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原始研究的文章

前面。性研究。,14February 2023
秒。抗病毒药物和疫苗
卷3 - 2023 | https://doi.org/10.3389/fviro.2023.1042724

减毒活流感病毒疫苗表达一种IgA-inducing蛋白质保护猪对复制和传播

丹妮拉美国Rajao 1 *,Giovana c Zanella 2,梅根·Wymore品牌2,Shehroz汗1,迈克尔·e·米勒1,卢卡斯·m·Ferreri1,c .华金卡塞雷斯 1,Stivalis Cadernas-Garcia 1,Carine k Souza 2,Tavis k·安德森 2,菲利普·c·收税官 3,艾米·l·文森特·贝克2丹尼尔·r·佩雷斯 1
  • 1人口健康、兽医学院乔治亚大学,美国佐治亚州雅典
  • 2病毒和朊病毒研究中心、国家动物疾病中心,美国农业部农业研究服务(USDA-ARS),埃姆斯IA,美国
  • 3兽医诊断和生产动物医学、兽医学院、爱荷华州立大学,埃姆斯IA,美国

作品简介:A型流感病毒的快速进化(FLUAV)复杂动物和公共卫生疾病控制。虽然控制流感的疫苗接种是一种有效的方法,可用疫苗用于猪导致有限保护抗原不同的FLUAV目前co-circulate猪。疫苗接种通常不经肠道刺激免疫球蛋白抗体但不是强大的粘膜IgA或细胞介导的反应,通常更可交叉反应的。

方法:我们开发了一个减毒活流感病毒(LAIV)疫苗包含IgA-inducing蛋白质(IGIP)作为分子标记和免疫调制剂。这Flu-IGIP在二价疫苗测试配方(H1N1和H3N2)对挑战与抗原漂移病毒在猪身上。经鼻内给猪接种疫苗与二价Flu-IGIP或二价Flu-att(控制没有IGIP)和提振了两周后。三个星期后,猪与抗原漂移H1N1和H3N2病毒的挑战。

结果:接种猪流感特定IgA-secreting PBMC细胞的数量增加两周后增加和更高的总数量和流感特定IgA-secreting细胞在支气管肺泡灌洗液(BALF)接种后5天(dpi)相比,天真的猪。猪接种疫苗Flu-IGIP和Flu-att棚大大减少病毒后比未接种猪H1N1和H3N2的挑战。接种Flu-att减少呼吸道传播,而无论挑战病毒传播Flu-IGIP完全阻塞。Flu-IGIP和Flu-att疫苗病毒复制减少接种后的肺和肺损伤与病毒。免疫球蛋白和IgA水平BALF和鼻腔洗猪接种疫苗在接种后提高了只要5 dpi和保持高14 dpi。

结论:我们的研究结果表明,从临床症状Flu-IGIP导致保护,复制和抗原漂移流感病毒感染后脱落。

1介绍

A型流感病毒(FLUAV)是重要的呼吸道病原体动物和公共卫生的影响。猪流感的临床症状通常温和;然而,高发病率可能导致重大的经济影响猪生产者由于广泛的减肥和减少体重增加,除了增加与疫苗和治疗费用(1)。猪是容易感染禽流感和人类FLUAVs和可以作为中介代小说重组病毒主机(2)。另外,感染猪的FLUAV可以偶尔会溢出到人类,和人畜共患传染病swine-origin FLUAV,称为“变种病毒”(或“v”),年度报告(3)。这些人畜共患的溢出效应通常与密切接触受感染猪和有关,因此,有些人可能变种病毒感染的风险增加,如农民、肉类加工工人和兽医。此外,这些变种病毒可能偶尔成为适应人类和获得从人际传播的能力,就像2009年的H1N1大流行性流感的情况(4)。这个人类和猪之间的双向传播FLUAV可以影响人类和动物健康和大大影响病毒流行病学。因此,控制猪流感的感染和传播有两种动物和公共卫生中获益。

H1N2,尽管只有亚型H1N1和H3N2猪流行,各种各样的系统发育的血统FLUAVs co-circulate在全球猪。这种多样性是重组病毒不同血统的结果导致抗原转移,进一步积累通过表面抗原漂移的基因突变,血凝素(HA)和神经氨酸酶(NA) (5,6)。在美国,intensified surveillance in the past decade revealed considerable phylogenetic virus diversity that varies regionally, with five major H1 and H3 genetic lineages currently circulating (7)。这些血统进一步分为16个系统发育演化支基于HA基因多样性(7,8)。大量的抗原多样性之间和在这些基因血统和演化支(9- - - - - -11)。因此,这种多样性的复杂诊断和控制猪流感比流感在人类的多样性。

