Formulação e administração de vacinas para Influenza A em suínos e sua associação com o aumento da doença respiratória

Abstract

Vacinas inativadas de vírus inteiro (WIV) são amplamente utilizadas para o controle de influenza A em suínos (SIV) nos Estados Unidos e Europa e conferem proteção contra cepas homólogas à vacina reduzindo a doença clínica. Porém, a proteção da WIV pode ser limitada contra um desafio heterólogo. O aumento da doença respiratória associado à vacina (VAERD) foi descrito em suínos vacinados com uma WIV contendo uma cepa δ1-cluster-H1N2 e desafiado com uma cepa heteróloga contendo a mesma hemaglutinina, H1N1pdm09. Nesse contexto, os suínos apresentaram pneumonia severa com aumento das lesões pulmonares associado ao uso da WIV. No primeiro manuscrito foi avaliado se a formulação da WIV, o tempo entre o reforço vacinal e o desafio, e a idade de vacinação tinham impacto em VAERD. Suínos foram vacinados com duas vacinas bivalentes, WIV-δ1H1N2/H3N2 (MN08-TX98) ou WIV-δ1H1N2/H1N1pdm09 (MN08-CA09), administradas em duas doses com intervalo de três semanas, e desfiados com H1N1pdm09, três semanas após o reforço. Além disso, dois grupos foram vacinados com uma WIV-δ1H1N2 (MN08) e desafiados três ou seis semanas após o reforço. Em um estudo subsequente, dois grupos vacinados com uma WIV-δ1H1N2 com duas doses da vacina em diferentes idades: a primeira dose com 4 ou 9 semanas de idade e o reforço com 7 ou 12 semanas de idade. E um grupo vacinado com uma vacina viva atenuada de influenza (LAIV). Os animais foram desafiados com H1N1pdm09 às 15 semanas de idade. Com exceção dos grupos MN08-CA09, LAIV e controles, todos os grupos WIV apresentaram lesões pulmonares consistentes com VAERD. Nenhum grupo induziu anticorpos neutralizantes para o H1N1pdm09, exceto MN08-CA09. No entanto, grupos vacinados com a WIV-MN08 em diferentes idades induziram anticorpos IgG não-neutralizantes com reatividade cruzada com o H1N1pdm09 no soro e no pulmão, comparado com LAIV e controles. Esses dados sugerem que a idade da primeira dose da vacina, a formulação com a vacina bivalente MN08-TX98 e o desafio seis semanas após o reforço vacinal, não preveniram o desenvolvimento de VAERD. Em contraste, a vacinação com a LAIV demonstrou proteção até oito semanas após reforço. No segundo manuscrito foi avaliado o impacto dos adjuvantes na formulação da WIV no modelo de VAERD. Cinco grupos foram vacinados com WIV-δ1H1N2 formuladas com diferentes adjuvantes comerciais: óleo em água 1 (OW1), OW2, nano-emulsão (NE), gel polímero (GP) e partículas imuno-estimulantes aquosa (IMP). O protocolo vacinal/desafio foi utilizado com três semanas de intervalo entre as doses. Os grupos vacinados com WIV-OW apresentaram lesões macroscópicas nos pulmões consistentes com VAERD comparado com WIV-NE, WIV-GP e controles. Nenhum dos grupos induziu anticorpos neutralizantes contra o vírus do desafio (H1N1pdm09). Similarmente, os grupos WIV-OW, WIV-NE e WIV-GP induziram anticorpos não neutralizantes IgG de reatividade cruzada contra o H1N1pdm09 no soro e pulmão. Apesar dos anticorpos não neutralizantes com reatividade cruzada nos grupos WIV-NE e WIV-GP, não apresentaram lesões pulmonares tão severas como os grupos OW. Além disso, os adjuvantes tiveram um papel significativo na imunogenicidade da WIV e no desenvolvimento de VAERD.

Whole inactivated virus (WIV) vaccines reduce clinical disease against homologous influenza A virus (IAV) infection and are widely used in swine; however, WIV has been associated with vaccine-associated enhanced respiratory disease (VAERD) when challenged with heterologous IAV of the same hemagglutinin subtype. Here, we evaluated the impact of age at vaccination and timing between vaccination and challenge on development of VAERD using a model with a human-like 1δ cluster swine MN08 H1N2 as the vaccine component and pandemic H1N1 (H1N1pdm09) virus as the challenge strain. Pigs were vaccinated with bivalent WIV vaccine containing H1N2-MN08/H3N2-TX98 or H1N2-MN08/H1N1pdm09-CA09. All groups were challenged with H1N1pdm09 at 3 weeks post-boost (wpb). In addition, a monovalent WIV MN08 H1N2 group was challenged at 6 wpb to determine if time post-vaccination played a role on VAERD. In a follow up study, we compared the time of first WIV vaccination (4 or 9 weeks of age) and the boost three weeks later (7 or 12 weeks of age) to determine if age at first vaccination or if 8 weeks duration between vaccination and challenge impacted VAERD. A live-attenuated influenza virus (LAIV) vaccine administered at 4 and 7 weeks of age was also included. Pigs from study 2 were challenged with H1N1pdm09 at 15 weeks of age. All mismatched WIV groups had significantly higher macroscopic and microscopic lung lesions compared with LAIV, bivalent MN08-CA09 and non-vaccinated challenge controls. These data suggest that the age of first vaccination or length of time between booster dose and subsequent challenge do not alter the development VAERD in WIV vaccinated pigs. In the second paper, we evaluated the impact of adjuvant in WIV vaccine on VAERD-affected pigs. Pigs were vaccinated with WIV containing swine MN08/H1N2 that were formulated with five different commercially available adjuvants: OW1, OW2, nano-emulsion (NE), gel polymer (GP), and aqueous immunostimulating particulate (IMP). Pigs were vaccinated with 2 doses, 3 weeks apart, by the intramuscular (WIV-OW1, -OW2, -NE, and -GP) or intranasal (WIV-IMP) routes. Non-vaccinated and challenged pigs (NV/C) and non-vaccinated, non-challenged pigs (NV/NC) were included as controls. Following challenge with H1N1pdm09, WIV-OW1 and WIV-OW2 groups had significantly higher percentages of macroscopic lung lesions consistent with VAERD compared to the NV/C controls, and in contrast to WIV-NE, WIV-GP and WIV-IMP. Prior to challenge, WIV-OW, NE and GP groups had the hemagglutination inhibition antibody (HI) titers to the vaccine strain compared with controls. The WIV-IMP group had HI mean titers below the positive cut-off, with no response to any immune parameter measured, so it could not be implicated or excluded in the VAERD model. None of the groups had cross-reactive HI antibodies against the H1N1pdm09. WIV-OW groups had significantly higher levels of IgG antibody in serum against homologous and heterologous virus; however, the WIV-NE and WIV-GP groups also had serum IgG antibody against both viruses, so presence of total virus IgG alone did not explain the different VAERD outcomes. Adjuvant played a significant role in WIV immunogenicity and in VAERD; however the mechanism requires further investigation.