Вопросы вирусологии. 2019; 64: 156-164
Оценка иммуногенной активности клонированного штамма WA ротавируса А человека
https://doi.org/10.36233/0507-4088-2019-64-4-156-164Аннотация
Введение. Ротавирусная инфекция (РВИ), этиологическим агентом которой является дцРНК-содержащий вирус рода Rotavirus семейства Reoviridae, относящийся к группе А (РВА), служит причиной тяжёлых диарей у человека и различных видов млекопитающих. Вакцинопрофилактика - наиболее эффективный способ снижения уровня заболеваемости РВИ. В настоящее время экспериментально доказана эффективность использования поросят-гнотобиотов в качестве универсальной модели для воспроизведения РВИ человека и оценки качества вакцинных препаратов против РВИ.
Цели и задачи. Оценка иммуногенной активности клонированного штамма Wa РВА в опыте на новорождённых поросятах вьетнамской вислобрюхой породы.
Материал и методы. Получение клонированного штамма Wa РВА человека, rVP6 РВА человека. Иммуноферментный анализ и полимеразная цепная реакция с обратной транскрипцией для выявления РВА человека. Иммунизация и экспериментальное заражение новорожденных поросят.
Результаты. В статье представлены результаты опыта по двукратной иммунизации новорождённых поросят препаратами нативного вируса с инфекционной активностью 5,5 lg ТЦИД50/мл в дозе 3 см3, HRV с адъювантом в дозе 500 мкг и плацебо (контроль) с последующим экспериментальным заражением всех животных вирусом вирулентного штамма WaG1P[8] РВА человека с инфекционной активностью 5,5 lg ТЦИД50/мл в дозе 5 см3. Клинические признаки болезни и гибель наблюдали только у контрольных животных. Разработан метод детекции РНК РВА с помощью ПЦР с обратной транскрипцией (ОТ-ПЦР) в ректальных смывах, пробах тонкого отдела кишечника и периферических лимфатических узлах. На основе полученного rVP6 РВА человека разработан метод выявления специфических IgG-антител к РВА с помощью иммуноферментного анализа (ИФА), и приведены результаты выявления РВА в сыворотке крови подопытных поросят.
Заключение. В ходе проведённых исследований установлена высокая иммуногенная активность нативного и очищенного вируса клонированного штамма Wa РВА и подтверждена возможность его применения в качестве основного компонента вакцины против РВИ. Показана возможность использования конвенционных новорождённых поросят вместо поросят-гнотобиотов в качестве опытной модели.
Список литературы
1. Львов Д.К., ред. Руководство по вирусологии: Вирусы и вирусные инфекции человека и животных. М.: МИА; 2013.
2. Алипер Т.И., ред. Актуальные инфекционные болезни свиней: Руководство для студентов, научных и практических специалистов. М.: ЗооВетКнига; 2019.
3. Gentsch J.R., Laird A.R., Bielfelt B., Griffin D.D., Banyai K., Ramachandran M., et al. Serotype diversity and reassortment between human and animal rotavirus strains: implications for rotavirus vaccine programs. J. Infect. Dis. 2005; 192(Suppl. 1): 146-59. Doi: https://doi.org/10.1086/431499
4. Matthijnssens J., Heylen E., Zeller M., Rahman M., Lemey P., Van Ranst M. Phylodynamic analyses of rotavirus genotypes G9 and G12 underscore their potential for swift global spread. Mol. Biol. Evol. 2010; 27(10): 2431-6. Doi: https://doi.org/10.1093/molbev/msq137
5. Зайцева Е.В., Ольнева Т.А., Кулешов К.В., Подколзин А.Т., Шипулин Г.А., Кондратьева Л.М. и др. Результаты мониторинга антигенных типов ротавирусов гр. А на территории Российской Федерации в период 2011-2015 гг. Клиническая лабораторная диагностика. 2016; 61(7): 445-8. Doi: https://doi.org/10.18821/0869-2084-2016-61-7-445-448
6. Алексеев К.П., Кальнов С.Л., Гребенникова Т.В., Алипер Т.И. Ротавирусная инфекция человека. Стратегии вакцинопрофилактики. Вопросы вирусологии. 2016; 61(3): 154-9.
7. Денисюк Н.Б. Генетическая характеристика ротавирусов группы А, циркулирующих в Оренбургском регионе в сезон 2016¬2017 гг. Детские инфекции. 2017; 16(4): 42-5. Doi: https://doi.org/10.22627/2072-8107-2017-16-4-42-45 15.
