Efficacy assessment of different vaccination strategies against Porcine circovirus 2 (PCV-2) based on clinical trials

Abstract

El Circovirus porcí 2 (PCV-2) és un virus porcí ubicu a nivell mundial i l'agent causal de varies manifestacions clíniques i subclíniques (en anglès, porcine circovirus diseases, PCVDs). La vacunació enfront a PCV-2 és l'eina més eficaç que existeix per controlar la infecció. Existeixen diverses vacunes comercials per a l¿administració en garrins, però només dues estan autoritzades també per a truges. Per tant, els productes existents permeten diferents règims de vacunació que poden combinar la vacunació de garrins i/o truges.

En aquest context, l'objectiu d'aquesta Tesi va ser la implementació de diferents estratègies vacunals enfront a PCV-2 en truges i garrins per l¿avaluació de la eficàcia mitjançant assajos clínics.

L'estudi I va explorar els beneficis de la vacunació enfront PCV-2 en truges (n=188) en relació a paràmetres productius, virològics i serològics. La immunització es va realitzar en diferents etapes del cicle productiu (abans de la inseminació, a meitat o a finals de gestació) simulant la vacunació en llençol. El grup control negatiu va rebre, en els mateixos moments, una solució salina tamponada amb fosfat. Es van registrar els paràmetres reproductius i el pes de la descendència al naixement i al deslletament. Es van prendre mostres de sang de truges en els moments de vacunació i dels garrins a 3 setmanes de vida (SDV) per analitzar la detecció del genoma i anticossos mitjançant qPCR i/o ELISA, respectivament. Addicionalment, es van prendre mostres de cordó umbilical (PUC) per analitzar mitjançant qPCR. Els resultats van indicar que les truges vacunades van tenir garrins més pesats al naixement i deslletament, menys adopcions, menor càrrega viral en el part i en els PUC, i majors nivells d'anticossos al part, que les no vacunades. Al comparar els quatre grups, les truges vacunades a meitat o finals de gestació van tenir garrins més pesats al naixement i una menor proporció de PUC qPCR PCV-2 positius que les truges no vacunades. A més, les adopcions van ser menors en les truges vacunades abans de la inseminació artificial i a meitat de gestació que en les no vacunades. Per tant, aquest estudi va mostrar beneficis a nivell productiu, serològic i virològic de la vacunació en llençol de truges enfront a PCV-2.

Els estudis II i III van permetre avaluar l'eficàcia d'una vacuna trivalent basada en virus quimèrics inactivats de PCV-2a, PCV-2b juntament amb una bacterina de Mycoplasma hyopneumoniae. Aquest producte es va administrar en dos règims diferents: una dosi a garrins de 3 SDV (estudi II, n=4.076) i dues dosis als 3 dies de vida i 3 setmanes després (estudi III, n=3.973). Es van prendre mostres de sang abans de la vacunació, i mostres de sang i hisop fecal a les 7, 11, 16, 20 i 25 SDV per analitzar mitjançant qPCR i/o ELISA. El pes es va registrar abans de la (primera) vacunació, a 16 SDV i abans d'escorxador. Els animals morts/sacrificats durant l'estudi van ser necropsiats i mostrejats (linfonodes inguinals superficials, traqueobronquials, mesentèrics i tonsil·la). Les mostres es van analitzar per histopatologia i immunohistoquímica (IHC) de PCV-2 per al diagnòstic de circovirosi porcina (CP). En detectar el primer cas de CP es van seleccionar 60 animals per a necròpsia i mostreig (per realitzar histopatologia i IHC de PCV-2). L'eficàcia d'aquesta vacuna es va demostrar en els dos règims en termes de reducció de lesions limfoides i detecció de PCV-2 en teixits, virèmia i excreció fecal, així com la millora dels paràmetres productius (pes corporal i guany mig diari) en els animals vacunats en comparació amb els no vacunats. Tot i així, cal destacar que es va detectar interferència dels anticossos maternals amb la seroconversió a la vacunació.

El Circovirus porcino 2 (PCV-2) es un virus porcino ubicuo a nivel mundial y el agente causal de manifestaciones clínicas y subclínicas (en inglés, porcine circovirus diseases, PCVDs). La vacunación frente a PCV-2 es la herramienta más eficaz que existe para controlar la infección. Existen varias vacunas comerciales para ser administradas en lechones, pero solo dos de ellas están autorizadas también para cerdas. Por tanto, los productos existentes permiten diferentes regímenes de vacunación que pueden combinar la vacunación de lechones y/o cerdas.

En este contexto, el objetivo de la presente Tesis fue la implementación de diferentes estrategias vacunales frente a PCV-2 en cerdas y lechones para la evaluación de su eficacia mediante ensayos clínicos.

El estudio I exploró los beneficios de la vacunación de PCV-2 en cerdas (n=188) en cuanto a parámetros productivos, virológicos y serológicos. La inmunización se realizó en diferentes etapas del ciclo productivo (antes de la inseminación, a mitad o a final de gestación) simulando la vacunación en sabana. El grupo control negativo recibió solución salina tamponada con fosfato. Se registraron los parámetros reproductivos y el peso de la descendencia al nacimiento y al destete. Se tomaron muestras de sangre de cerdas en los momentos de vacunación y de los lechones a 3 semanas de vida (SDV) para analizar la detección del genoma y anticuerpos mediante qPCR y/o ELISA, respectivamente. Adicionalmente, se tomaron muestras de cordón umbilical (PUC) para analizar por qPCR. Los resultados globales indicaron que las cerdas vacunadas tuvieron lechones más pesados al nacimiento y destete, menos adopciones, menor carga viral en el parto y en los PUC, y mayores niveles de anticuerpos en el parto, que las no vacunadas. Al comparar los cuatro grupos, las cerdas vacunadas a mitad o finales de gestación tuvieron lechones más pesados al nacimiento y una menor proporción de PUC qPCR PCV-2 positivos que las cerdas no vacunadas. Además, las adopciones fueron menores en las cerdas vacunadas antes de la inseminación artificial y a mitad de gestación que en las no vacunadas. Por tanto, el presente estudio mostró beneficios a nivel productivo, serológico y virológico de la vacunación en sabana de cerdas frente a PCV-2.

