Streptococcus suis: w poszukiwaniu rozwiązania

Walka ze Streptococcus suis jest od dawna zmaganiami producentów świń, lekarzy weterynarii i badaczy na całym świecie. S. suis jest ważną chorobą powodującą zapalenie opon mózgowych, posocznicę i inne stany chorobowe, głównie u prosiąt po odsadzeniu od matki. S. suis jest zróżnicowany pod względem genetycznym na całym świecie, co komplikuje diagnostykę i nadzór epidemiologiczny. S. suis jest również ważną globalnie pojawiającą się chorobą odzwierzęcą dla pracowników przemysłu świń (choroba zawodowa). W niektórych regionach (w szczególności w niektórych krajach azjatyckich) jest częstą przyczyną poważnych ognisk choroby u ludzi narażonych na kontakt z chorymi zwierzętami lub skażonymi produktami wieprzowymi. Obecnie stosowanie antybiotyków jest ograniczone na całym świecie - co oznacza, że producenci świń będą musieli polegać na metodach profilaktyki innych niż profilaktyczne/ metafilaktyczne stosowanie antybiotyków. Dlaczego więc nie ma skutecznej komercyjnej szczepionki przeciwko Streptococcus suis? (Segura M., 2015).

Wszystko o Streptococcus suis

Streptococcus suis występuje naturalnie w górnych drogach oddechowych świń, a także w drogach trawiennych i narządach płciowych. Do 100% świń w stadzie jest nosicielami tej bakterii, co oznacza, że są skolonizowane bez objawów klinicznych. Świnie-nosiciele mogą nadal przenosić bakterie na inne zwierzęta (Gottschalk M, Segura M., 2019).

S. suis istnieje na całym świecie i różni się znacznie w zależności od regionu (ryc. 1). Bakteria została pierwotnie sklasyfikowana w obrębie 35 serotypów zdefiniowanych przez cukry znajdujące się w „kapsułce” otaczającej powierzchnię bakterii (w pzypadku kilku z tych serotypów oczy się dyskusja, czy w ogóle należą do gatunku S. suis). Jednak najczęstszymi serotypami izolowanymi od klinicznie chorych świń są 2 (na całym świecie), 9 (niektóre kraje europejskie), 3, 1/2 i 7 (głównie Ameryka Północna, a także Azja dla serotypu 3). S. suis jest również klasyfikowana w „typy sekwencji”, które opierają się na badaniu bakterii metodą „DNA fingerprint” (Goyette Desjardins, et al. 2014). Każdy serotyp S. suis zawiera zatem liczne typy sekwencji (ryc. 1). Cała ta różnorodność oznacza, że ​​indywidualne zakażenia S. suis mają unikalne cechy pod względem serotypu, typu sekwencji, potencjału zoonotycznego i objawów klinicznych. Ta ogromna różnorodność pomaga wyjaśnić, dlaczego tak trudno jest stworzyć jedną „uniwersalną” szczepionkę, która chroni przed wszystkimi zakażeniami S. suis u świń na całym świecie (Goyette Desjardins i in. 2014).

Rodzaje szczepionek

Istnieje wiele rodzajów szczepionek, wszystkie z pewnymi zaletami i wadami. Zwierzęta można chronić poprzez iniekcje składnika (podjednostki) bakterii, żywych atenuowanych bakterii lub zabitych (inaktywnych) bakterii. Eksperymentalne szczepionki podjednostkowe S. suis wydają się obiecujące, ale wymagają silnych adiuwantów (rozwiązań wzmacniających odpowiedź układu odpornościowego). Dodatkowo, ponieważ S. suis jest tak zróżnicowany, znalezienie konkretnego składnika (np. białka) zdolnego do ochrony przed wszystkimi szczepami S. suis pozostaje wyzwaniem. Połączenie różnych białek (antygenów) S. suis w szczepionce podjednostkowej prawdopodobnie zapewniłoby bardziej „uniwersalną” i skuteczną ochronę. Z drugiej strony, podczas gdy żywe atenuowane szczepionki oferują hipotetyczne korzyści z braku konieczności stosowania środków wspomagających lub adiuwantów, stanowią one zagrożenie dla zdrowia publicznego, ponieważ S. suis ma potencjał zoonotyczny i szczep szczepionkowy może się uzjadliwić. Drugą wadą żywych atenuowanych szczepionek S. suis jest to, że zwierzęta zakażone naturalnie lub doświadczalnie wytwarzają niskie poziomy przeciwciał, więc trudno jest przewidzieć, czy atenuowany szczep (który może być łatwo wyeliminowany przez organizm gospodarza) będzie w stanie wywołać reakcję ochronną, jeśli zjadliwy szczep nie jest w stanie tego zrobić. Fakt ten może wyjaśniać, dlaczego protokół wielokrotnych iniekcji był stosowany w większości badań nad żywymi atenuowanymi szczepionkami (Segura M., 2015).

