Vaksin Penyakit Mulut dan Kuku SAT2 Diformulasi dengan Montanide ISA 206B dan Ajuvan Saponin Quil-A

Read Also

Penyakit mulut dan kuku (PMK) adalah penyakit vesikular yang sangat menular yang mempengaruhi hewan berkuku terbelah dan tetap menjadi ancaman utama bagi produksi ternak dan industri turunan ternak di seluruh dunia. Di Afrika bagian selatan, pengendalian PMK sangat bergantung pada pemisahan satwa liar dari ternak yang rentan dan vaksinasi ternak di daerah berisiko tinggi yang berdekatan dengan taman nasional. Office International des Epizooties (OIE) menganjurkan sistem zonasi untuk pengendalian PMK di mana wilayah bebas PMK dipisahkan dari area yang terinfeksi (area endemik, taman permainan) oleh zona di mana vaksinasi sapi atau ternak rentan lainnya dan pengawasan terus menerus dipraktekkan. Oleh karena itu, di Afrika Selatan, pengendalian PMK bergantung pada vaksinasi tiga tahunan terhadap sapi yang rentan di daerah berisiko tinggi, di sekitar Taman Nasional Kruger (TNK) dan peternakan hewan buruan yang berdekatan, dengan vaksin profilaksis yang mengandung antigen dari ketiga Southern African Territories (SAT) serotipe; pagar yang memisahkan hewan pada pertemuan satwa liar-ternak; pembatasan pergerakan antar zona dan pengawasan lanjutan untuk memungkinkan deteksi dini PMK.

Pengendalian PMK melalui vaksinasi didasarkan pada inaktivasi kimiawi partikel 146S virus lengkap. Meskipun keberhasilan penggunaan vaksin PMK di Amerika Utara dan Eropa, administrasi vaksin yang efektif di negara berkembang terhambat oleh beberapa faktor termasuk kurangnya menginduksi respon imun protektif yang tahan lama; stabilitas termal yang rendah dari antigen vaksin; penggunaan dua rejim dosis yang diberikan dengan jarak 4-6 minggu dan ketidakmampuan untuk melakukan proteksi silang terhadap beberapa garis keturunan genetik dan antigenik dalam satu serotipe. Akibatnya, vaksinasi booster sering diperlukan, yang mahal, memakan waktu, bergantung pada rantai dingin dan membutuhkan sumber daya manusia untuk mengelola. Selain itu, integritas struktural antigen 146S utuh yang terkandung dalam vaksin dapat mempengaruhi induksi respon imun protektif. Oleh karena itu, vaksin yang lebih stabil dihipotesiskan untuk meningkatkan durasi respons imun protektif pada hewan. Penggunaan pendekatan genetik terbalik dan mutagenesis yang ditargetkan telah menyediakan alat yang berharga untuk manipulasi genetik virus untuk meningkatkan sifat virus seperti adaptasi kultur sel, stabilitas biofisik, dan reaktivitas silang yang diperluas.

Banyak upaya yang ditujukan untuk meningkatkan respon imun melalui penggunaan adjuvant modern. Meskipun berbagai bahan pembantu seperti emulsi minyak, saponin, dan garam mineral untuk penggunaan veteriner tersedia secara luas, kemanjurannya tergantung pada resep formulasi, spesies target, dan rute pemberian. Pemilihan ajuvan yang cocok merupakan faktor penting dalam menentukan kemanjuran vaksin PMK. Bahan pembantu yang paling sering digunakan untuk vaksin PMK inaktif adalah aluminium hidroksida (Al(OH)3; AL) dan bahan pembantu berbasis minyak mineral dengan atau tanpa saponin.

Vaksin yang mengandung AL dan saponin mentah sebagai adjuvant memiliki beberapa kekurangan seperti toksisitas, menyebabkan hemolisis di tempat suntikan dan menginduksi respon antibodi berumur pendek. Quil-A adjuvant, fraksi saponin yang dapat diekstraksi air, kurang toksik, aman digunakan, lebih unggul dalam menginduksi respon imun yang diperantarai sel dan diperantarai antibodi dibandingkan saponin mentah dan mudah diformulasikan. Penggunaan vaksin adjuvant minyak pada sapi dapat meningkatkan durasi kekebalan setidaknya enam bulan, sehingga mengurangi frekuensi vaksinasi. Meskipun vaksin adjuvant minyak memperoleh respon imun yang unggul, dapat menyebabkan efek samping seperti reaksi lokal (lesi) dan pembengkakan di tempat suntikan. Namun demikian, keuntungan vaksin PMK adjuvant Quil-A dan minyak lebih besar daripada adjuvant konvensional, karena vaksin mempertahankan potensinya untuk jangka waktu yang lebih lama setelah penyimpanan pada suhu 4 °C dan menimbulkan respons imun yang baik terlepas dari rute injeksi. Namun, sebagian besar penelitian ajuvan yang dilakukan di masa lalu didasarkan pada saponin mentah, yang beracun, atau eksperimen dilakukan pada spesies selain sapi dan menggunakan antigen FMDV selain serotipe SAT.