控制FLUAV猪群的主要方法是通过接种疫苗。当前的疫苗用于猪主要依靠抗体对病毒的HA表面蛋白的反应。HA是高度变量和抗原漂移的主要网站,可能导致疫苗不匹配。表明,变化的只是6或7公顷的氨基酸位置(145、155、156、158、159、189和193)占主要的抗原变化的猪流感病毒和人类H3,和单一氨基酸的变化可以产生重大影响出现的一个新的抗原菌株(9,12,13)。疫苗许可用于猪在美国是佐剂、灭活病毒疫苗或甲病毒载体疫苗(14)。这些非肠道接种疫苗可以通过诱导引起体液免疫保护的生产高水平的免疫球蛋白g中和抗体。但他们诱导IgA抗体反应和小有限,如果有的话,t细胞免疫(15),赋予小功效的抗原漂移或新出现的病毒。因此,还需要开发更好的更广泛的疫苗战略cross-protective对许多(如果不是全部的话)目前流行的病毒。

相比之下,减毒活流感病毒(LAIV)疫苗能引起体液和细胞反应通过模拟自然感染(15,16)。LAIV也能导致呼吸道粘膜IgA反应(17)。二价减毒活疫苗疫苗产生的截断的非结构性应承担(NS1)蛋白质成为商用对猪流感在美国使用。S (18,19). .然而,最近发现了疫苗的病毒都通过在猪群常规监测,与流行磁场重组菌株的证据(20.),产生对它的安全。LAIV疫苗由我们组包含一个减毒(丙氨酸)swine-origin骨干被证明是安全的,cross-protective对挑战与抗原不同的病毒在猪和更有效的灭活疫苗(15,21,22)。在这里,我们生成重组H3N2和甲型H1N1流感的疫苗丙氨酸LAIVs修改HA基因片段,表达猪IgA-inducing蛋白质(IGIP),一个高度保守的蛋白质主要由树突状细胞分泌(DCs)显示积极调节IgA的表达(23,24)。IGIP作为潜在的免疫调制剂,也作为分子标记。二价疫苗使用H1N1和H3N2 Flu-IGIP LAIV菌株在猪和测试证明是有效的对挑战与抗原不同的病毒。

2材料和方法

代LAIV疫苗。Flu-IGIP H1N1 LAIV生产和测试之前在老鼠(25)。Flu-IGIP H3N2 LAIV是遵循相同的协议。短暂,IGIP-HA质粒(UTR)包含5 '端非翻译区和信号肽序列的H1和H3公顷(加州/ / 04/09 (CA / 09年;H1N1pdm09]或俄亥俄州/土耳其/ / 313053/2004[哦/ 04;H3N2 C-IV]),其次是IGIP成熟的蛋白质序列,G4S链接器,furin裂解位点,和桑asigna病毒(TAV) 2蛋白酶。由反向遗传学的Flu-IGIP LAIVs获救使用培养的293 t / MDCK细胞如前所述(26)。这些碎片被克隆到反向遗传学pDP2002质粒(22)与CA的HA / 09或哦/ 04,分别。IGIP-H1或IGIP-H3搭配CA / 09 N1或哦/ 04 N2,和6个质粒分别对应的内部基因LAIV丙氨酸支柱(流感-丙氨酸)(22)。病毒在为期10天的旧股生成特定病原体免费(SPF)蛋。流感,丙氨酸(没有IGIP) H3N2和LAIV H1N1病毒产生了相同的基因星座Flu-IGIP LAIVs,如前所述(22)。疫苗的两种选择适应猪和已被证明在猪(复制13,27)。所有病毒经桑格股票序列测序或下一代测序(门店)。两种疫苗(Flu-IGIP和流感丙氨酸)被制定为二价产品通过混合等量的H1和H3病毒。疫苗病毒在鸡胚蛋传播一次。

增长、稳定和IgA的刺激Flu-IGIP疫苗。每个Flu-IGIP病毒接种到汇合的MDCK单层膜在感染复数(MOI) 0.01和15分钟在4°C的环境,其次是孵化45分钟的35°C。孵化后,细胞培养液取出,洗两次磷酸盐(PBS)。细胞被孵化Opti-MEM我(生活技术,卡尔斯巴德,CA)补充1μg /毫升tosylsulfonyl phenylalanyl chloromethyl酮(TPCK) treated-trypsin(卫氏生化药剂,莱克伍德,新泽西)和一个antibiotic-antimycotic解决方案(Sigma-Aldrich、圣路易斯、钼)72 h,在特定的跨度为上层清液收集,病毒滴度由实时逆转录酶聚合酶链反应(RT-qPCR)分析和表达为log10 TCID50/毫升等价物如前所述28)。Flu-IGIP病毒是连续通道至少5次MDCK细胞。简单地说,病毒接种在3种不同的稀释汇合的MDCK细胞和孵化72 h。上层清液从红细胞凝集效价最高的最高稀释用于接种第二通道。RNA从组织培养上清液纯化使用RNeasy minikit(试剂盒,瓦伦西亚,CA)和用于门店使用Illumina公司MiSeq平台(如前所述)(28)。测试的效果IGIP IgA的表情,天真与上层清液从Flu-IGIP H3N2猪B细胞培养或流感丙氨酸如前所述(H3N2感染细胞23)与修改。短暂,总PBMCs天真5-week-old隔绝,杂交猪,和刺激B-Poly-S™试剂(瓶高温超导蜂窝技术有限公司。,OH) in stimulation media (RPMI 1640 media containing 10% fetal bovine serum, 2mM L-Glutamine, antibiotic-antimycotic solution, 8mM HEPES, and 50uM 2-Mercaptomethanol) for 7 days in a 37°C humidified incubator with 5% CO2. Culture supernatants from cells infected with Flu-IGIP H3N2, Flu-丙氨酸H3N2,或者添加了模拟上层清液刺激媒体总量的10%。刺激细胞被收集在第七天,有关酶联免疫斑点如下所述测量了IgA刺激。

