Внутриутробная иммунизация как благоприятный для отрасли способ вакцинации свиней

Вакцины для животноводства

Вакцины используются для предотвращения распространения болезней, вызванных микроорганизмами. Успешные вакцины предотвращают заболевания у отдельных животных, а также предотвращают передачу бактерий и вирусов в поголовье. С уменьшением бактериальной передачи за счет уменьшения выделения уменьшается и потребность в антибиотиках, а также снижается вероятность резистентности бактерий к антибиотикам. Вакцины являются важной альтернативой антибиотикам, и они необходимы для поддержания здоровья свиней и прибыльности поголовья.

Способы иммунизации

Традиционно вакцины вводятся внутримышечно, но при работе с домашним скотом внутримышечный подход может быть трудоемким для работников и стрессовым для животных, а также может представлять угрозу безопасности из-за сломанных игл и случайных уколов. Необходимы альтернативные стратегии вакцинации, которые можно легко адаптировать к программам массовой вакцинации, такие как оральные вакцины в воде или корме. Однако трудно отследить, сколько вакцины получает каждое животное с кормом или водой.

Альтернативная стратегия вакцинации (внутриутробная)

Для эффективной стратегии вакцинации, используемой в свиноводстве, вакцины должны защищать от болезни, но они также должны быть просты в применении и соответствовать современным методам животноводства. Наша команда, возглавляемая доктором Хизер Уилсон, в настоящее время ищет способы включения вакцин в программу разведения свиноматок/свинок. Искусственное осеменение (ИО) является привычной частью работы со свиньями в более чем 90% отрасли, то есть вакцинация через матку является доступным инструментом. Когда свинки/свиноматки приходят в охоту, у них появляется лордоза (рефлекс стояния), что означает, что они стоят неподвижно в течение короткого периода времени, что делает процесс введения вакцины безопасными. Мы проверяем, могут ли вакцины, вводимые непосредственно в пакет для спермы во время осеменения, привести к эффективному иммунному ответу, не влияя на функцию спермы или фертильность.

Развитие внутриматочной вакцинации

Наша команда провела несколько экспериментов с использованием племенных свиноматок. В одном из первых экспериментов мы взяли свиноматок, которые уже получили внутримышечную коммерческую вакцину против парвовируса свиней в предыдущем цикле супросности. Затем мы ввели вакцину против парвовируса в мешок для спермы непосредственно перед стандартным ИО. У свиноматок, получивших внутриматочную вакцину, наблюдалось повышение уровня антител в крови, что указывает на то, что матка может быть потенциальным местом вакцинации (Hamonic et. al. 2020).

В последующих экспериментах свинки получали вакцину против вируса эпидемической диареи свиней (ЭДС) в семени в качестве дозы первичной вакцины (они никогда не были вакцинированы и не подвергались воздействию вируса ЭДС). Мы проводили внутриутробную вакцинацию в 3 различных циклах эструса (во время 2-й и 3-й охоты свинки получали дозы семени, умерщвленной нагреванием + вакцина. В 4-ю охоту они получали обычную дозу семени + вакцину; вакцину добавляли только в первую дозу семени каждого цикла). У внутриутробно вакцинированных свинок наблюдалось значительное повышенные антител против вируса ЭДС в сыворотке, тканях матки и молозиве. Кроме того, количество рожденных поросят, их вес при рождении и кинетика роста в течение нескольких недель были сопоставимы с таковыми у поросят, рожденных от контрольных свинок. Эти первоначальные результаты позволяют предположить, что внутриутробная иммунизация может не влиять на фертильность, здоровье поросят или кинетику роста, а все эти факторы являются важными вехами для разработки этого нового способа иммунизации. При заражении вирусом ЭДС мы наблюдали, что поросята, рожденные от внутриутробно вакцинированных свинок, демонстрировали некоторую пассивную защиту от инфекции ЭДС от своих матерей, но титры нейтрализующих антител в молозиве были недостаточно высоки, чтобы полностью защитить их от болезни. Мы также исследовали введение вакцины без семени свинкам во время их первой охоты с рефлексом стояния. Хотя этот подход показал, что маршрут по-прежнему эффективен, мы не думаем, что он будет легко принят, поскольку потребует больше работы с поголовьем (Чоудхари и др., 2021). Введение вакцины с семенем во время осеменения будет гораздо более привлекательным для производителей.

Для дальнейшего повышения эффективности вакцины и обеспечения максимальной пассивной защиты мы улучшаем рецептуру вакцины, используя наночастицы, которые вместе инкапсулируют вакцинный антиген и адъюванты. Этот подход позволяет нам добавлять в наночастицы более сильные адъюванты для усиления иммунного ответа без какого-либо негативного воздействия на семя. Мы используем наночастицы PLGA (полимолочная-со-гликолевая кислота), потому что они являются одними из наиболее эффективных биоразлагаемых наночастиц, и Управление по контролю за продуктами и лекарствами США одобрило их использование в системах доставки лекарств.

Предлагаемый механизм поглощения вакцины маткой

Неясно, как действует матка в качестве места индукции иммунитета, потому что нет очевидных специализированных иммунных органов (таких как пейеровы бляшки, которые присутствуют в кишечнике). Однако наблюдается естественный прирост иммунных клеток из крови в матку во время эструса и после искусственного осеменения с семенем. Эти иммунные клетки избавляются от любого мусора и мертвых сперматозоидов. Внутриутробная вакцинация может использовать преимущества этого естественного иммунного ответа. Мы изучаем, остаются ли иммунные клетки в матке, чтобы вызвать иммунный ответ, или же эти иммунные клетки или вакцина мигрируют в дренирующие лимфатические узлы.

Определение того, как матка действует в качестве места вакцинации, может позволить нам улучшить наши вакцины.

Наша команда показывает, что внутриутробная вакцинация является новой, безопасной и благоприятной для животных и может быть легко включена в современные методы животноводства. Наши будущие эксперименты включают в себя определение того, может ли внутриутробная иммунизация защитить от критических заболеваний репродуктивной системы, таких как вирус РРСС, у взрослых свиноматок и свинок, а также защитить подсосных поросят от серьезных неонатальных заболеваний, вызванных ротавирусом, кишечной палочкой, стрептококком и т. д., посредством пассивного иммунитет через молозиво.