Vaksin FMD terkenal karena menimbulkan kekebalan berumur pendek pada sapi di daerah endemik PMK dan memerlukan vaksinasi ulang secara berkala 4-6 bulan untuk memastikan tingkat perlindungan antibodi. Ajuvan modern digunakan untuk meningkatkan efektivitas vaksin penting veteriner. Dalam studi perbandingan adjuvant, vaksin FMD emulsi minyak Montanide ISA 206B menimbulkan kekebalan berumur panjang dan kemanjuran vaksin ditingkatkan dengan penambahan Saponin. Dalam penelitian ini, kami membandingkan dan mengevaluasi kemanjuran dua formulasi ajuvan dalam kombinasi dengan antigen vaksin SAT2 yang distabilkan secara struktural yang dirancang untuk meningkatkan termostabilitas. Kemampuan emulsi minyak ganda (W/O/W) dari Montanide ISA 206B dan vaksin SAT2 adjuvanted Saponin Quil-A untuk memperoleh respon imun protektif pada sapi Nguni diselidiki. Di industri, merupakan praktek umum untuk menambahkan AL dengan adjuvant Saponin untuk formulasi vaksin. Namun, beberapa penelitian menyinggung fakta bahwa struktur fisik antigen vaksin hancur setelah adsorpsi AL. Dalam penelitian ini, ajuvan Quil-A semi-murni digunakan untuk formulasi vaksin sebagai pengganti Saponin mentah beracun. Oleh karena itu, AL tidak ditambahkan ke adjuvant Quil-A untuk melindungi integritas struktural dan termostabilitas dari vaksin antigen yang distabilkan.

Induksi antibodi penetralisir biasanya dianggap sebagai faktor terpenting untuk memberikan kekebalan protektif terhadap FMDV. Jadi, agar ajuvan menjadi efektif, ia harus mampu menghasilkan respons antibodi penetralisir lebih cepat, pada tingkat yang lebih tinggi dan untuk durasi yang lebih lama. Manfaat menggunakan vaksin yang diformulasikan dengan minyak telah terbukti dengan baik, termasuk kemampuan untuk menginduksi respon imun protektif sedini 7 dpv dan menginduksi respon antibodi berumur panjang setidaknya enam bulan setelah vaksinasi. Vaksin adjuvant Montanide ISA 206B lebih efektif dalam memunculkan respon antibodi penetral anti-SAT2/ZIM/7/83 dibandingkan dengan vaksin adjuvant Quil-A Saponin. Antibodi penetralisir pada sapi yang divaksinasi SAT2-Montanide ISA 206B terdapat setidaknya 154 dpv dan untuk 112 dpv pada sapi yang divaksinasi SAT2-Quil-A Saponin. Meskipun tidak ada perbedaan statistik yang diamati dalam menetralkan titer antibodi setelah 84 dpv, hewan yang divaksinasi SAT2-Montanide ISA 206B umumnya memiliki kadar antibodi total yang lebih tinggi dan lebih lama dibandingkan dengan SAT2-Quil-A Saponin yang divaksinasi.

Setelah tantangan intra-dermolingual dengan virus homolog pada 162 dpv, korelasi kuat diamati antara respons antibodi penetralisir dan perlindungan klinis. Perlindungan yang dimediasi oleh vaksin ajuvan Montanide ISA 206B telah lengkap (n = 7), sebagaimana ditentukan oleh tidak adanya lesi umum. Namun, vaksin ajuvan Quil-A Saponin hanya menyebabkan perlindungan parsial (n = 6). Salah satu sapi mengembangkan tanda-tanda klinis dan lesi umum 7-11 dpc, meskipun kurang parah dibandingkan hewan kontrol. Untuk hewan yang dilindungi pada kedua kelompok, perlindungan tidak steril dan virus dan RNA virus dapat dideteksi dalam cairan OP dan tonsil retrofaring 2-9 dpc. Tingkat RNA virus yang rendah (Ct > 30) juga dapat dideteksi bersirkulasi dalam darah. Hasil ini memberikan bukti bahwa dosis vaksin 6-8 g antigen SAT2 yang diinaktivasi BEI yang diberikan dua kali, dengan selang waktu enam minggu, menimbulkan respons imun protektif pada sapi setidaknya selama 5 bulan.