8. Zhang J., Liu H., Jia L., Payne D.C., Hall A.J., Xu Z., et al. Active, population-based surveillance for rotavirus gastroenteritis in Chinese children: Beijing Municipalityand Gansu Province, China. Pediatr. Infect. Dis. J. 2015; 34(1): 40-6. Doi: https://doi.org/10.1097/INF.0000000000000505
9. Gomez M.M., da Silva M.F.M., Volotao E.M., Fialho A.M., Mazzoco C.S., Rocha M.S., et. al. G26P[19] rotavirus A strain causing acute gastroenteritis in the American continent. Mem. Inst. Oswaldo Cruz. 2018; 113(12): e180344. Doi: http://dx.doi.org/10.1590/0074-02760180344
10. My P.V., Rabaa M.A., Donato C., Cowley D., Phat V.V., Dung T.T., et. al. Novel porcine-like human G26P[19] rotavirus identified in hospitalized paediatric diarrhoea patients in Ho Chi Minh City, Vietnam. J. Gen. Virol. 2014; 95(12): 2727-33. Doi: https://doi.org/10.1099/vir.0.068403-0
11. PATH (2011-2016). Available at: https://www.path.org/programs/center-for-vaccine-innovation-and-access/rotaflash/
12. Burnett E., Jonesteller C.L., Tate J.E., Yen C., Parashar U.D. Global impact of rotavirus vaccination on childhood hospitalizations and mortality from diarrhea. J. Infect. Dis. 2017; 215(11): 1666-72. Doi: https://doi.org/10.1093/infdis/jix186
13. Crawford S.E., Ramani S., Tate J.E., Parashar U.D., Svensson L., Hagbom M., et al. Rotavirus infection. Nat. Rev. Dis. Primers. 2017; 3: 17083. Doi: https://doi.org/10.1038/nrdp.2017.83
14. Tate J.E., Parashar U.D. Rotavirus vaccines in routine use. Clin. Infect. Dis. 2014; 59(9): 1291-301. Doi: https://doi.org/10.1093/cid/ciu564
15. Хаметова К.М., Алексеев К.П., Южаков А.Г., Костина Л.В., Раев С.А., Мусиенко М.И. и др. Молекулярно-биологические свойства клонированного штамма Wa ротавируса А человека. Вопросы вирусологии. 2019; 64(1): 16-22.
16. Ward L.A., Rosen B.I., Yuan L., Saif L.J. Pathogenesis of an attenuated and a virulent strain of group A human rotavirus in neonatal gnotobiotic pigs. J. Gen. Virol. 1996; 77(Pt. 7): 1431-41. Doi: https://doi.org/10.1099/0022-1317-77-7-1431
17. Friess A.E., Sinowatz F., Skolek-Winnisch R., Trautner W. The placenta of the pig. II. The ultrastructure of the areolae. Anat. Embryol. (Berl.). 1981; 163(1): 43-53. Doi: https://doi.org/10.1007/bf00315769
18. Lala P.K., Chatterjee-Hasrouni S., Kearns M., Montgomery B., Colavincenzo V. Immunobiology of the feto-maternal interface. Immunol. Rev. 1983; 75: 87-116. Doi: https://doi.org/104111/j.1600-065X.1983.tb01092.x
19. Butler J.E., Lemke C.D., Weber P., Sinkora M., Lager K.M. Antibody repertoiredevelopment in fetal and neonatal piglets: XIX. Undiversified B cells with hydrophobic HCDR3s preferentially proliferate in the porcine reproductive and respiratory syndrome. J. Immunol. 2007; 178(10): 6320-31. Doi: https://doi.org/10.4049/jimmunol.178.10.6320
20. Saif L.J., Fernandez F.M. Group A rotavirus veterinary vaccines. J. Infect. Dis. 1996; 174(Suppl. 1): 98-106. Doi: https://doi.org/10.1093/infdis/174.Supplement_1.S98
21. Yuan L., Saif L.J. Induction of mucosal immune responses and protection against enteric viruses: rotavirus infection of gnotobiotic pigs as a model. Vet. Immunol. Immunopathol. 2002; 87(3-4): 147-60. Doi: https://doi.org/10.1016/S0165-2427(02)00046-6