动物实验设计。七十二年,3个杂交FLUAV血清反应阴性的猪从健康状况获得群和照顾符合批准的协议制度动物保健和使用委员会国家动物疾病中心。猪被分为三组(n = 24个/组):未接种(NV),接种与二价Flu-IGIP (H1N1-H3N2),或与二价流感疫苗丙氨酸(H1N1-H3N2)。鼻内接种猪收到2毫升剂量的1×10 ^ 6 TCID50/毫升每个疫苗的混合物,在5和7周的年龄。三个星期post-boost,猪是挑战(n = 12 /组)和2毫升气管内的1毫升的鼻内1×10 ^ 5 TCID50/毫升/猪/爱荷华州/ A01778877/2016 (IA / 16日1 a.3.3.3伽马H1N1流感或俄亥俄州/猪/ / A01354299/2017(哦/ 17日2010.1 H3N2)麻醉(如前所述)(29日)。挑战病毒抗原方面有别于哦/ 04和CA / 09年疫苗株。在2天接种(dpi), 3天真的猪在同一个房间里介绍了挑战猪但没有直接接触评估呼吸道传播。血清,PBMC,鼻腔清洗样品收集在接种后2周,3周post-boost,接种后2周。鼻拭子(Fisherbrand涤纶棉签,费舍尔科学、匹兹堡、PA)样本收集pre-challenge dpi) (0, 1, 3, 5 dpi或3、5、7天发布联系(dpc)如前所述(29日)。5 (n = 8 /组)和14 (n = 4 /组)dpi,猪是人道安乐死致命剂量的戊巴比妥(致命+ Vortech制药、迪尔伯恩MI),和支气管肺泡灌洗液(BALF)收集。肺和气管组织收集在5 dpi。

红细胞凝集抑制试验:血清在56°C,热灭活处理receptor-destroying酶(RDE;Denka Seiken VWR)和土耳其红细胞(RBC)使用标准的技术。嗨化验与连续进行2倍稀释,治疗血清获得接种猪红细胞表面使用0.5%土耳其。病毒抗原使用包括疫苗和挑战压力哦/ 04,CA / 09年,IA / 16和哦/ 17日和当代的一个子集H1和H3抗原,抗原上不同于病毒疫苗和挑战:一个爱荷华州/猪/ / A02524480/2020 (IA / 20日1 a.3.3.2 H1N1pdm09),爱荷华州/猪/ / A02245880/2021 (IA / 880/21,1 a.3.3.3伽马H1N1流感,爱荷华州/猪/ / A02635890/2021 (IA / 890/21, 1990.4。Cluster-IVA H3N2)和/猪/俄克拉何马州/ A02479048/2020(好/ 20,2010.1 H3N2)。

ELISA检测。流感特定ELISA检测进行测量血清中免疫球蛋白和IgA(1:20 00稀释),鼻清洗和BALF(1:4稀释)使用哦/ 04或CA / 09抗原在100公顷单位,如前所述(30.)。免疫球蛋白并使用anti-swine发现了IgA免疫球蛋白和anti-swine IgA (Bethyl实验室,Inc .,蒙哥马利,TX)在阻塞1:1,500稀释缓冲(起跑架;热费希尔)。总IgA量化使用猪IgA ELISA定量组遵循制造商的建议(Bethyl实验室,Inc .,蒙哥马利,TX)。抗体水平报道介绍过o。d。邓肯均值和IgA浓度和疫苗接种组之间比较。先前O.D.水平与抗体滴度(31日)。

ELISPOT化验。刚收集PBMC被用来量化IgA-secreting B细胞在接种猪使用猪有关酶联免疫斑点工具包IgA单色(蜂窝技术有限公司瓶高温超导。之后,哦)制造商与一些修改的建议。简而言之,PBMC与B-Poly-S prestimulated™试剂在CTL测试™B培养基在37°C湿润孵化器有限公司为7%24天。ELISPOT板预涂了整个哦/ 04或CA / 09年病毒或猪Ig捕获抗体流感特定IgA的比较和总IgA的水平。休息B pre-stimulated记忆细胞在体外4天的B-Poly-STM试剂。镀Pre-stimulated B细胞是2.5×10 ^ 5 PBMC /对总IgA和1×10 ^ 6 PBMC / flu-specific IgA。IgA是探测到FITC-labeled Anti-Porcine IgA抗体。使用一个自动MultiSpot板块进行扫描和分析®读者系统(Autoimmun Diagnostika Strassberg,德国)。这项研究的结果发表在spot-forming单位(学院)。

