Caracterización de la seguridad y eficacia de BA71ΔCD2: una vacuna experimental contra el virus de la peste porcina africana

Abstract

El virus de la peste porcina africana (VPPA) representa, hoy en día, una gran amenaza para la industria porcina. La presencia descontrolada de la PPA en África ha favorecido su exportación a otros países, tal y como demuestra la última entrada del VPPA en el Cáucaso, en el año 2007, a través de la República de Georgia. Desde entonces, el VPPA se ha extendido a países vecinos, alcanzando la Unión Europea en 2014, y más recientemente llegando a China en verano de 2018, desde donde ya ha comenzado a extenderse por el resto de Asia. La falta de vacunas disponibles contra la PPA hace su control difícil y, hasta ahora, solamente la utilización de virus atenuados vivos como vacunas experimentales, había demostrado una sólida protección homóloga, contra la infección letal utilizando los virus virulentos parentales. Más recientemente, resultados obtenidos en nuestro laboratorio (Monteagudo et al., 2017) , han permitido describir un nuevo candidato vacunal con capacidades únicas de protección cruzada: BA71ΔCD2. Así, la inoculación de cerdos con BA71ΔCD2 fue capaz de proteger no sólo contra el desafío experimental con BA71, la cepa virulenta parental, sino también contra virus heterólogos, incluyendo Georgia2007/1, la cepa del genotipo II del VPPA que circula actualmente en la Europa continental y en Asia. A pesar de su demostrada eficacia y capacidad cros-protectora, BA71ΔCD2 presenta una serie de limitaciones de bioseguridad para su uso comercial, al menos en zonas libres de la enfermedad. Así pues, dos son los objetivos principales de esta tesis: primero, desarrollar una vacuna basada en BA71ΔCD2 más segura, reduciendo, en lo posible, la presencia de virulencia residual detectable sin disminuir su eficacia. Segundo, caracterizar en la medida de lo posible, su potencial protector pensando en escenarios muy distintos; como el de la Europa que nos rodea, así como en zonas endémicas donde la enfermedad está causando grandes estragos sin poder aplicar ninguna medida de control; como en el caso del África subsahariana y más recientemente de Asia. Para el primer objetivo se abordaron diferentes estrategias de vacunación que implicaban desde la inactivación del virus, cambiar las pautas de administración, buscar rutas de inoculación alternativas, usar adyuvantes de última generación e incluso llegar a manipular el genoma del virus, creando virus dobles mutantes e incluso inducibles. Los datos recopilados durante esta tesis nos demuestran que existe un fino equilibrio entre atenuación, virulencia y apatogenicidad para el caso del VPPA, pudiendo pasar con facilidad del éxito al fracaso en términos de protección. Si bien no podemos garantizar una formulación óptima para la administración de BA71ΔCD2 que conjugue su máxima eficacia y bioseguridad, estamos hoy más cerca de ello, exigiendo en el futuro más esfuerzos en investigación. Como sucede con casi todas las vacunas vivas en el mercado, incluyendo las que se administran en niños, su éxito depende precisamente de su capacidad de replicar in vivo. La dificultad añadida en el caso de una vacuna frente a la PPA en cerdo es que, como sucedería con el caso del Ébola para humanos, su administración en Europa, zona libre de ambas enfermedades, exige tolerancia cero en lo que se refiere al riesgo. El segundo objetivo de nuestra tesis se realizó pensando en zonas más desfavorecidas, endémicas para el VPPA, como podría ser el África subsahariana. Zonas en las que, en ocasiones circulan concomitantemente diversos genotipos del virus y multitud de subvariantes del mismo, y en los que habría que generar vacunas individuales para cada uno de ellos. De forma muy resumida, a lo largo de esta tesis hemos podido demostrar, por un lado, la capacidad de BA71ΔCD2 de proteger no sólo frente a una infección con Georgia2007/1, administrada intramuscularmente, sino además frente a la inoculación intranasal o por contacto con el mismo virus, extendiendo la protección incluso a la infección con garrapatas infectadas naturalmente con el genotipo XIX del VPPA; virus que se encuentra circulando actualmente en África. Finalmente, hemos podido demostrar que aquel animal vacunado frente a BA71ΔCD2 que sobrevive a una infección con un virus virulento, queda a su vez protegido frente a posteriores infecciones incluso con aislados muy alejados filogenéticamente de BA71ΔCD2. Virus contra los que por sí solo su eficacia había demostrado ser muy baja. Así pues, la vacunación con BA71ΔCD2 podrá no sólo tener efectos beneficiosos directos, sino también, indirectos, sobre todo para aquellos animales que han de vivir en zonas con una presión epidemiológica muy fuerte. De nuevo, futuras investigaciones habrán de desentrañar los mecanismos intrínsecos implicados en esta protección dual. La demostración, en esta tesis, de que BA71ΔCD2 podía inducir una respuesta de anticuerpos diferenciales respecto a la cepa circulante, basadas en un ensayo de inhibición de la hemadsorción, junto con el hecho de que BA71ΔCD2 sea el único prototipo vacunal existente, hoy en día, capaz de crecer en una línea celular estable añade muchas posibilidades a su utilización como vacuna de emergencia en zonas endémicas y muy castigadas por el virus. Mientras esperamos la vacuna ideal, estamos orgullosos de poder estar en el punto de mira, de aquellos que necesitan herramientas para controlar una más que inminente epidemia global.