22. Hammerberg C., Schurig G.G., Ochs D.L. Immunodeficiency in young pigs. Am. J. Vet. Res. 1989; 50(6): 868-74.
23. Azevedo M.P., Vlasova A.N., Saif L.J. Human rotavirus virus-like particle vaccines evaluated in a neonatal gnotobiotic pig model of human rotavirus disease. Expert. Rev. Vaccines. 2013; 12(2): 169-81. Doi: https://doi.org/10.1586/erv.13.3
24. Babji S., Arumugam R., Sarvanabhavan A., Gentsch J.R., Kang G. Approach to molecular characterization of partially and completely untyped samples in an Indian rotavirus surveillance program. Vaccine. 2014; 32(Suppl. l): A84-8. Doi: https://doi.org/10.1016/j.vaccine.2014.04.024
25. Gentsch J.R., Glass R.I., Woods P., Gouvea V, Gorziglia M., Flores J., et al. Identification of group A rotavirus gene 4 types by polymerase chain reaction. J. Clin. Microbiol. 1992; 30(6): 1365-73.
26. Close B., Banister K., Baumans V, Bernoth E.M., Bromage N., Bunyan J., et al. Recommendations for euthanasia of experimental animals: Part 2. DGXT of the European Commission. Lab. Anim. 1997; 31(1): 1-32. Doi: https://doi.org/10.1258/002367797780600297
27. Сергеев В.А., Непоклонов Е.А., Алипер Т.И. Вирусы и вирусные вакцины. М.: Библионика; 2007.
28. Yuan L., Ward L.A., Rosen B.I., To T.L., Saif L.J. Systematic and intestinal antibodysecreting cell responses and correlates of protective immunity to human rotavirus in a gnotobiotic pig model of dis-ease. J. Virol. 1996; 70(5): 3075-83.
29. Burns J.W., Krishnaney A.A., Vo P.T., Rouse R.V., Anderson L.J., Greenberg H.B. Analyses of homologous rotavirus infection in the mouse model. Virology. 1995; 207(1): 143-53. Doi: https://doi.org/10.1006/viro.1995.1060
30. Patel M., Shane A.L., Parashar U.D., Jiang B., Gentsch J.R., Glass R.I. Oral rotavirus vaccines: how well will they work where they are needed most? J. Infect. Dis. 2009; 200(Suppl. 1): 39-48. Doi: https://doi.org/10.1086/605035
31. Wagstrom E.A., Yoon K.J., Zimmerman J.J. Immune components in porcine mammary secretions. Viral Immunol. 2000; 13(3): 383-97. Doi: https://doi.org/10.1089/08828240050144699
Problems of Virology. 2019; 64: 156-164
Assessment of immunogenic activity of the cloned human rotavirus A WA strain
https://doi.org/10.36233/0507-4088-2019-64-4-156-164Abstract
Introduction. Rotovirus infection (RVI) caused by the dsRNA-containing virus from genus Rotavirus, Reoviridae family, belonging to group A (RVA), is the cause of severe diarrhea in human and other mammalian species. Vaccination is the most effective way to reduce the incidence of RVI. At present, the effectiveness of using gnotobiotic piglets as a universal model for reproducing human rotavirus infection and assessing the quality of RVI vaccine preparations has been experimentally proven.
Goals and objectives. Evaluation of immunogenic activity of the cloned RVA Wa strain in the newborn Vietnamese pot-bellied piglets trial.
Material and methods. Development of viral preparations of the cloned human Wa strain PBA, development of human RVA rVP6, ELISA, polymerase chain reaction with reverse transcription, immunization and experimental infection of newborn piglets.
Results. The article presents the results of the experiment on double immunization of newborn piglets with native virus preparations with the infection activity 5.5 lg TCID50/ml, 3 cm3 per dose, HRV with adjuvant 500 pig per dose and mock preparation (control group) followed with experimental inoculation of all animals with virulent virus strain Wa G1P[8] human RVA with infectious activity of 5.5 lg TCID50/ml in 5 cm3 dose. Development of clinical signs of disease and animal death were observed only in control group. RT-PCR system to detect RVA RNA in rectal swabs, samples of small intestine and peripheral lymph nodes was developed. ELISA based on obtained human RVA rVP6 was developed and results on RVA-specific IgG-antibodies in serum samples of experimental piglets are presented.
Conclusion. In the course of the research, a high immunogenic activity of the native and purified virus of the cloned Wa RVA strain Wa was established and the possibility of its use as the main component of the RVI vaccine was confirmed. The possibility of using conventional newborn pigs instead of gnotobiotic piglets as an experimental model was demonstrated.
