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Safety and efficacy of a novel live marker vaccine against Classical swine fever virus

  • The presented study was dedicated to outstanding issues in regard to the safety and efficacy of the LAV “CP7_E2alf”, during the final licensing process and towards its putative implementation in outbreak scenarios as emergency vaccine. (I) For application of a genetically engineered virus under field conditions, knowledge about its genetic stability is mandatory. Therefore, the genetic stability of “CP7_E2alf” needed to be assessed in vivo and in vitro. Mutation rates were compared to the parental pestivirus strains (BVDV-1 “CP7” and CSFV “Alfort/187”), and BVDV or CSFV field-strains. There was no indication that “CP7_E2alf” could be more prone to mutational events than its parental viruses or representative field-strains. Moreover, no recombination events were observed in in vitro experiments. In conclusion, the data obtained in this study confirm a strong genetic stability of “CP7_E2alf” as an important safety component. (II) Since vaccination of breeding animals is often discussed, this study was conducted to assess the safety of “CP7_E2alf” vaccination of breeding male pigs. The study with “CP7_E2alf” vaccinated boar demonstrated that the new CSFV marker vaccine is suitable for application in reproductive boar. Neither in organs of the uro-genital tract related to sperm production nor in urine or feces, vaccine virus genome was detectable. Dissemination of “CP7_E2alf” through semen, and shedding with urine and feces, is therefore highly unlikely. (III) In order to investigate the influence of pre-existing pestivirus antibodies of the efficacy of “CP7_E2alf”, a vaccination-challenge-trial was conducted with “CP7_E2alf” (Suvaxyn® CSF Marker) and the “gold-standard” of live-modified CSFV vaccines, the C-strain (RIEMSER® Schweinepestvakzine). Pre-existing antibodies against BVDV-1 were provoked through intramuscular inoculation of a recent field isolate from Germany. Seven days after the vaccination, all animals were challenged with highly virulent CSFV strain “Koslov”. It was demonstrated that pre-existing anti- BVDV-1 antibodies do not impact the efficacy of both live attenuated vaccines against CSFV. Both C-strain “Riems” and marker vaccine “CP7_E2alf” were able to confer full protection against the highly virulent challenge. However, slight interference was seen with serological DIVA diagnostics accompanying “CP7_E2alf”. Amended sample preparation and combination of test systems was able to resolve most cases of false positive reactions. However, in such a coinfection scenario, optimization and embedding in a well-defined surveillance strategy is clearly needed for marker vaccination scenarios. (IV) To supplement the data about the kinetic of maternally derived antibodies in piglets from sows vaccinated during outbreaks, a single “emergency-type” vaccination of two pregnant sows was done. Focus was laid on the kinetics of maternally derived antibodies (MDA) in the screening assays of their offspring with screening assays that would be used in case of CSFV outbreaks, i.e. CSFV E2 and Erns antibody ELISA. Upon vaccination with “CP7_E2alf” 21 days before farrowing, MDAs were measurable in all piglets born to vaccinated sows. The E2- ELISA reactivities showed an almost linear decrease over ten weeks after which all piglets were tested negative in the ELISA. Future studies should investigate, if MDA are able to protect offspring of vaccinated sows or whether the piglets should also be vaccinated.
