Transcriptional Analyses of Innate and Acquired Immune Patterning Elicited by Marek's Disease Virus Vaccine Strains: Turkey Herpesvirus (HVT), Marek's Disease Virus 2 (strain SB1), and Bivalent Vaccines (HVT/SB1 and HVT-LT/SB1).

ABSTRACT

Marek's disease (MD) is a complex pathology of chickens caused by MD virus (MDV) 1 and is observed as paralysis, immune suppression, neurologic signs, and the rapid formation of T-cell lymphomas. The incidence of MD in commercial broilers is largely controlled via vaccination, either in ovo or at hatch with live attenuated vaccines, i.e., turkey herpesvirus (HVT) or a bivalent combination of HVT with the MDV 2 strain (SB1). To further extend the protection conferred by bivalent HVT/SB-1, recombinant HVTs encoding transgenes of other avian viruses have similarly been used for in ovo administration. Despite decades of use, the specific mechanisms associated with vaccine-induced protection remain obscure. Additionally, the mechanistic basis for vaccine synergism conferred by bivalent HVT/SB-1, compared with HVT or SB-1 administered alone, is largely unknown. In the present study, we report on temporal changes in innate and acquired immune-patterning gene expression by using ex vivo splenocyte infection and in ovo vaccination models. We report that in the ex vivo splenocyte infection model, by 72 hr postinfection, vaccines induced IFN and IFN-stimulated gene expression, with lesser proinflammatory cytokine induction. For several genes (TLR3, IFN-γ, OASL, Mx1, NOS2A, and IL-1ß), the effects on gene expression were additive for HVT, SB1, and HVT/SB1 infection. We observed similar patterns of induction in in ovo-vaccinated commercial broiler embryos and chicks with HVT/SB-1 or recombinant HVT-based bivalent combination (HVT-LT/SB-1). Furthermore, HVT/SB-1 or HVT-LT/SB-1 in ovo vaccination appeared to hasten immune maturation, with expression patterns suggesting accelerated migration of T and natural killer cells into the spleen. Finally, HVT/SB-1 vaccination resulted in a coordinated induction of IL-12p40 and downregulation of suppressors of cytokine signaling 1 and 3, indicative of classical macrophage 1 and T-helper 1 patterning.

RESUMEN

Análisis transcripcionales de patrones inmunes innatos y adquiridos inducidos por cepas vacunales del virus de la enfermedad de Marek virus herpes del pavo (HVT), virus de Marek 2 (cepa SB1) y vacunas bivalentes (HVT/SB1 y HVT-LT/SB1). La enfermedad de Marek (MD) es una patología compleja de los pollos causada por el virus de Marek (MDV) 1 y se observa como parálisis, depresión inmune, signos neurológicos y la formación rápida de linfomas de células T. La incidencia de la enfermedad de Marek en pollos de engorde comerciales se controla en gran medida a través de la vacunación, ya sea in ovo o al momento de la eclosión con vacunas vivas atenuadas, por ejemplo, herpesvirus de pavo (HVT) o una combinación bivalente de HVT con la cepa SB1. Para ampliar aún más la protección conferida por la vacuna bivalente HVT/SB-1, los HVT recombinantes que codifican transgenes de otros virus aviares se han utilizado de forma similar para la administración in ovo. A pesar de décadas de uso, los mecanismos específicos asociados con la protección inducida por la vacuna siguen sin ser esclarecidos completamente. Además, el mecanismo para la sinergia de la vacuna conferida por la vacuna bivalente HVT/SB-1, en comparación con la administración de la cepa HVT o de la cepa SB-1 por sí solas, es en gran medida desconocida. En el presente estudio, se informa sobre los cambios temporales en la expresión genética de patrones inmunes innatos y adquiridos mediante la infección de esplenocitos ex vivo y en modelos de vacunación in ovo. Se reporta que en el modelo de infección de esplenocitos ex vivo, por 72 horas después de la infección, las vacunas indujeron IFN y la expresión de genes estimulada por IFN, con menor inducción de citocinas proinflamatorias. Para varios genes (TLR3, IFNc, OASL, Mx1, NOS2A e IL-1ß), los efectos sobre la expresión de genes fueron aditivos para la infección por HVT, SB1 y HVT/SB1. Se Observaron patrones de inducción similares en embriones de pollo y pollos de engorde comerciales vacunados in ovo con HVT/SB-1 o con la combinación bivalente recombinante basada en HVT (HVT-LT/SB-1). Además, la vacunación in ovo con HVT/SB-1 o HVT-LT/SB-1 parecen acelerar la maduración inmune, con patrones de expresión que sugieren una migración acelerada de células T y células asesinas naturales en el bazo. Finalmente, la vacuna HVT/SB-1 dio como resultado una inducción coordinada de IL-12p40 y una regulación a la baja de supresores de las señales de citocinas 1 y 3, indicativas de los patrones clásicos de macrófagos 1 y células cooperadoras tipo 1.