ORF VIRUS COMO PLATAFORMA PARA VACINAS VETORIAIS PARA SUÍNOS E BOVINOS.

RESUMO

O Parapoxvirus ovis (PPVO) ou vírus da orf (ORFV) é o agente do ectima contagioso (ou orf), uma enfermidade mucocutânea que afeta principalmente ovinos e caprinos. O ORFV pertence à família Poxviridae, subfamília Chordopoxvirinae e gênero Parapoxvirus. Os vírions possuem envelope e o genoma consiste de uma molécula de DNA linear e de fita dupla, com aproximadamente 138 quilobases (kb) e contém pelo menos 131 genes. O ORFV possui várias propriedades biológicas e genômicas que o tornam um atraente candidato a vetor vacinal. Por isso, tem sido proposto como plataforma vacinal para vetorar genes heterólogos de interesse veterinário. Em um primeiro estudo, descreve-se a construção e caracterização de dois recombinantes do ORFV, a partir da cepa parental ORFV IA82, que expressam a glicoproteína G do vírus da raiva (RABV-G) nos loci dos genes ORFV024 ou ORFV121, respectivamente, e a avaliação da sua imunogenicidade em suínos e bovinos. A caracterização in vitro demonstrou que os recombinantes ORFV024RABV-G e ORFV121RABV-G não apresentaram alterações na capacidade replicativa em cultivo celular, comparando-se ao vírus parental. Foi demonstrado que os recombinantes expressam a RABV-G com eficiência, mesmo após 10 passagens em cultivo celular, demonstrando a estabilidade dessas inserções. A imunização de suínos e bovinos com o ORFV024RABV-G e ORFV121RABV-G resultou em resposta robusta de anticorpos neutralizantes contra o vírus da raiva (RABV). Os títulos de anticorpos induzidos pelo recombinante ORFV121RABV-G em suínos e bovinos foram superiores aos induzidos pelo ORFV024RABV-G, indicando uma maior eficiência do recombinante ORFV121 como vetor nessas espécies. Em um segundo estudo, mutantes do ORFV com deleções individuais nos genes ORFV112, ORFV117 ou ORFV127 foram construídos, caracterizados in vitro e inoculados experimentalmente em cordeiros. Quando caracterizados in vitro, os mutantes de deleção replicaram em células de corneto etmoidal ovino (OFTu) com a mesma eficiência do vírus parental, sem alterações na cinética de replicação, tamanho e morfologia de placas virais. A inoculação experimental de cordeiros na junção mucocutânea da comissura oral demonstrou que as deleções individuais dos genes ORFV112, ORFV117 ou ORFV127 não resultaram em alterações evidentes de virulência, pois os mutantes produziram lesões tão severas quanto as induzidas pelo vírus parental. No entanto, a resolução das lesões aparentemente ocorreu de forma mais rápida nos animais inoculados com os vírus mutantes do que naqueles inoculados com o vírus parental. Além disso, os vírus mutantes foram excretados das lesões em títulos inferiores aos do vírus parental. Estes resultados demonstraram que os genes ORFV112, ORFV117 e ORFV127 não são essenciais para a viabilidade do ORFV in vitro ou in vivo e interferem apenas parcialmente na virulência em ovinos. Um terceiro estudo foi conduzido para comparar a magnitude e duração da resposta sorológica induzida em bovinos por quatro vacinas comerciais contra o RABV. Após duas vacinações com intervalo de 30 dias, os animais receberam reforço vacinal um ano após, sendo submetidos a pesquisa e quantificação de anticorpos neutralizantes a diferentes intervalos após a vacinação e reforço. Verificou-se que as quatro vacinas são adequadamente imunogênicas, ou seja, induziram altos títulos de anticorpos neutralizantes nos animais após a primovacinação. Porém, verificou-se um decréscimo acentuado nos níveis de anticorpos antes do reforço, de forma que vários animais já não apresentavam níveis adequados de anticorpos por ocasião do reforço. Assim, recomenda-se que os protocolos de revacinação anual sejam revistos, antecipando-se a data prevista para reforçar a vacinação. Em resumo, os experimentos apresentados na presente tese demonstram que o ORFV representa uma plataforma promissora para vetorar antígenos vacinais em suínos e bovinos e que, além dos genes ORFV024 e ORFV121, os loci ORFV112, ORFV117 e ORFV127 também podem ser utilizados para a inserção de genes heterólogos de interesse.