病毒检测和病理检查。鼻拭子样本和BALF滴定MDCK细胞利用免疫细胞化学(如前所述)(32)。TCID50/毫升浓度,计算每个样本的芦苇和Muench方法(33)。肺表面感染病灶的百分比计算每个叶如前所述的基于加权比例(34)。Formalin-fixed气管和肺组织样本经常处理,与苏木精和伊红染色,显微损伤得分根据先前描述的参数(35)。个人综合得分计算每个猪肺和气管微观病变。

统计分析。结果报告为均值(±标准错误(SE))为每个治疗组所有的动物。方差分析(方差分析)是用于分析log2转换嗨互惠的滴度,意味着ODs ELISA检测,log10改造病毒滴度,和学院数量。结果显示显著受到成对比较使用图基-克莱默和Bonferroni调整测试或邓恩的测试。统计分析和图表使用GraphPad棱镜完成软件版本设备上装(GraphPad软件,拉霍亚,CA), p值≤0.05被认为是重要的。

3的结果

3.1 Flu-IGIP菌株是稳定和显示有效复制和IgA的刺激在体外

Flu-IGIP病毒(H1N1和H3N2)之前开发的流感——被成功获救丙氨酸减毒骨干(22)。Flu-IGIPs不需要特殊细胞系生长,也有相似的增长动力学修改的同基因的LAIVs 35°C的MDCK细胞(图S1A)。Flu-IGIP毒株序列分析证实,修改过的HA段包含IGIP盒式保持至少5串行通道SPF鸡蛋或组织培养细胞,且只有一个突变观察HA信号肽的IGIP-H1之前报道(25)。猪天真的刺激B细胞与上层清液Flu-IGIP感染细胞的B-Poly-S™试剂包含resiquimod和导致更多的IgA - 2分泌细胞相比,B细胞刺激与上层的流感丙氨酸感染细胞在相同的条件下,虽然差异在统计学上没有显著意义(图印地)。

3.2 Flu-IGIP二价疫苗是猪减毒和刺激强烈的免疫反应

十二个猪每组与二价Flu-IGIP或二价流感疫苗丙氨酸和挑战三个星期post-boost 1 a.3.3.3伽马H1N1 (IA / 16)或最近2010.1 H3N2病毒(哦/ 17)。在二价制定两种疫苗是安全的,没有临床症状观察接种疫苗后(数据没有显示)。嗨低滴度观察血清对疫苗抗原接种之前接种疫苗组(图1一个尽管高免疫球蛋白水平(图1 b)。低或没有嗨滴度检测抗原的挑战病毒或小组不同的病毒测试(图1一个)。水平的免疫球蛋白和IgA在鼻腔冲洗未被发现或低接种之前,但对IgA观察显著差异水平Flu-IGIP接种猪相比,对CA / 09年和未接种猪哦/ 04抗原和流感——相比丙氨酸接种猪对CA / 09抗原(图1 c, D)。数字IgA-secreting细胞接种前较低,尤其是对流感特定IgA。没有观察到的差异数量的IgA-secreting PBMC细胞接种猪,但总趋势高计数IgA分泌细胞被认为在PBMC接种猪相比,未接种猪接种前(图1 e)。

图1
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图1前接种流感特定的免疫应答。猪没有接种疫苗(NV、红酒吧)或与二价流感接种疫苗丙氨酸(蓝色酒吧)或Flu-IGIP(绿酒吧)包含CA / 09 H1N1和哦/ 04 H3N2病毒。红细胞凝集抑制浓度测定(一)21天post-boost (dpb)。血清免疫球蛋白水平(B)和鼻腔洗(C)洗鼻,IgA的水平(D)21 dpb ELISA测定的。数量的IgA分泌B细胞(ISC)后外周血单核细胞(PBMC)有关酶联免疫斑点总数和刺激B细胞是由流感特定IgA(E)。病毒在x轴上代表抗原用于每个试验:CA / 09年,加州/ / 04/09 (H1N1pdm09);IA / 20日/猪/爱荷华州/ A02524480/2020 (1 a.3.3.2 H1N1pdm09);IA / 16日/猪/爱荷华州/ A01778877/2016 (1 a.3.3.3伽马H1N1);IA / 880/21 /猪/爱荷华州/ A02245880/2021 (1 a.3.3.3伽马H1N1);哦/ 04,俄亥俄州/土耳其/ / 313053/2004 (H3N2 C-IV);IA / 890/21 /猪/爱荷华州/ A02635890/2021 (H3N2 C-IVA);哦/ 17日俄亥俄州/猪/ / A01354299/2017 2010.1 (H3N2);俄克拉何马州和猪/好/ 20 / A02479048/2020 (2010.1 H3N2)。结果显示为意味着±标准错误的意思。 Dotted shaded areas indicate assay cutoff values known to be protective for HI assays or calculated as the average of negative pigs + 3 times the standard error of the mean for ELISA assays. *p ≤ 0.05; **p ≤ 0.01; ***p ≤ 0.001.