En los estudios II y III se evaluó la eficacia de una vacuna trivalente basada en virus quiméricos inactivados de PCV-2a, PCV-2b juntamente con una bacterina de Mycoplasma hyopneumoniae. Este producto se administró en dos regímenes diferentes: una dosis a lechones de 3 SDV (estudio II, n=4.076) y dos dosis, a los 3 días de vida y 3 semanas después (estudio III, n=3.973). Se tomaron muestras de sangre antes de la (primera) vacunación, así como muestras de sangre e hisopo fecal a las 7, 11, 16, 20 y 25 SDV para analizar por qPCR y/o ELISA. El peso se registró antes de la (primera) vacunación, a 16 SDV y antes de matadero. Los animales muertos/sacrificados durante el estudio fueron necropsiados y muestreados (linfonodos inguinales superficiales, traqueobronquiales, mesentéricos y tonsila). Las muestras se analizaron por histopatología e inmunohistoquímica (IHC) de PCV-2 para el diagnóstico de circovirosis porcina (CP). Al detectar el primer caso de CP, se seleccionaron 60 animales para necropsia y muestreo (para estudios de histopatología y IHC de PCV-2). La eficacia de esta vacuna trivalente se demostró en los dos regímenes en términos de reducción de lesiones linfoides y detección de PCV-2 en tejidos, viremia y excreción fecal, así como la mejora de los parámetros productivos (peso corporal y ganancia media diaria) en los animales vacunados en comparación con los no vacunados. Aun así, cabe destacar que se detectó interferencia de los anticuerpos maternales con la seroconversión a la vacunación.

Porcine Circovirus 2 (PCV-2) is a ubiquitous swine virus and the causative agent of clinical and subclinical manifestations comprised under the term of porcine circovirus diseases (PCVDs). PCV-2 vaccination is the most effective tool for controlling infection. There are several commercial vaccines to be administered in piglets, but only two of them are also authorized for sows. Therefore, existing products allow different vaccination regimes that may combine vaccination of piglets and/or sows.

In this context, the objective of this thesis was the implementation of different vaccine strategies against PCV-2 in sows and piglets for the evaluation of their efficacy through clinical trials.

Study I explored the benefits of PCV-2 vaccination in sows (n=188) in terms of productive, virological and serological parameters. Immunization was carried out at different stages of the production cycle (before insemination, mid or late gestation) mimicking a blanket vaccination fashion. The negative control group received phosphate-buffered saline at the same vaccination days. Reproductive parameters and offspring weight at birth and weaning were recorded. Blood samples were taken from sows at the time of vaccination and from piglets at 3 weeks of age (WOA) to analyse the detection of the genome and antibodies by qPCR and/or ELISA, respectively. Additionally, placental umbilical cords (PUC) were taken for qPCR analysis. The overall results indicated that vaccinated sows had heavier piglets at birth and weaning, less adoptions, lower viral load at birth and in PUCs, and higher levels of antibodies at birth, than non-vaccinated sows. When comparison was performed between the four groups, sows vaccinated at mid- or late-gestation had heavier piglets at birth and a lower proportion of positive PCV-2 qPCR PUC than non-vaccinated sows. In addition, adoptions were lower in sows vaccinated before artificial insemination and mid-gestation than in non-vaccinated sows. Therefore, the present study showed benefits of sow vaccination against PCV-2 mimicking a blanket vaccination at the productive, serological and virological levels.

Studies II and III evaluated the efficacy of a trivalent vaccine based on inactivated PCV-2a and PCV-2b chimeric viruses together with a Mycoplasma hyopneumoniae bacterin. This product was administered in two different regimens: one piglet dose at 3 WOA (Study II, n=4,076) and two doses, at 3 days of age and 3 weeks later (Study III, n=3,973). Blood samples were taken prior to (first) vaccination, as well as blood samples and faecal swabs at 7, 11, 16, 20 and 25 WOA for analysis by qPCR and/or ELISA. Weight was recorded before vaccination, at 16 WOA and before slaughter. Animals dead or euthanized during the study were necropsied and sampled (superficial inguinal, tracheobronchial, and mesenteric lymph nodes plus tonsil). Samples were analysed by PCV-2 histopathology and immunohistochemistry (IHC) for the diagnosis of PCVD. Upon detection of the first case of PCVD, 60 animals were selected for necropsy and sampling to perform histopathology and IHC analysis of PCV-2. The efficacy of this trivalent vaccine was demonstrated in both regimens in terms of reduction of lymphoid lesions and detection of PCV-2 in tissues, viraemia, and faecal excretion, as well as improvement of productive parameters (body weight and average daily weight gain) in vaccinated animals compared to non-vaccinated animals. Even so, it should be noted that interference of maternal antibodies with seroconversion of the vaccine was detected.