ABSTRACT

Parapoxvirus ovis (PPVO) or orf virus (ORFV) is the causative agent of contagious ecthyma (or orf), a mucocutaneous disease that affects mainly sheep and goats. The ORFV belongs to the family Poxviridae, subfamily Chordopoxvirinae and genus Parapoxvirus. The virions are enveloped and their genome consist of a linear, double stranded DNA molecule of approximately 138 kb and contains at least 131 genes. ORFV has several biological and genomic properties that make it an attractive candidate for a vaccine vector. Therefore, it has been proposed as a vaccine platform to carry heterologous genes of veterinary interest. The first study reports the construction and characterization of two ORFV recombinants out of the parental strain ORFV IA82, expressing the rabies virus glycoprotein G (RABVG) at the loci of ORFV024 or ORFV121 genes, respectively, and an evaluation of their immunogenicity in swine and cattle. The in vitro characterization showed that the recombinants ORFV024RABV-G and ORFV121RABV-G retained their replicative capacity in cell culture, compared to the parental virus. The recombinant viruses expressed RABV-G efficiently even after 10 passages in cell culture, demonstrating the stability of the inserts. Immunization of swine and cattle with ORFV024RABV-G and ORFV121RABV-G resulted in a robust neutralizing antibody response against the rabies virus (RABV). The neutralizing antibodies titers induced by ORFV121RABV-G in swine and cattle were higher than those induced ORFV024RABV-G, indicating a higher efficiency of ORFV121 as a vector in these species. In a second study, ORFV mutants with individual deletions of genes ORFV112, ORFV117 or ORFV127 were constructed, characterized in vitro and inoculated experimentally in lambs. When characterized in vitro, the deletion mutants replicated in ovine fetal turbinate (OFTu) cells with the same efficiency of the parental virus, with no changes in replication kinetics, plaque size and morphology. Experimental inoculation of lambs at the mucocutaneous junction of the oral commissure demonstrated that individual deletions of ORFV112, ORFV117 or ORFV127 genes did not result in obvious changes in virulence, since the mutants produced lesions as severe as those induced by the parental virus. However, resolution of the lesions apparently occurred more rapidly in the animals inoculated with the mutant virus than in those inoculated with the parental virus. In addition, the mutant viruses were excreted from the lesions in lower titers than those of the parental virus. These results demonstrated that genes ORFV112, ORFV117 and ORFV127 are not essential for viability of ORFV in vitro and interfere only partially in ORFV virulence in lambs. A third study was conducted to compare the magnitude and duration of the serological response induced in cattle by four commercial vaccines against RABV. After two vaccinations 30-days apart, the animals received a booster vaccination one year later, and were subjected to serological tests for virus neutralizing (VN) antibodies at different intervals after vaccination and booster. The four vaccines were found to be suitably immunogenic, e.g., induced high titers of VN antibodies in the animals after primary vaccination. However, a marked decrease in antibody levels was observed prior to the annual booster. Therefore, it is recommended that annual revaccination protocols be reviewed, since part of the vaccinated animals no longer have adequate antibodies levels one year after vaccination. In summary, the experiments presented in this thesis demonstrate that ORFV represents a promising platform for vectoring vaccine antigens in swine and cattle and that, in addition to the ORFV024 and ORFV121 genes, loci ORFV112, ORF117 and ORFV127 can also be used for heterologous gene insertion.