0
Szczepionki dla przemysłu hodowlanego
Szczepionki są stosowane w celu zapobiegania rozprzestrzenianiu się chorób wywołanych przez mikroorganizmy. Skuteczne szczepionki zapobiegają chorobom u poszczególnych osobników, a także przenoszenia bakterii i wirusów w obrębie stada. Dzięki ograniczeniu przenoszenia bakterii poprzez zmniejszone wydalanie, istnieje mniejsze zapotrzebowanie na antybiotyki i mniejsze prawdopodobieństwo, że bakterie staną się na nie odporne. Szczepionki są ważną alternatywą dla antybiotyków, i są one niezbędne do utrzymania zdrowych świń i rentownej hodowli.
Drogi immunizacji
Szczepionki są tradycyjnie wstrzykiwane w mięsień, ale w przypadku zwierząt gospodarskich metoda domięśniowa może być pracochłonna dla pracowników, stresująca dla zwierząt i może stanowić zagrożenie dla bezpieczeństwa ze względu na złamane igły i przypadkowe zakłucia. Potrzebne są alternatywne strategie szczepień, które można łatwo dostosować do programów masowych szczepień, takie jak szczepionki doustne w wodzie lub paszy. Trudno jest jednak śledzić, ile szczepionki otrzymało każde zwierzę w kojcu, jeśli podano ją w paszy lub wodzie.
Alternatywna strategia szczepienia (domacicznie)
Aby skuteczna strategia szczepień mogła być stosowana przez przemysł trzody chlewnej, szczepionki muszą chronić przed chorobą, ale muszą być również łatwe do podania i włączone do obecnych praktyk hodowlanych. Nasz zespół, kierowany przez dr Heather Wilson, poszukuje obecnie sposobów na włączenie szczepionek do programu hodowlanego loch/ loszek. Sztuczne zapłodnienie (AI) jest normalną częścią hodowli świń w ponad 90% branży, co sprawia, że macica może być łatwo osiągalnym narządem uwzględnianym w szczepieniach. Kiedy loszki/maciory wchodzą w okres rui, występuje odruch tolerancji, co oznacza, że stoją sztywno przez krótki okres czasu, co czyni podawanie szczepionek bezpiecznymi. Badamy, czy szczepionki podawane bezpośrednio do worka z nasieniem podczas inseminacji mogą prowadzić do skutecznej odpowiedzi immunologicznej bez wpływu na funkcje nasienia i płodność.
Opracowanie szczepionki domacicznej
Nasz zespół przeprowadził wiele eksperymentów z wykorzystaniem loch hodowlanych. W jednym z pierwszych eksperymentów wzięliśmy lochy, które otrzymały już domięśniową komercyjną szczepionkę przeciwko parwowirusowi świń (PPV) w poprzednim cyklu ciążowym. Następnie podaliśmy szczepionkę PPV do worka z nasieniem bezpośrednio przed standardowym AI. Lochy, które otrzymały szczepionkę wewnątrzmaciczną wykazały wzrost poziomu przeciwciał we krwi, co wskazuje, że macica może być potencjalnym miejscem szczepienia (Hamonic et. al 2020).
W kolejnych doświadczeniach loszki otrzymały w nasieniu szczepionkę przeciwko wirusowi epidemicznej biegunki świń (PEDV) jako pierwszą dawkę szczepienia (nigdy nie były szczepione ani narażone na PEDV). Szczepienie wewnątrzmaciczne przeprowadziliśmy w 3 różnych cyklach rujowych (w 2. i 3. ruju loszki otrzymały dawki nasienia inaktywowanego termicznie + szczepionkę. W 4. cyklu rujowym otrzymały normalną dawkę nasienia + szczepionkę; szczepionkę dodawano tylko do pierwszej dawki nasienia w każdym cyklu). Loszki szczepione wewnątrzmacicznie miały istotnie podwyższony poziom przeciwciał przeciwko PEDV w surowicy, tkance macicy i siarze. Ponadto, liczba urodzonych prosiąt, ich waga przy urodzeniu i kinetyka wzrostu przez kilka tygodni były porównywalne z prosiętami urodzonymi przez loszki kontrolne. Te wstępne wyniki sugerują, że wewnątrzmaciczna immunizacja może nie wpływać na płodność, zdrowie prosiąt lub kinetykę wzrostu, z których wszystkie są krytycznymi kamieniami milowymi dla rozwoju tej nowej drogi immunizacji. W przypadku zakażenia PEDV zaobserwowaliśmy, że prosięta urodzone przez loszki szczepione wewnątrzmacicznie wykazywały pewną bierną ochronę przed zakażeniem PEDV od swoich matek, ale miano przeciwciał neutralizujących w siarze nie było wystarczająco wysokie, aby w pełni chronić je przed chorobą. Zbadaliśmy również możliwość podania szczepionki bez nasienia loszkom w czasie pierwszej rui. Mimo, że to podejście wykazało, że droga ta jest nadal skuteczna, nie sądzimy, że zostanie ona łatwo przyjęta, ponieważ wymaga więcej pracy w chlewni (Choudhary i in. 2021). Podawanie szczepionki z nasieniem podczas inseminacji będzie znacznie bardziej atrakcyjne dla producentów.
Aby jeszcze bardziej zwiększyć skuteczność szczepionki i zmaksymalizować ochronę bierną, udoskonalamy skład szczepionki, stosując nanocząstki, które enkapsulują antygen szczepionkowy i adiuwanty razem. Takie podejście pozwala nam umieścić silniejsze adiuwanty w nanocząstce, aby wzmocnić odpowiedź immunologiczną bez negatywnego wpływu na nasienie. Używamy nanocząstek PLGA (Poly (lactic-co-glycolic acid)), ponieważ są one jedną z najbardziej skutecznych biodegradowalnych nanocząstek i US FDA zatwierdza je w systemach dostarczania leków.
Sugerowany mechanizm wchłaniania szczepionki w macicy
Nie jest jasne, w jaki sposób macica działa jako miejsce indukcji immunologicznej, ponieważ nie ma tam oczywistych wyspecjalizowanych organów immunologicznych (jak np. kępki Peyera, które są obecne w jelicie). Jednakże, istnieje naturalny wzrost przejścia komórek odpornościowych z krwi do macicy w czasie rui i po AI z nasieniem. Te komórki odpornościowe pozbywają się wszelkich zanieczyszczeń i martwych plemników. Szczepienie wewnątrzmaciczne może wykorzystać tę naturalną odpowiedź immunologiczną na krycie. Badamy, czy komórki odpornościowe pozostają w macicy, aby wytworzyć odpowiedź immunologiczną, czy też te komórki odpornościowe lub szczepionka migrują do okolicznych węzłów chłonnych.
Ustalenie, jak macica działa jako miejsce szczepienia, może pozwolić nam na udoskonalenie naszych szczepionek.
Nasz zespół udowadnia, że szczepienie wewnątrzmaciczne jest nowatorskie, wydaje się być bezpieczne i przyjazne dla zwierząt i może być łatwo włączone do obecnych praktyk hodowli zwierząt. Nasze przyszłe eksperymenty obejmują określenie, czy wewnątrzmaciczna immunizacja może chronić przed krytycznymi chorobami reprodukcyjnymi, takimi jak wirus PRRS u dorosłych loch i loszek, a także chronić prosięta ssące przed ważnymi chorobami noworodków spowodowanymi rotawirusem, Escherichia coli, Streptococcus suis, itp. poprzez odporność bierną nabywaną z siarą.