HI抗体血清疫苗抗原提振的猪接种疫苗接种后,与更强的提高抗原相同亚型病毒的挑战(例如,IA / 16 H1N1挑战强烈刺激了CA / 09-specific抗体但不是强烈哦/ 04抗体;图2一个)。感染刺激HI抗体滴度高病毒在所有组特定于每个挑战,包括未接种猪,除了可交叉反应的反应相同的进化枝挑战病毒的抗原(例如,IA / 16 H1N1挑战导致HI抗体滴度IA / 16和IA /γ进化枝的880/21)。然而,接种猪显示可交叉反应的应对挑战的所有病毒的亚型病毒(例如,接种猪被质疑IA / 16 H1N1显示可交叉反应的反应对CA / 09年,IA / 20, IA / 16日和IA / 880/21 H1N1病毒)。可交叉反应的疫苗抗原的血清免疫球蛋白水平仍然高post-inoculation接种组(图2 b),达到类似水平未接种猪接种后2周(图2 c)。

图2
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图2接种后流感特定血清中抗体反应。猪没有接种疫苗(NV、红酒吧)或与二价流感接种疫苗丙氨酸(蓝色酒吧)或Flu-IGIP(绿酒吧)包含CA / 09 H1N1和哦/ 04 H3N2病毒。被质疑IA / 16头猪被H1N1(淡黄色框)或哦/ 17 H3N2病毒(淡蓝色框)。红细胞凝集抑制浓度测定(一)14天接种(dpi)。血清中免疫球蛋白水平测量通过ELISA(B)5和(C)14 dpi。病毒在x轴上代表抗原用于每个试验:CA / 09年,加州/ / 04/09 (H1N1pdm09);IA / 20日/猪/爱荷华州/ A02524480/2020 (1 a.3.3.2 H1N1pdm09);IA / 16日/猪/爱荷华州/ A01778877/2016 (1 a.3.3.3伽马H1N1);IA / 880/21 /猪/爱荷华州/ A02245880/2021 (1 a.3.3.3伽马H1N1);哦/ 04,俄亥俄州/土耳其/ / 313053/2004 (H3N2 C-IV);IA / 890/21 /猪/爱荷华州/ A02635890/2021 (H3N2 C-IVA);哦/ 17日俄亥俄州/猪/ / A01354299/2017 2010.1 (H3N2);俄克拉何马州和猪/好/ 20 / A02479048/2020 (2010.1 H3N2)。结果显示为意味着±标准错误的意思。 Vaccine and challenge viruses and additional antigenically distinct viruses were used as HI antigens and vaccine viruses as ELISA antigens. Results displayed as means ± standard error of the mean. Dotted lines indicate assay cutoff values known to be protective for HI assays or calculated as the average of negative pigs + 3 times the standard error of the mean for ELISA assays. *p ≤ 0.05; ***p ≤ 0.001 within groups challenged with the same virus.

免疫球蛋白和BALF IgA水平只发现在猪接种疫苗接种后不久(5 dpi)比未接种猪(图3 a, B特定疫苗内存),这表明感染了一种反应。免疫球蛋白和IgA水平仍然高接种猪2周后感染,具有类似水平未接种猪H1N1 IA / 16挑战,但总体水平低与未接种猪挑战H3N2哦/ 17 (图3 c, D)。免疫球蛋白水平总体较低的鼻腔冲洗(图3 e)。IgA水平鼻腔洗提振在疫苗接种后组织类似的模式作为嗨观察反应,与更强的促进抗原亚型一样挑战病毒(图3 f)。可交叉反应的IgA同样的疫苗抗原亚型病毒的挑战也刺激未接种猪,但水平仍低于接种动物(图3 f)。

图3
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图3接种后流感特定抗体反应在粘膜表面。猪没有接种疫苗(NV、红酒吧)或与二价流感接种疫苗丙氨酸(蓝色酒吧)或Flu-IGIP(绿酒吧)包含CA / 09 H1N1和哦/ 04 H3N2病毒。被质疑IA / 16头猪被H1N1(淡黄色框)或哦/ 17 H3N2病毒(淡蓝色框)。免疫球蛋白水平测定支气管肺泡灌洗液(BALF)(一)5和(C)14天接种后(dpi)和在鼻腔清洗(E)14 dpi。IgA水平衡量ELISA BALF中(B)5和(D)14 dpi和鼻清洗(F)14 dpi。病毒在x轴上代表抗原ELISA中使用。结果显示为意味着±标准错误的意思。虚线显示试验截止值计算的平均-猪+ 3乘以ELISA的平均数标准误差。* p≤0.05;* * p≤0.01;* * *,p≤0.001群体内部的挑战与相同的病毒。CA / 09年,加州/ / 04/09;哦/ 04,俄亥俄州/土耳其/ / 313053/2004;IA / 16, A /猪/爱荷华州/ A01778877/2016; OH/17, A/swine/Ohio/A01354299/2017.