Ostatnim rodzajem szczepionek powszechnie ocenianym pod kątem zapobiegania S. suis są zabite (inaktywowane) bakterie lub „bakteryny”, ograniczające ryzyko dla zdrowia publicznego - ale także ich zdolność do stymulowania układu odpornościowego, a tym samym dają kontrowersyjne wyniki (Segura M., 2015). W rzeczywistości autogeniczne bakteryny (autogeniczne szczepionki inaktywowane) stanowią jedyną dostępną opcję w tej dziedzinie. Szczepionki te są bakterynami przygotowanymi dla konkretnego gospodarstwa poprzez pobieranie próbek od zwierząt z zakażonego stada. W związku z tym, pomimo ogromnego zróżnicowania zakażeń S. suis w zależności od regionu, szczepione zwierzęta są chronione przed tym samym szczepem powodującym problemy kliniczne w danym stadzie. Rozpoznanie S. suis jako podstawowej przyczyny choroby może jednak skomplikować wybór szczepu (ów), który ma zostać włączony do szczepionki autogenicznej. Niemniej jednak, konieczne są dalsze badania nad wszystkimi typami szczepionek przed wyciągnięciem jakichkolwiek dalszych wniosków. W 2019 r. zdecydowana większość publikacji dotyczących szczepień S. suis dotyczyła badań nad szczepionkami podjednostkowymi, a następnie bakteryny. Najmniej publikacji dotyczyło żywych szczepionem atenuowanych (ryc. 2).

Wyzwania związane z opracowaniem szczepionki przeciwko S. suis

Obecnie nie ma międzynarodowego porozumienia w sprawie sposobu badania skuteczności szczepionki, co oznacza, że ​​bardzo trudno jest porównać wyniki różnych preparatów. Nie tylko istnieją różnice w badaniach dotyczących formuły szczepionki, dawek przypominających i zwierząt immunizowanych (lochy i prosięta), ale także w tym, jakie środki są podejmowane w celu ustalenia, czy ​​szczepionka chroni zwierzęta! Klasyfikacja przeciwciał wg. izotypów (lub podklasy przeciwciał) jest ważna, aby umożliwić przewidywanie rodzaju odpowiedzi immunologicznej generowanej przez immunizację: idealna odpowiedź prowadzi do zniszczenia bakterii. W przypadku S. suis efekt ten można zmierzyć „testem zabijania”; co zapewnia, że ​​przeciwciała wytwarzane przez szczepionkę są funkcjonalne. Funkcjonalność zależy od wytworzonego izotypu przeciwciała: nie wszystkie z nich są w stanie wywołać eliminację S. suis. Jednak obecnie nie ma znormalizowanych protokołów do badania skuteczności szczepionki S. suis (np. model zwierzęcy, zakażenie prowokacyjne, testy zabijania itp.), co dodatkowo przyczynia się do zamieszania wokół interpretacji wyników prób szczepionkowych (Segura M., 2015). Na przykład spośród 17 badań dotyczących szczepionek przeciwko S. suis opublikowanych między 2015 a 2019 r. większość badała pod kątem obecności przeciwciał i przeprowadziła ocenę śmiertelności u myszy. Nawet połowa wyżej wymienionych badań nie przeprowadziła testów zabijania (a wśród tych metod zastosowana metodologia była bardzo zróżnicowana) i / lub analizy typu (-ów) wytworzonych przeciwciał. Jeszcze mniej autorów dokonało oceny zachorowalności / śmiertelności lub testów u świń! Istotne uwagi: podczas gdy szczepienie myszy oferuje interesującą wartość predykcyjną w przypadku negatywnych wyników, obiecujących kandydatów na szczepionki należy bezwzględnie przetestować na świniach w kontrolowanych doświadczalnych warunkach prowokacji (ryc. 3). Jednak eksperymentalne zakażenie S. suis konwencjonalnych prosiąt w warunkach laboratoryjnych daje niespójne wyniki, będąc kolejna przeszkodą w opracowaniu szczepionek. W rzeczywistości większość serotypów S. suis nie jest w stanie wywołać żadnych objawów klinicznych w warunkach doświadczalnych. W przypadku szczepionek autogennych raportów prawie nie ma (tylko 2 opublikowane prace w ciągu ostatnich 30 lat, ryc. 2) lub są niekompletne, a w większości z nich brakuje grupy kontrolnej (nieszczepionej), aby móc wyciągnąć naukowe wnioski (Segura M., 2015).

Niestety, samo testowanie szczepionek nie jest jedynym obszarem, w którym brakuje wiedzy. W celu ostatecznego ustalenia, czy preferowane jest szczepienie macior, czy prosiąt i kiedy, konieczne są dalsze badania nad interferencją przeciwciał matczynych. Kluczowe jest znalezienie optymalnego "okna" do szczepienia prosiąt; po zniknięciu przeciwciał przekazanych przez lochę, ale zanim prosię zostanie całkowicie pozbawione ochrony (a tym samym podatne na zakażenie). Wreszcie wybrana szczepionka musi być również praktyczna w przypadku zastosowań na dużą skalę; zminimalizowanie liczby niezbędnych stymulatorów, priorytetowe uodpornienie loch, a nie prosiąt, wszystko to stanowi istotne czynniki zmniejszające koszty i pracochłonność dla producentów. Te sprawy jeszcze bardziej komplikują opracowanie idealnej szczepionki.

Potrzeby

Wraz z rosnącymi ograniczeniami stosowania antybiotyków na całym świecie, kluczowe znaczenie mają dalsze badania nad opracowaniem i / lub ulepszeniem szczepionki przeciwko S. suis. Biorąc pod uwagę ogromną różnorodność zakażeń S. suis w różnych regionach, szczepionki autogeniczne będą prawdopodobnie najlepszą opcją ochrony przed tą bakterią, która stanowi zagrożenie dla świń i zdrowia ludzkiego. Mimo to protokół testowania tych szczepionek wymaga standaryzacji na arenie międzynarodowej i należy przeprowadzić więcej badań, aby szybko wyciągnąć spójne wnioski na ten temat - zanim stracimy kontrolę nad S. suis.