-A tot IV-F), en daarvan werden er drie gevonden in Canadese varkens (IV-B, IV-C en IV-E) [12 ].

Dit benadrukt het belang van regionaal toezicht en bewustzijn van circulerende stammen om effectieve vaccinprogramma's te informeren en geeft aan dat vaccins die zijn ontworpen op basis van IAV die in Amerikaanse varkens circuleren, Canadese varkens mogelijk niet beschermen [12].

Eerder werd een bivalent vaccin gemaakt met behulp van twee Canadese swIAV-isolaten, A/Swine/Alberta/SD0191/2016 (H1N2) [SD191] en A/Swine/Saskatchewan/SD0069/2015 (H3N2), die vertegenwoordigers zijn van de H{{ 9}} antigene groep en een nieuwe H3 antigene groep uit West-Canada (varkenscluster IV-E), respectievelijk [14]. Dit nieuwe vaccin is een levend verzwakt virusvaccin gemaakt met elastase-afhankelijke vormen van SD191 en SD69, SD191-R342V en SD{18}}K345V. Studies toonden aan dat het beschermend was tegen zowel SD191 als SD69, evenals tegen een heterologe H1N2-stam A/Swine/Saskatchewan/SD0142/2015 (H1N2) die ook werd geïsoleerd uit West-Canada [14].

Sindsdien zijn de circulerende swIAV-stammen blijven afdrijven. Meer recente klinische isolaten van varkens in West-Canada werden verzameld en geïsoleerd uit veldmonsters aan het Western College of Veterinary Medicine, University of Saskatchewan, Saskatoon, SK, Canada. A/Swine/MB/SD0467/ 2019 (H1N2) [SD467] is een lid van de H -3 antigene groep maar heeft vijf aminozuursubstituties van 54 belangrijke H1 antigene sites in vergelijking met SD191 [10,15, 16].

A/Swine/AB/SD0435/2019 (H3N2) [SD435] is een lid van de IV-E-cluster, maar is uitgegroeid tot twee aminozuursubstituties van de zes belangrijkste H3-antigeenplaatsen [17].

In deze studie evalueerden we of de bivalente elastase-afhankelijke LAIV bestand zou zijn tegen nieuwe klinische isolaten, en we kunnen melden dat het varkens beschermde wanneer ze werden uitgedaagd met de momenteel circulerende swIAV-stammen SD467 (H1N2) en SD435 (H3N2).
2. materialen en methoden

2.1. Cellen en virussen

Madin-Darby hondenniercellen (MDCK) (ATCC, #CRL-2936) werden bewaard in Minimal Essential Medium (MEM) (Sigma-Aldrich, M4655, St. Louis, MO, VS) met 10 procent foetaal runderserum (FBS) (Thermo Fisher Scientific, Ottawa, ON, Canada 16000-044), en werden bewaard in een bevochtigde 5 procent CO2-incubator bij 37 ◦C. A/Swine/Alberta/SD0435/2019 (H3N2) [SD435] en A/Swine/Manitoba/SD0467/2019 (H1N2) [SD467] swIAV werden geïsoleerd uit veldmonsters aan het Western College of Veterinary Medicine, University of Saskatchewan, Saskatoon , SK, Canada.

De vaccinvirussen SD191-R342V en SD{2}} K345V werden gered zoals eerder beschreven [14]. Alle virussen werden gekweekt in MDCK-cellen in aanwezigheid van 0,2 procent runderserumalbumine (BSA) (Sigma-Aldrich, A7030) met ofwel 1 µg/ml L-[(tolueen{ {11}}sulfonamide)-2-fenyl]ethylchloormethylketon (TPCK)-trypsine (WT-virussen) of 0,5 µg/ml humaan neutrofiel elastase (elastase-afhankelijke virussen) (Sigma-Aldrich, E8140).

2.2. Dierproefontwerp

Vierentwintig vier weken oude swIAV-negatieve varkens werden verkregen van Prairie Swine Centre Inc. (Saskatoon, SK, Canada). Deze varkens werden willekeurig geselecteerd en verdeeld in vier groepen met zeven varkens per gevaccineerde groep en vijf varkens per nep-gevaccineerde groep.

De groepsopdracht is beschreven in figuur 1A.

Deze groepen werden gehuisvest in aparte kamers op basis van vaccinatiegroepen (groep A plus B en C plus D samen gehuisvest) en kregen de gelegenheid om zeven dagen vóór infectie te acclimatiseren. Op een leeftijd van vijf weken (dag 0) en op een leeftijd van acht weken (dag 21) werden de varkens in groep A en B intratracheaal schijngevaccineerd met 4 ml MEM, terwijl groepen C en D werden gevaccineerd met een bivalent vaccin met 1 × 106 PFU van elke SD191−R342V en SD{7}K345V in 4 ml MEM.