IgA-secreting细胞的数量(总IgA和流感特定)高BALF的猪接种疫苗接种(5 dpi)后早期(图4一),但在未接种猪IgA-secreting细胞总数增加14 dpi (图4 b, C)。然而,没有观察到两者之间的主要区别疫苗(IGIP vs non-IGIP LAIVs)对IgA的刺激。

图4
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图4道达尔和流感特定全身和局部IgA分泌B细胞接种后。猪没有接种疫苗(NV、红酒吧)或与二价流感接种疫苗丙氨酸(蓝色酒吧)或Flu-IGIP(绿酒吧)包含一个加州/ 04/09 (CA / 09 H1N1)和俄亥俄州/土耳其/ / 313053/2004(哦/ 04 H3N2)病毒。猪与爱荷华州/猪/ / A01778877/2016挑战(IA / 16 H1N1,淡黄色盒子)或俄亥俄州/猪/ / A01354299/2017(哦/ 17 H3N2,淡蓝色框)。总数量和流感特定IgA分泌有关酶联免疫斑点在B细胞(ISC)是由支气管肺泡灌洗液(BALF)(一)5和(B)14天接种后(dpi)和外周血单核细胞(PBMC) 14 dpi(C)在B细胞的刺激。结果显示为平均点计数±标准错误的意思。* p≤0.05;* * p≤0.01;* * *,p≤0.001群体内部的挑战同样的病毒。

3.3 Flu-IGIP二价疫苗保护猪对抗原不同的病毒感染

与抗原接种后不同的病毒(IA / 16和哦/ 17),Flu-IGIP和流感丙氨酸接种猪完全保护和宏观肺部病变没有不同于非挑战猪(图5一个)。相比之下,未接种猪有更高比例的肺部病变的影响。微观损伤接种猪低于未接种猪,特别是对于H1N1猪(挑战图5 b)。此外,没有病毒检测BALF或接种猪鼻拭子,但浓度高BALF和未接种猪鼻拭子(图5 c, D)。滴度高与未接种猪挑战H3N2哦/ 17病毒尽管肺部病变观察的比例低(图5 a, C, D)。

图5
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图5肺部病变和挑战猪的病毒滴度。未接种猪(NV、红酒吧)或与二价流感——猪接种疫苗丙氨酸(蓝色酒吧)或Flu-IGIP(绿酒吧)和爱荷华州/猪/ / A01778877/2016挑战(IA / 16 H1N1,淡黄色盒子)或俄亥俄州/猪/ / A01354299/2017(哦/ 17 H3N2,淡蓝色框)。(一)宏观和(B)微观肺炎。结果显示为平均百分比宏观整合或微观的肺±标准错误的意思。病毒滴度(C)支气管肺泡灌洗液(BALF)收集在接种后5天(dpi)或(D)鼻拭子采集1、3和5 dpi。结果显示为意味着病毒滴度±标准错误的意思。不同大写(哦/ 17挑战)或小写(IA / 16挑战)字母显示统计差异群体内部挑战同样的病毒(只有组相同挑战与病毒相互之间的比较)。* * *,p≤0.001群体内部的挑战同样的病毒。虚线表示检测极限。

3.4 Flu-IGIP二价疫苗减少病毒传染和阻止病毒传播天真的猪

预防呼吸道传播是通过将测试3天真的猪与每个挑战组在同一个房间里。而猪与二价流感接种疫苗丙氨酸LAIV挑战与病毒显示小脱落(图5 d),传输确认所有猪接触H3N2-challenged猪和1头猪接触H1N1-challenged猪病毒滴度的检测或抗体(图6)。相比之下,二价Flu-IGIP-vaccinated猪没有显示传输的证据;H1N1和H3N2病毒在呼吸道接触发现在这些组(图6)和非常低水平的抗体(可能背景)被发现在只有一个猪(图6 b)。

