Assessment of extracellular vesicles and their applicability in diseases of veterinary importance

Abstract

Les vacunes continuen sent l’estratègia més important pel control i l’erradicació de malalties infeccioses en salut pública i animal. El virus del Síndrome Respiratori i Reproductiu Porcí (SRRP) és una de les malalties porcines més importants en el món. Causa una enorme afectació econòmica degut als problemes reproductius en les femelles i al síndrome respiratori en porcs de totes les edats, en les cuals les vacunes existents indueixen una reposta immune i protectora limitada. Les vesícules extracel·lulars estan al punt de mira com a font important d’antígens i interactors entre patògens i hostes. En aquest estudi, hem caracteritzat vesícules extracel·lulars per a cercar antigens per la vacunació d’aquesta malatia porcina. En primer lloc, les vesícules extracel·lulars derivades de sèrum porcí han estat avaluades utilitzant diferents metodologies d’aïllament, caracterització i concentració, trobant proteïnes virals específiques i immunogèniques. A més a més, quan les vesícules derivades del sèrum de porcs infectats amb SRRP han estat testades en un assaig clínic de vacunació usant una estratègia prime-boost, les vesícules han demostrat ser segures, sense causar infecció ni efectes adversos i induïnt una resposta específica d’anticossos i secreció de IFN-γ. D’altra banda, els animals vacunats amb vesícules extracel·lulars van mostrar una càrrega viral inferior i uns millors resultats clínics comparats amb aquells vacunats amb el mètode clàssic de vacunes peptídiques, en els quals es van observar majors efectes adversos (major càrrega viral). Per probar la utilitat d’aquesta metodologia en altres virus una altra malaltia porcina important va ser sel·leccionada, el virus de la Febre Africana Porcina, i es va evaluar el contigunt de vesícules extracel·lulars, trobant proteïnes virals específiques similars a aquelles obtingudes en SRRP. En conclusió, les vesícules extracel·lulars representen una font important per a la identificació d’antígens immunogènics que podrien ser usats com a una nova estratègia de vacunació per induïr protecció contra malalties virals porcines tals com SRRP i podent ser extrapolades a altres malalties porcines virals.

La vacunación continúa siendo una de las estrategias más importantes para el control y la erradicación de enfermedades infeccionas en salud pública y salud animal. El Síndrome Reproductivo y Respiratorio Porcino (PRRSV) es una de las enfermedades porcinas más importantes en el mundo, causante de grandes pérdidas económicas debido a las fallas en cerdas reproductoras, un síndrome respiratorio complejo en cerdos de todas las edades y en el cual las vacunas disponibles inducen una respuesta inmune y protectora limitada. Las vesículas extracelulares (EVs) son actualmente consideradas como importantes fuentes de antígenos en múltiples relaciones patógeno-hospedador. En el presente estudio, se evaluaron las vesículas extracelulares como una fuente de antígenos adecuados para vacunación en esta enfermedad de importancia veterinaria. En primer lugar, se valoraron las EVs utilizando distintas metodologías para su aislamiento, caracterización y concentración, mediante los cuales fue posible detectar proteínas virales especificas e inmunogénicas en su contenido. Además, cuando las EVs derivadas de suero de animales infectados con PRRSV se probaron en un ensayo de vacunación en cerdos utilizando una estrategia de vacunación Prime-Boost, estas demostraron ser seguras al no causar infección ni efectos secundarios, y fueron capaces de inducir una respuesta de anticuerpos y secreción de IFN-γ especifica en los animales vacunados. Conjuntamente, los animales vacunados con EVs mostraron una menor carga viral y un mejor desarrollo clínico cuando se comparó su estado con animales vacunados con un enfoque clásico de vacunas de péptidos en el cual se observó un aumento de la carga viral y otros síntomas clínicos. Para probar la aplicabilidad de esta metodología en otros virus, se selecciono la Peste Porcina Africana (PPA), otra enfermedad porcina de gran importancia como modelo para evaluar el contenido de las EVs en esta enfermedad, encontrando resultados similares a los obtenidos con PRRSV en donde se detectaron proteínas virales especificas en las fracciones enriquecidas con EVs. En conclusión, las vesículas extracelulares representan una importante fuente para la identificación de antígenos inmunogénicos que pueden ser utilizados como una nueva estrategia de vacunación para inducir protección en enfermedades porcinas virales como PRRSV y además pudiendo extrapolarse a otras enfermedades virales en el cerdo.

Vaccination continues to be the most important strategy for control and eradication of infectious diseases in public and animal health. Porcine Reproductive and Respiratory Syndrome virus (PRRSV) is one of the most important swine diseases in the world, causing an enormous economic burden due to reproductive failure in sows and a complex respiratory syndrome in pigs of all ages, in which available vaccines induce limited immune responses and protection. Extracellular vesicles (EVs) are now in the scope as important source of antigens and interactors in several pathogen-host relations. In the present research work, extracellular vesicles were evaluated as suitable antigen source for vaccination in this important swine disease. First, EVs derived from swine sera were assessed using different methodologies for isolation, characterization and concentration finding that contained specific and immunogenic viral proteins. Moreover, when PRRSV-sera derived EVs were tested in a targeted-pig vaccination trial using a prime-boost strategy, EVs demonstrated to be safe causing no infection neither secondary effects and were able to induce specific antibody and cell mediated IFN-γ secretion. In addition, EVs vaccinated animals showed less viral load and best clinical outcome when compared to those vaccinated with a classical approach of viral peptides in which adverse effects (increased viral load) were observed. To test the applicability of this approach in other viruses, African Swine fever, another important swine disease was selected and EVs content evaluated, finding similar results to those obtain in PRRSV, where specific viral proteins were associated to EVs enriched fractions. In conclusion, extracellular vesicles represent an important source to identify immunogenic antigens that could be used as a novel vaccination strategy to induce protection for porcine viral diseases such as PRRSV and can be extrapolated to other swine viral diseases.