  • Aspekte zur Sicherheit und Effizienz der attenuierten Markervakzine „CP7_E2alf“ wurden im Rahmen der hier vorgestellten Arbeit untersucht. Die Studien wurden im Prozess der Lizenzierung des Markerimpfstoffes und zur Einschätzung seines Einsatzes als Notfallimpfstoff durchgeführt. (I) Der Einsatz von gentechnisch veränderten Viren im Feld erfordert Studien zu deren genetischen Stabilität. Zur Evaluierung der genetischen Stabilität von „CP7_E2alf“ wurden Ko-Infektionsexperimente sowie in vitro- und in vivo-Passage von „CP7_E2alf“, seinem parentalen Virusstamm BVDV-1 „CP7“, des E2-Donorvirus KSPV „Alfort/187“ sowie von zwei aktuellen BVDV- und KSPV-Feldstämmen durchgeführt. Diese Experimente bewiesen die hohe genetische Stabilität von „CP7_E2alf“. Das chimäre Impfvirus ist nicht weniger stabil als die getesteten Wildtyp-Pestiviren. In den durchgeführten Experimenten gab es keine Hinweise für ein häufiges Auftreten von Mutationen oder für Rekombinationsereignissen. (II) Da die Impfung von Zuchttieren oft diskutiert wird, sollte diese Studie dazu dienen die Sicherheit der Impfung von Zuchtebern mit „CP7_E2alf“ zu untersuchen. Die Eignung von „CP7_E2alf“ für die Immunisierung von Ebern konnte durch eine Impfstudie mit Zuchtebern gezeigt werden. Die Detektion von Impfvirusgenom war weder in den untersuchten Organen, die mit der Sperma-Produktion in Verbindung stehen, noch im Urin oder Kot möglich. Es ist somit höchst unwahrscheinlich, dass „CP7_E2alf“ durch Sperma weitergegeben wird oder dass es zur Ausscheidung über Urin oder Kot kommt. (III) In einem Vakzinations-Belastungsinfektionsversuch wurden Schweine mit einem aktuellen deutschen BVDV-1-Stamm intramuskulär vorbelastet, anschließend mit „CP7_E2alf“ (Suvaxyn® CSF Marker) und dem „Goldstandard“ der Lebend-attenuierten- KSPV Impfstoffe C-Stamm (RIEMSER® Schweinepestvakzine) geimpft und letztendlich sieben Tage später mit dem hochvirulenten KSPV-Stamm „Koslov“ belastungsinfiziert. Dieser Versuch bewies, dass vorbestehende BVDV-1 Antikörper keinen Einfluss auf die Impfwirkung von „CP7_E2alf“ haben. Die geimpften Schweine blieben klinisch unauffällig und in den Proben der Tiere wurde kein infektiöses KSP-Virus nachgewiesen. Die Entwicklung von KSPV-spezifischen neutralisierenden Antikörpern war vergleichbar zwischen Schweinen mit und ohne vorbestehenden BVDV-1 Antikörpern. Es konnten jedoch Einflüsse auf die verwendete DIVA-Diagnostik beobachtet werden. Diese führten zu falschpositiven Ergebnissen im KSPV Erns DIVA ELISA (Pigtype©; Qiagen). Die Anzahl der falschpositiven Ergebnisse konnte jedoch durch eine verbesserte Probenvorbereitung und durch Kombination unterschiedlicher Testsysteme stark minimiert werden. Für den Einsatz von Markervakzinen ist deren Optimierung und eine Einbettung in eine klar definierte Überwachungsstrategie notwendig. (IV) Zur Ermittlung der Kinetik von maternalen Antikörpern in Ferkeln von Sauen, die während Ausbruchsszenarien geimpft wurden, wurde zwei tragenden Sauen eine Notfallähnliche einmalige Impfung mit „CP7_E2alf“ appliziert. Der Schwerpunkt der Untersuchungen lag auf der Kinetik der maternalen Antikörper in den Ferkeln sowie deren Testung in Diagnostik Systemen, die während eines Ausbruchs genutzt werden würden. Eine Impfung der Sauen 21 Tage vor dem Geburtstermin führte zu nachweisbaren maternalen Antikörpern in den Ferkeln. Testungen im KSPV-E2-ELISA zeigten, dass die Titer der Antikörper fast linear abnahmen. Alle Ferkel wurden zehn Wochen nach der Geburt negativ auf anti-KSPV-E2 Antikörper getestet. Folgende Versuche sollten sich nun mit den protektierenden Eigenschaften der maternalen Antikörper beschäftigen.

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Metadaten
Author: Carolin Dräger
URN:urn:nbn:de:gbv:9-002701-7
Title Additional (German):Studien zur Sicherheit und Effizienz einer neuen Lebendmarker-Vakzine gegen das Virus der klassischen Schweinepest
Advisor:Dr. Rainer G. Ulrich
Document Type:Doctoral Thesis
Language:English
Date of Publication (online):2017/01/30
Granting Institution:Ernst-Moritz-Arndt-Universität, Mathematisch-Naturwissenschaftliche Fakultät (bis 31.05.2018)
Date of final exam:2016/11/10
Release Date:2017/01/30
Tag:CP7_E2alf, DIVA-Impfstoff, Lebendmarker-Vakzine
CP7_E2alf, Classical swine fever virus, efficacy, live marker vaccine, safety
GND Keyword:Effizienz, Impfstoff, Sicherheit, Virus der klassischen Schweinepest
Faculties:Mathematisch-Naturwissenschaftliche Fakultät / Abteilung für Mikrobiologie und Molekularbiologie
DDC class:500 Naturwissenschaften und Mathematik / 570 Biowissenschaften; Biologie