图6
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图6从挑战猪呼吸道传播到天真的联系人。未接种猪(NV、红酒吧)或与二价流感——猪接种疫苗丙氨酸(蓝色酒吧)或Flu-IGIP(绿酒吧)和爱荷华州/猪/ / A01778877/2016挑战(IA / 16 H1N1,淡黄色盒子)或俄亥俄州/猪/ / A01354299/2017(哦/ 17 H3N2,淡蓝色框)。天真的猪(n = 3 /组)被放置在同一个房间里挑战猪但没有直接接触在接种后2天(dpi)。(一)病毒滴度在鼻拭子被TCID测量50在3、5和7天(dpc)和联系(B)免疫球蛋白抗体滴度测定血清ELISA在12 dpc。病毒的轴上(B)代表抗原用于ELISA: CA / 09年,加州/ / 04/09 H1N1;哦/ 04,俄亥俄州/土耳其/ / 313053/2004 H3N2。* p≤0.05;* * p≤0.01;* * *,p≤0.001群体内部的挑战同样的病毒。虚线指示滴定检测极限或ELISA截止值计算的平均负猪+ 3乘以平均数标准误差。

4讨论

尽管疫苗接种是预防和控制的有效工具对FLUAV菌株的多样性在北美猪继续挑战co-circulate兽医和生产商。大多数用于猪是灭活的疫苗产品,只有激发保护性免疫对抗病毒密切相关。尽管LAIVs有可能提供更多的多维细胞和体液反应,一个LAIV最近推出了市场退出是由于安全问题关于重组流感病毒传播(20.)。在这个研究中,我们试图改善先前生成的安全性和有效性LAIVs猪(22)。因此,H1N1病毒的HA段(CA / 09年)和H3N2病毒(哦/ 04)被修改的IGIP成熟肽与额外的修改。IGIP是由于其潜在的自然选择疫苗佐剂和刺激IgA类开关(24)。还引入了IGIP作为分子标记有可能减少HA基因的重组。此外,我们之前在老鼠身上的研究表明,包含的IGIP公顷导致更多的减毒株(25)。由于没有相关的炎性疾病的证据IGIP的过度表达,它有可能是一个安全的疫苗佐剂促进IgA upregulation没有副作用。

Flu-IGIP双价疫苗测试在5周前相比,猪LAIV(流感)丙氨酸),一再证明是安全的,刺激强烈的体液和细胞反应,预防猪流感(22,36,37)。因为这种流感——免疫丙氨酸一直显示刺激消毒免疫力同源病毒,我们选择抗原不匹配的病毒感染,比较两种疫苗,能够发现任何差异的保护。Flu-IGIP双价疫苗和二价流感一样有效丙氨酸在保护对抗原不同的猪H1N1和H3N2病毒。肺损伤是显著降低,病毒复制在肺部和鼻腔。尤其适用于感染H1N1 IA / 16,代表当前伽马病毒(1 a.3.3.3进化枝)在猪、循环显示高毒性相比猪H3N2哦/ 17病毒从2010.1血统。中和抗体水平衡量嗨化验较低同时接种组感染之前,这些和其他LAIV疫苗(如前所观察到的19,36)。这预计因为系统性嗨LAIVs响应刺激的灭活疫苗相比可检测水平较低(17)。因此,嗨滴度通常不被认为是一种理想的关联的保护LAIVs是灭活流感疫苗的标准(38)。挑战后,接种猪显示更高大对所有病毒测试在我们的小组是挑战的同一亚型的病毒,而未接种猪只显示大病毒相同的病毒进化枝的挑战。LAIVs细胞和粘膜免疫反应与预防感染没有中和抗体(15,17)。与HI抗体滴度较低,高水平的免疫球蛋白前接种动物的血清中检测到,几天后感染。这些抗体水平是衡量整个病毒内部ELISA和代表所有病毒蛋白抗体,包括更保守的核蛋白(NP)等。Non-neutralizing, anti-NP体液反应与防止异种的流感感染(39)。

虽然粘膜IgA反应较低的鼻腔接种前接种猪,他们提高了感染后,达到水平明显高于未接种的挑战动物相比,这表明疫苗刺激强烈的记忆IgA的回应。免疫球蛋白和IgA的反应都检测到肺(BALF)的猪接种疫苗接种后不久,但只有达到类似水平在未接种猪感染后2周之后。同样,数字flu-specific IgA-secreting细胞显示趋势的猪接种疫苗接种之前,成为显著高于未接种猪接种后不久,在所有组2周post-inoculation达到类似的数字。虽然疫苗组之间没有观察到的主要区别,这些结果强调IGIP修改不改变免疫和功效比控制疫苗抗原不同的病毒。

重要的是,Flu-IGIP二价疫苗完全阻塞呼吸道接触传播,比流感-丙氨酸控制疫苗。这是特别重要的,因为它表明Flu-IGIP疫苗比流感预防脱落和传输丙氨酸,这可能是由于改善粘膜IgA的回应。IgA的水平可能和IgA-secreting细胞增强Flu-IGIP接种猪而不是检测时间点的样品收集在本研究中选择。IgA已表现出循环半衰期较短(约4 - 6天)比在多个物种(免疫球蛋白40)。尽管IgA-producing浆细胞可能长寿,这些记忆细胞通常局限于人类与老鼠骨髓(29日在猪),这可能是相似的。这可能是更强的原因IgA反应是观察5天接种感染猪但IgA-secreting细胞在肺部或循环的数量很低在14 dpi。进一步的工作是要去解剖IgA的内存机制刺激响应接种后在猪身上。虽然知之甚少IGIP呼吸道的功能,我们的综合结果表明,IGIP可能作为佐剂在呼吸道刺激增强体液反应。

