Szczepionki i ewolucja PCV2

Cirkowirus świń typ 2 (PCV2) jest jednym z najważniejszych ekonomicznie wirusów świń. Infekcja prowadzi do rozwoju kilku chorób znanych pod łączną nazwą „chorób związanych z cirkowirusem” PCVD. Pierwsza szczepionka przeciw PCV2 została wprowadzona na rynek w 2004 roku i obecnie większość świń jest szczepiona. W Hiszpanii, która jest drugim największym producentem świń w Unii Europejskiej, około 80% spośród 24 mln świń szczepi się przeciw PCV2. W Ameryce Północnej odsetek szczepionych świń jest jeszcze wyższy.

Ostatnio nasza grupa badawcza prowadziła badania nad mechanizmami wpływem jaki masowe prowadzenie szczepień może mieć na ewolucję PCV2. Ostatnie publikacje wskazują, że w komercyjnych fermach świń obecnie krążą różne warianty PCV2 (Kekarainen i wsp., 2014). Stwierdzono różnice w profilach zmienności PCV2 w fermach szczepionych i nie szczepionych. Ponadto, wiele ze zmian aminokwasowych były ulokowane w epitopach ważnych dla aktywacji układu odpornościowego, zidentyfikowanych uprzednio w sposób eksperymentalny. W naszych badaniach zastosowaliśmy sekwencjonowanie nowej generacji (NGS) szczepów PCV2 co pozwoliło na wykrycie pewnych wariantów genetycznych. Takie rzadko pojawiające się warianty nie są wykrywalne tradycyjnymi metodami sekwencjonowania lecz mogą odgrywać istotną rolę w infekcji, transmisji, i co najważniejsze w ewolucji wirusa. Siłą NGS jest możliwość uzyskiwani olbrzymich ilości danych. Analiza bioinformatyczna takich danych pozwala na szczegółowe badania populacji wirusa na poziomie kompletnego genomu. Technologia ta była już wykorzystywana w celu lepszego zrozumienia ewolucji wirusów pod wpływem odpowiedzi odpornościowej, oraz oporności na leki (Grad i wsp., 2014; Ortega-Prieto i wsp., 2013; Tsibris i wsp., 2009).

Co sprawia, że PCV2 jest interesującym przedmiotem badań nad ewolucją stymulowaną szczepieniami? Powody te to:

1. Zmienność genetyczna PCV2 wynika z akumulacji mutacji punktowych oraz rekombinacji. Tempo ewolucji PCV2 jest wyższe niż spodziewane dla wirusów DNA (1,2x10−3 podstawień/pozycję/rok), a raczej jest charakterystyczne dla wirusów RNA (Firth i wsp., 2009).

2. Dane historyczne pokazują, że dominujące genotypy PCV2 się zmieniają. Na podstawie zmienności genetycznej genu kapsydu, szczepy PCV2 można podzielić na trzy główne grupy, określane jako genotypy a, b i c (Segalés i wsp., 2008). Globalna zmiana dominującego genotypu PCV2a na PCV2b zbiegła się z pojawieniem się ostrych przypadków choroby, co opisano w wielu regionach świata (Carman i wsp., 2006; Cortey i wsp., 2011; Cheung i wsp., 2007). Chociaż dane te nie potwierdzają, że epidemiczny przebieg choroby był spowodowany zakażeniami PCV2b, taka zbieżność czasowo przestrzenna wskazuje zmiany w prewalencji genotypów są ważnym elementem w ewolucji choroby (Segalés et al., 2013). Nie jest jasne dlaczego doszło do takiej zmiany w obrazie choroby ponieważ nie istnieją wyraźne różnice w zjadliwości szczepów PCV2a i PCV2b (Opriessnig et al., 2008).

Struktura cząstki wirusa PCV2. Kapsyd ma symetrię dwudziestościenną. Trójkątny wycinek odpowiada kapsomerowi płaszcza (prawy dół). Protein Data Bank ID: 3R0R.

3. Ostatnio odkryto nowe warianty PCV2 co zwiększyło zainteresowanie badaniami nad możliwością ewolucji wirusa (Opriessnig i wsp., 2013). Wiadomo, że w Chinach warianty PCV2b są bardziej zjadliwe dla świń (Guo et al., 2012). Być może w populacjach świń krążą jeszcze inne, dotychczas nie poznane genotypy PCV2.

4. Szczepionki przeciw PCV2 są szeroko stosowane w większości krajów produkujących świnie. Żadna z dostępnych szczepionek nie zabezpiecza przed zakażeniem. Szczepione świnie są zabezpieczone przed wystąpieniem choroby mimo, że w większości ferm ulegają zakażeniu PCV2. Takie działanie szczepionek i molekularna charakterystyka PCV2 stwarzają dogodne środowisko selekcji wariantów wirusa in vivo. W szczególnych przypadkach niektóre mutanty mogą ulec rozprzestrzenieniu unikając odporności stymulowanej szczepieniem.

5. Nasze wcześniejsze wyniki wskazują, że populacje PCV2 krążące w fermach są zmienne i ta zmienność jest różna wśród świń w fermach szczepionych i nieszczepionych (Kekarainen et al., 2014).

Mimo, że szczepionki PCV2 wykazują wysoką skuteczność i bardzo dobry zwrot inwestycji (Beach and Meng, 2012), nie powinniśmy zapominać o zmienności i ewolucji wirusa, tak długo jak będzie on występował w populacjach szczepionych świń.