Insights in the molecular epidemiology and antigenic characterization of influenza A viruses of pigs

Abstract

En el primer estudi d’aquesta tesi, es vàren estudiar diferents brots que presentàven patología respiratòria per tal de detectar-ne la presència de virus de la influença porcina. En catorze casos es vàren detectar virus de la grip circulants. Aquests van ser aïllats, seqüenciats a nivell de genoma complet i comparats amb altres virus de la influença coneguts. Els virus aïllats pertanyien als subtipus H1N1 (n=6, incloent un virus pandèmic H1N1 humà), H3N2 (n=4), i H1N2 (n=4). En 11/14 casos es van detectar possibles reorganitzacións genètiques mitjançant l’anàlisi filogenètica. En una segona part es va analitzar l’evolució genètica d’aïllats H1N1 obtinguts en un estudi longitudinal d’un lot de porcs durant 6 mesos. La seqüenciació de 22 aïllats obtinguts en aquesta explotació van indicar la co-circulació de dues variants del mateix virus, així com l’emergència de noves soques recombinants en diferents moments. Aquests resultats indiquen que les reorganitzacions genètiques són comuns i corroboren la importància de conèixer la epidemiologia dels virus de la influenza porcina, particularment en explotacions endèmiques. En el segon estudi d’aquesta tesi, els aïllats seqüenciats prèviament es varen analitzar mitjançant la inhibició de l’hemaglutinació. Aquesta anàlisi es va fer amb l’ús de sèrums mono-específics obtinguts de porcs immunitzats i amb 100 sèrums obtinguts d’explotacions porcines comercials seropositives a grip i no vacunades. Els resultats obtinguts van permetre detectar una gran diversitat antigènica dels virus H1N1. En canvi, els virus H1N2 i H3N2 circulants semblen ser més homòlegs per subtipus al analitzar la seva reactivitat creuada. Quan es van comparar les seqüències d’amino àcids del gen de la hemaglutinina es va observar que els virus H1N1 també presentaven una major quantitat de canvis de residus que els altres dos subtipus. Les causes d’aquestes característiques antigèniques diferents de cada subtipus no es coneixen i probablement són reflex una epidemiologia diferent.

En el primer estudio de esta tesis, se estudiaron diferentes brotes de enfermedad respiratoria en cerdos para detectar la presencia del virus de la influenza porcina. En catorce casos se obtuvo el aislamiento de virus influenza A. Los aislados víricos se secuenciaron en todos sus genes y las secuencias se compararon con otros virus de la influenza porcina. Los virus aislados pertenecían a los subtipos H1N1 (n=6, incluyendo un virus pandémico H1N1 humano), H3N2 (n=4), y H1N2 (n=4). En 11/14 casos se detectaron posibles reorganizaciones genéticas en los genes examinados. En una segunda parte se analizó la evolución genética de aislados H1N1 obtenidos en un estudio longitudinal de un lote de cerdos durante 6 meses. La secuenciación de 22 aislados obtenidos en esa explotación indicaron la co-circulación de dos variantes del mismo virus, así como la emergencia de virus recombinantes en diferentes momentos. Estos resultados indican que las reorganizaciones genéticas son comunes y corroboran la importancia las situaciones endémicas. En el segundo estudio de esta tesis, los aislados secuenciados previamente se analizaron mediante la inhibición de la hemaglutinación (IHA). Este análisis se hizo con el uso de sueros mono-específicos obtenidos de cerdos inmunizados con los aislados obtenidos anteriormente y con 100 sueros obtenidos de explotaciones porcinas comerciales no vacunadas. Los resultados obtenidos permitieron detectar una gran diversidad antigènica entre los virus H1N1. En cambio, los virus H1N2 y H3N2 circulantes parecen ser más homólogos al analizar su reactividad cruzada. Cuando se compararon las secuencias de aminoácidos del gen de la hemaglutinina se observó que los virus H1N1 también presentaban una mayor cantidad de cambios en los residuos aminoacídicos que los otros dos subtipos. Las causas de estas diferentes características antigénicas de cada subtipo no se conocen y probablemente son reflejo de particularidades epidemiológicas.

In the first study of the present thesis, outbreaks of respiratory disease were investigated for the presence of swine influenza virus (SIV). In 14 cases the circulating influenzaviruses were isolated, fully sequenced and compared with other known SIV. H1N1 (including human pandemic H1N1) was the most common subtype involved in the outbreaks (n=6), followed by H3N2 (n=4) and H1N2 subtypes (n=4). In 11/14 cases the phylogenetic analyses indicated the occurrence of possible reassortment events. In the second part of the study, the genetic evolution of a H1N1 isolate was assessed over a six-month period in a longitudinal study in closed group of pigs. Sequencing of 22 isolates retrieved during that follow-up indicated the co-circulation of two different variants of the same virus. Also, the emergence of SIV reassortants at certain timepoints was evidenced. These results indicate that reassortment events in SIV are common, and point towards the need for a better understanding of the epidemiology of SIV, particularly in endemic farms. In the second study of the present thesis, SIV isolates sequenced in the first study where analyzed by means of the haemagglutination inhibition assay (HI) using monospecific sera obtained from pigs immunized with the different isolates. Also, 100 serum samples obtained from seropositive and unvaccinated commercial farms were analyzed. Based on those analysis, a high antigenic diversity was found when comparing the H1N1 viruses. In contrast, HN2 and H3N2 viruses circulating in Spanish swine seemed to have less antigenic diversity regarding their cross-reactivity in the HI. Comparing the amino acid sequences of the haemagglutinin of the analyzed isolates, H1N1 viruses had more changes than the other subtypes. The causes behind this different behavior depending on the subtype are unknown and probably reflect a different epidemiology.