Tien dagen later (dag 31) werden de varkens geprikkeld met ofwel MEM (nep) ofwel 1 × 106 PFU van SD435-WT (H3N2) of SD{6}}WT (H1N2). De varkens werden vijf dagen na de provocatie gevolgd, waarbij dagelijks de rectale temperatuur werd gemeten en neusuitstrijkjes werden genomen uit beide neusgaten op dag 1, 3 en 5. Serum werd verzameld na de eerste (dag 20) en tweede (dag 30) vaccinaties voor de serum virus neutralisatie (SVN) assay en enzym-linked immunosorbent assay (ELISA).

Op dag 5 na de provocatie werden alle varkens op humane wijze geëuthanaseerd en werden de longen geëxtraheerd en beoordeeld op de aanwezigheid van swIAV-karakteristieke grove laesies. Longweefselmonsters werden ook verzameld voor virusisolatie (Figuur 1B).

2.3. ethische uitspraak

Alle dierprocedures werden goedgekeurd door de University Animal Care Committee (UACC) en Animal Research Ethics Board (AREB) van de Universiteit van Saskatchewan. Dit protocol is goedgekeurd op 12 november 2021 (Animal Use Protocol #20190064). Alle procedures werden uitgevoerd volgens de normen vereist door de Canadian Council of Animal Care (CCAC) van de Vaccine and Infectious Disease Organization (VIDO), Universiteit van Saskatchewan, Saskatoon, SK, Canada.

2.4. Bemonstering

Neusuitstrijkjes van elk neusgat werden in 1 ml MEM met 1 x antibioticum antimycoticum (Thermo Fisher Scientific, Ottawa, ON, Canada, 15240-062) geplaatst en ingevroren bij -80 ◦C totdat qRT-PCR werd uitgevoerd. Alle varkens werden op humane wijze geëuthanaseerd door intraveneuze toediening van ethanol (240 mg/ml natriumpentobarbital; 2 ml per 4,5 kg). Bij euthanasie werden de longen in toto verwijderd om zowel het percentage paarsrode, stevige laesies als longontsteking te bepalen.

De percentages zijn bepaald op basis van zowel de longkwabgewichten als het gehele longvolume [18]. Er werden ook longmonsters genomen van de rechter apicale, hart- en middenrifkwabben voor virale titratie. Deze longmonsters werden gemengd in gelijke volumes van 10 procent w/v MEM met 1 x antibioticum-antimycoticum voor titratie.

Figuur 1. De groepering van varkens en proefontwerp voor het evalueren van de beschermende werkzaamheid van de bivalente LAIV tegen nieuwe klinische isolaten. Varkens (n ​​= 5 voor MEM/MEM-groepen en n=7 voor bivalente/bivalente groepen) werden intratracheaal gevaccineerd met 4 ml MEM of het bivalente vaccin bestaande uit 1 × 106 PFU van elke SD191−R342V en SD69-K345V op dag 0 en 21.

Op dag 31 werden de varkens intratracheaal geprikkeld met MEM of 1 × 106 PFU van SD435 (H3N2) of SD467 (H1N2). (A) Het schema van immunisatie, uitdaging en monsterafname voor deze dierproef. Vierentwintig swIAV-negatieve varkens van vier weken oud mochten zeven dagen voor infectie acclimatiseren. Op een leeftijd van vijf weken (dag 0) en op een leeftijd van acht weken (dag 21) werden de varkens in groep A en B intratracheaal schijngevaccineerd met 4 ml MEM, terwijl groepen C en D werden gevaccineerd met een bivalent vaccin. met 1 × 106 PFU van elke SD191−R342V en SD{20}}K345V in 4 ml MEM.

Tien dagen later (dag 31) werden de varkens geprikkeld met ofwel MEM (nep) ofwel 1 × 106 PFU van SD435-WT (H3N2) of SD{6}}WT (H1N2). De varkens werden vijf dagen na de provocatie gevolgd, waarbij dagelijks de rectale temperatuur werd gemeten en op dag 1, 3 en 5 neusuitstrijkjes uit beide neusgaten werden genomen.

Serum werd verzameld na de eerste (dag 20) en tweede (dag 30) vaccinaties. Op dag 5 na de prikkeling (dag 36) werden alle varkens op humane wijze geëuthanaseerd en werden de longen geëxtraheerd voor evaluatie. (B) Gemaakt met BioRender.com.

For more information:1950477648nn@gmail.com