African swine fever virus (ASFV) represents today a major threat to the swine industry. The uncontrolled presence of ASF in Africa has favoured its exportation to other countries, as evidenced by the last entry of ASFV in the Caucasus in 2007 through the Republic of Georgia. Since then, ASFV has spread to neighbouring countries, reaching the European Union in 2014, and more recently China in the summer of 2018, where it has already begun to spread throughout the rest of Asia. The lack of available vaccines against ASF makes its control even more difficult, and to date, only the use of live attenuated viruses as experimental vaccines, had demonstrated a strong but homologous protection against lethal infection with parental virulent viruses only. Recent results obtained in our laboratory (Monteagudo et al., 2017), allowed us to describe a new candidate with cross-protective capabilities: BA71ΔCD2. Thus, the inoculation of pigs with BA71ΔCD2 was able to protect not only against the experimental challenge with BA71, its virulent counterpart strain, but also against heterologous viruses, including Georgia2007/1, the strain of genotype II, currently circulating in Europe and Asia. Despite its demonstrated efficacy and cross-protective capacity, BA71ΔCD2 presents a series of biosecurity limitations for commercial use, at least in disease-free areas. So, two are the main objectives of this thesis: first, the development of a safer vaccine based on BA71ΔCD2, reducing as much as possible its residual virulence without decreasing its effectiveness. Second, the characterization of its protective potential in different scenarios, as it could be the Continental Europe, as well as endemic areas where the disease is causing great damage, without being able to apply any control measure, like Sub-Saharan African countries, or, more recently, Asia. For the first objective, different vaccination strategies were approached, involving the inactivation of the virus, changing the administration guidelines, searching for alternative inoculation routes, using next-generation adjuvants and even manipulating the genome of the virus for the generation of double mutants and inducible viruses. Although we cannot guarantee an optimal formulation for the administration of BA71ΔCD2 that combines its maximum efficacy and biosecurity, we can state that today we are closer than ever to reach such goal. Nevertheless, more efforts in research are needed to obtain the aforementioned objective. As it happens for almost all live vaccines in the market, including those that are currently administered in children, its success depends on its ability to replicate in vivo. A vaccine against ASF in pigs presents an additional difficulty. Similarly, to the case of Ebola for humans, its administration in Europe, a free area of both pathogens, requires zero tolerance in terms of risk. The second objective of our thesis was carried out thinking in the most disadvantaged areas such as Sub-Saharan Africa, which is endemic for ASFV. In these regions, diverse genotypes of the virus and a multitude virus subvariants circulate concomitantly at the same time, and individual vaccines would have to be generated for each one. Briefly, throughout this thesis we have been able to demonstrate the capacity of BA71ΔCD2 to protect not only against an infection with Georgia2007/1, administered intramuscularly, but also against intranasal, contact inoculation with the same virus, even expanding its protection to infection with ticks naturally infected with a genotype XIX of ASFV; currently circulating in Africa. Finally, we have been able to demonstrate that animals vaccinated with BA71ΔCD2 that survive an infection with its virulent counterpart, are protected against subsequent ASFV-infections even with phylogenetically very distant isolates from the BA71ΔCD2, against which its effectiveness is limited. These experiments demonstrate that vaccination with BA71ΔCD2 has direct and indirect effects that might be extremely beneficial, especially for those animals living in areas with a very high epidemiological pressure. Again, future investigations will have to unravel the intrinsic mechanisms involved in this dual protection. This thesis demonstrates that BA71ΔCD2 could induce a differential antibody response to the circulating strain, based on a hemadsorption inhibition assay. Moreover, BA71ΔCD2 is the only prototype vaccine capable of growing in a stable cell line, which represents a high benefit for its use as an emergency vaccine in endemic areas. While waiting for the ideal vaccine, we are proud to be in the spotlight of those who need tools to control a more than imminent global epidemic