References
1. L'vov D.K., red. Rukovodstvo po virusologii: Virusy i virusnye infektsii cheloveka i zhivotnykh. M.: MIA; 2013.
2. Aliper T.I., red. Aktual'nye infektsionnye bolezni svinei: Rukovodstvo dlya studentov, nauchnykh i prakticheskikh spetsialistov. M.: ZooVetKniga; 2019.
3. Gentsch J.R., Laird A.R., Bielfelt B., Griffin D.D., Banyai K., Ramachandran M., et al. Serotype diversity and reassortment between human and animal rotavirus strains: implications for rotavirus vaccine programs. J. Infect. Dis. 2005; 192(Suppl. 1): 146-59. Doi: https://doi.org/10.1086/431499
4. Matthijnssens J., Heylen E., Zeller M., Rahman M., Lemey P., Van Ranst M. Phylodynamic analyses of rotavirus genotypes G9 and G12 underscore their potential for swift global spread. Mol. Biol. Evol. 2010; 27(10): 2431-6. Doi: https://doi.org/10.1093/molbev/msq137
5. Zaitseva E.V., Ol'neva T.A., Kuleshov K.V., Podkolzin A.T., Shipulin G.A., Kondrat'eva L.M. i dr. Rezul'taty monitoringa antigennykh tipov rotavirusov gr. A na territorii Rossiiskoi Federatsii v period 2011-2015 gg. Klinicheskaya laboratornaya diagnostika. 2016; 61(7): 445-8. Doi: https://doi.org/10.18821/0869-2084-2016-61-7-445-448
6. Alekseev K.P., Kal'nov S.L., Grebennikova T.V., Aliper T.I. Rotavirusnaya infektsiya cheloveka. Strategii vaktsinoprofilaktiki. Voprosy virusologii. 2016; 61(3): 154-9.
7. Denisyuk N.B. Geneticheskaya kharakteristika rotavirusov gruppy A, tsirkuliruyushchikh v Orenburgskom regione v sezon 2016¬2017 gg. Detskie infektsii. 2017; 16(4): 42-5. Doi: https://doi.org/10.22627/2072-8107-2017-16-4-42-45 15.
8. Zhang J., Liu H., Jia L., Payne D.C., Hall A.J., Xu Z., et al. Active, population-based surveillance for rotavirus gastroenteritis in Chinese children: Beijing Municipalityand Gansu Province, China. Pediatr. Infect. Dis. J. 2015; 34(1): 40-6. Doi: https://doi.org/10.1097/INF.0000000000000505
9. Gomez M.M., da Silva M.F.M., Volotao E.M., Fialho A.M., Mazzoco C.S., Rocha M.S., et. al. G26P[19] rotavirus A strain causing acute gastroenteritis in the American continent. Mem. Inst. Oswaldo Cruz. 2018; 113(12): e180344. Doi: http://dx.doi.org/10.1590/0074-02760180344
10. My P.V., Rabaa M.A., Donato C., Cowley D., Phat V.V., Dung T.T., et. al. Novel porcine-like human G26P[19] rotavirus identified in hospitalized paediatric diarrhoea patients in Ho Chi Minh City, Vietnam. J. Gen. Virol. 2014; 95(12): 2727-33. Doi: https://doi.org/10.1099/vir.0.068403-0
11. PATH (2011-2016). Available at: https://www.path.org/programs/center-for-vaccine-innovation-and-access/rotaflash/
12. Burnett E., Jonesteller C.L., Tate J.E., Yen C., Parashar U.D. Global impact of rotavirus vaccination on childhood hospitalizations and mortality from diarrhea. J. Infect. Dis. 2017; 215(11): 1666-72. Doi: https://doi.org/10.1093/infdis/jix186
13. Crawford S.E., Ramani S., Tate J.E., Parashar U.D., Svensson L., Hagbom M., et al. Rotavirus infection. Nat. Rev. Dis. Primers. 2017; 3: 17083. Doi: https://doi.org/10.1038/nrdp.2017.83
14. Tate J.E., Parashar U.D. Rotavirus vaccines in routine use. Clin. Infect. Dis. 2014; 59(9): 1291-301. Doi: https://doi.org/10.1093/cid/ciu564
15. Khametova K.M., Alekseev K.P., Yuzhakov A.G., Kostina L.V., Raev S.A., Musienko M.I. i dr. Molekulyarno-biologicheskie svoistva klonirovannogo shtamma Wa rotavirusa A cheloveka. Voprosy virusologii. 2019; 64(1): 16-22.