保护引起的减毒活疫苗疫苗诱导的结果的多个分支的免疫系统。的组合多个相关的保护需要考虑当评估这样的反应,包括粘膜IgA抗体的水平,对于更广泛的跟踪(41)。在这里,我们表明,掺入的IGIP LAIV平台之前显示在猪导致高度有效的预防流感感染。尽管疫苗导致相似的临床症状和病毒复制,疫苗表达IGIP导致改善防止传播,它很容易推测,很可能IgA upregulation的结果。虽然我们显示趋势高刺激Flu-IGIP IgA-secreting细胞的病毒在体外,还需要进一步的研究来进一步的研究真正欣赏的影响IGIP B细胞免疫兴奋剂,要么IgA反应也免疫球蛋白反应。然而,这种新的衰减战略预计将进一步减少病毒健身,可能产生更多的减毒LAIVs增加安全配置文件。总的来说,我们的研究结果表明,Flu-IGIP是安全的和更有效的抗原上不同的病毒。

数据可用性声明

原始数据支持了本文的结论将由作者提供,没有过度的预订请求。

道德声明

动物研究是审查和批准机构动物保健和使用委员会的国家动物疾病中心,USDA-ARS。

作者的贡献

域,TKA ALVB,和DRP导致概念和设计的研究。域,GCZ MWB, SK, MEM LMF, CJC, SCG,中正,PCG进行实验和数据分析。域进行了统计分析。安全域的初稿写手稿。所有authorscontributed文章和批准提交的版本。

资金

提供的资金是国家猪肉委员会(项目# 19 - 009)和部分USDA-ARS和农业动物的疾病项目(批准号2022-67015-37205 /项目加入。1028058)从美国农业部国家粮食和农业学院。

确认

我们感谢动物保健人员国家援助与动物和动物疾病Center-USDA米歇尔·哈兰德与实验室技术的技术援助。这项研究的部分支持由预约到农业研究服务(ARS)研究参与项目管理的橡树岭科学与教育研究所(ORISE)通过一个跨部门之间的协议,美国能源部(DOE)和美国农业部(USDA)。ORISE由ORAU DE-SC0014664根据能源部的合同号码。本文中表达的观点都是作者的,不一定反映美国农业部的政策和观点,能源部,或ORAU / ORISE。本文中提到的贸易名称或商业产品是专为提供具体信息,并不意味着推荐或认可佐治亚大学,美国农业部、能源部或ORISE。美国农业部是一个平等机会提供者和雇主。

的利益冲突

作者声明,这项研究是在没有进行任何商业或财务关系可能被视为一个潜在的利益冲突。

出版商的注意

本文表达的所有索赔仅代表作者,不一定代表的附属组织,或出版商、编辑和审稿人。任何产品,可以评估在这篇文章中,或声称,可能是由其制造商,不保证或认可的出版商。

补充材料

本文的补充材料在网上可以找到:https://www.雷竞技rebatfrontiersin.org/articles/10.3389/fviro.2023.1042724/full补充材料

补充图1 |在体外增长动力学资料Flu-IGIP病毒。增长动力学Flu-IGIP H1N1和H3N2 Flu-IGIP MDCK相比同基因的non-IGIP流感-丙氨酸H1N1和H3N2。结果H3N2病毒从2独立实验一式三份和滴度表示为日志10TCID50等价物。H1N1病毒以前报道的结果(25),这里介绍的比较。

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关键词:,猪流感疫苗,LAIV IgA,分子标记

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收到:2022年9月12日;接受:2023年1月23日;
发表:2023年2月14日。

编辑:

罗莎·m . Del的天使Centro de Investigaciones y工厂化Avanzados,西班牙Politecnico Nacional de Mexico (CINVESTAV),墨西哥

审核:

阿道夫•Garcia-Sastre伊坎在西奈山医学院,美国
费尔南多·罗杰Esquivel-Guadarrama墨西哥莫雷洛斯州自治大学的

版权©2023 Rajao Zanella, Wymore品牌,汗,米勒,Ferreri,卡塞雷斯,Cadernas-Garcia, Souza,安德森,收税官,文森特·贝克和佩雷斯。这是一个开放分布式根据文章知识共享归属许可(CC)。使用、分发或复制在其他论坛是允许的,提供了原始作者(年代)和著作权人(s)认为,最初发表在这个期刊引用,按照公认的学术实践。没有使用、分发或复制是不符合这些条件的允许。

*通信:丹妮拉s Rajaodaniela.rajao@uga.edu

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