16. Ward L.A., Rosen B.I., Yuan L., Saif L.J. Pathogenesis of an attenuated and a virulent strain of group A human rotavirus in neonatal gnotobiotic pigs. J. Gen. Virol. 1996; 77(Pt. 7): 1431-41. Doi: https://doi.org/10.1099/0022-1317-77-7-1431
17. Friess A.E., Sinowatz F., Skolek-Winnisch R., Trautner W. The placenta of the pig. II. The ultrastructure of the areolae. Anat. Embryol. (Berl.). 1981; 163(1): 43-53. Doi: https://doi.org/10.1007/bf00315769
18. Lala P.K., Chatterjee-Hasrouni S., Kearns M., Montgomery B., Colavincenzo V. Immunobiology of the feto-maternal interface. Immunol. Rev. 1983; 75: 87-116. Doi: https://doi.org/104111/j.1600-065X.1983.tb01092.x
19. Butler J.E., Lemke C.D., Weber P., Sinkora M., Lager K.M. Antibody repertoiredevelopment in fetal and neonatal piglets: XIX. Undiversified B cells with hydrophobic HCDR3s preferentially proliferate in the porcine reproductive and respiratory syndrome. J. Immunol. 2007; 178(10): 6320-31. Doi: https://doi.org/10.4049/jimmunol.178.10.6320
20. Saif L.J., Fernandez F.M. Group A rotavirus veterinary vaccines. J. Infect. Dis. 1996; 174(Suppl. 1): 98-106. Doi: https://doi.org/10.1093/infdis/174.Supplement_1.S98
21. Yuan L., Saif L.J. Induction of mucosal immune responses and protection against enteric viruses: rotavirus infection of gnotobiotic pigs as a model. Vet. Immunol. Immunopathol. 2002; 87(3-4): 147-60. Doi: https://doi.org/10.1016/S0165-2427(02)00046-6
22. Hammerberg C., Schurig G.G., Ochs D.L. Immunodeficiency in young pigs. Am. J. Vet. Res. 1989; 50(6): 868-74.
23. Azevedo M.P., Vlasova A.N., Saif L.J. Human rotavirus virus-like particle vaccines evaluated in a neonatal gnotobiotic pig model of human rotavirus disease. Expert. Rev. Vaccines. 2013; 12(2): 169-81. Doi: https://doi.org/10.1586/erv.13.3
24. Babji S., Arumugam R., Sarvanabhavan A., Gentsch J.R., Kang G. Approach to molecular characterization of partially and completely untyped samples in an Indian rotavirus surveillance program. Vaccine. 2014; 32(Suppl. l): A84-8. Doi: https://doi.org/10.1016/j.vaccine.2014.04.024
25. Gentsch J.R., Glass R.I., Woods P., Gouvea V, Gorziglia M., Flores J., et al. Identification of group A rotavirus gene 4 types by polymerase chain reaction. J. Clin. Microbiol. 1992; 30(6): 1365-73.
26. Close B., Banister K., Baumans V, Bernoth E.M., Bromage N., Bunyan J., et al. Recommendations for euthanasia of experimental animals: Part 2. DGXT of the European Commission. Lab. Anim. 1997; 31(1): 1-32. Doi: https://doi.org/10.1258/002367797780600297
27. Sergeev V.A., Nepoklonov E.A., Aliper T.I. Virusy i virusnye vaktsiny. M.: Biblionika; 2007.
28. Yuan L., Ward L.A., Rosen B.I., To T.L., Saif L.J. Systematic and intestinal antibodysecreting cell responses and correlates of protective immunity to human rotavirus in a gnotobiotic pig model of dis-ease. J. Virol. 1996; 70(5): 3075-83.
29. Burns J.W., Krishnaney A.A., Vo P.T., Rouse R.V., Anderson L.J., Greenberg H.B. Analyses of homologous rotavirus infection in the mouse model. Virology. 1995; 207(1): 143-53. Doi: https://doi.org/10.1006/viro.1995.1060
30. Patel M., Shane A.L., Parashar U.D., Jiang B., Gentsch J.R., Glass R.I. Oral rotavirus vaccines: how well will they work where they are needed most? J. Infect. Dis. 2009; 200(Suppl. 1): 39-48. Doi: https://doi.org/10.1086/605035
31. Wagstrom E.A., Yoon K.J., Zimmerman J.J. Immune components in porcine mammary secretions. Viral Immunol. 2000; 13(3): 383-97. Doi: https://doi.org/10.1089/08828240050144699