Selain titer antibodi total dan penetralisir, kami mengukur subkelas IgG sebagai penanda perlindungan in vitro. Kami tidak menemukan perbedaan yang signifikan antara rasio IgG1:IgG2 untuk kedua kelompok yang divaksinasi. Kedua kelompok yang divaksinasi menginduksi titer antibodi isotipe anti-FMDV IgG1 yang lebih tinggi dibandingkan dengan respons antibodi IgG2, dan titer IgG1 pada kelompok yang divaksinasi SAT2-Montanide ISA 206B tetap tinggi untuk jangka waktu yang lebih lama. Setelah tantangan, kinetika titer isotipe IgG1 dan IgG2 meningkat dari 4 menjadi 7 dpc. Capozzo dkk. (1997) melaporkan bahwa kemampuan vaksin PMK untuk meningkatkan respons IgG1 yang lebih kuat berkorelasi dengan kemampuan hewan yang divaksinasi untuk dilindungi. Data kami mengkonfirmasi bukti yang diperoleh Scott et al. (2017) mendukung peran isotipe IgG1 dalam pemulihan dan perlindungan ternak dari PMK.

Pentingnya respon imun yang diperantarai sel terhadap infeksi FMDV telah dilaporkan sebelumnya. Akibatnya, peran mengatur limfosit T yang dimediasi sel diukur oleh IFN-γ, yang terutama diproduksi oleh sel yang diaktifkan dalam respons anamnestik. Tingkat IFN-γ yang diukur dari seluruh darah sangat bervariasi; namun, validasi dan pelaksanaan tes didasarkan pada temuan sebelumnya dan dilakukan seperti yang dijelaskan sebelumnya. Secara signifikan (p <0,05) tingkat respons IFN-γ sistemik yang lebih tinggi diperoleh 14 dpv dan memuncak pada 28 dpv pada hewan yang divaksinasi dengan vaksin ajuvan Montanide ISA 206B (8,9 ± 7,4 ng/mL), diikuti oleh SAT2-Quil-A Saponin (6,6 ± 5,6 ng/mL) hewan yang divaksinasi. Respons sel T anamnestik IFN-γ sistemik lebih tinggi pada 84 dpv untuk hewan yang divaksinasi SAT2-Montanide ISA 206B, bahkan ketika respons antibodi total telah menurun. Setelah tantangan, penarikan kembali secara signifikan (p <0,05) tingkat IFN-γ yang lebih tinggi yang diinduksi oleh SAT2-Montanide ISA 206B (5,8 ± 5,6 ng/mL) dibandingkan dengan SAT2-Quil-A Saponin (2,1 ± 5,6 ng/mL) kelompok 9 dpc, diamati. Hewan yang tidak dilindungi dari kelompok Saponin SAT2-Quil-A memiliki titer antibodi penetralisir yang tinggi (>2.1 log10) dan IgG1 tetapi respon IFN-γ sistemik yang rendah pada 9 dpc. Masuk akal untuk menyarankan bahwa kehadiran komponen imunitas yang diperantarai sel berkontribusi pada tingkat perlindungan. Hasil ini menunjukkan bahwa penggunaan antigen SAT2 yang distabilkan secara struktural dengan adjuvant Montanide ISA 206B untuk formulasi vaksin memiliki kemampuan untuk menginduksi tingkat IFN-γ yang lebih besar. Data kami menegaskan pentingnya tanggapan sel T IFN-γ dalam perlindungan yang dimediasi vaksin. Selain itu, temuan juga menunjukkan bahwa jumlah IFN-γ yang dihasilkan pasca-vaksinasi berkorelasi dengan perlindungan terhadap PMK klinis pada hewan yang divaksinasi. Montanide ISA 206B mungkin merupakan aktivator yang lebih baik dari respon imun seluler dan untuk produksi sel memori selama vaksinasi, yang dipanggil kembali setelah tantangan hewan dan dengan demikian memberikan perlindungan in vivo.

Variasi antigenik virus merupakan konsekuensi dari tingkat mutasi virus yang tinggi diikuti oleh seleksi akibat penghindaran respon imun. Perubahan antigenik berkontribusi pada penurunan efikasi vaksin dan keberhasilan program vaksinasi di lapangan. Kami mengukur reaktivitas serum 162 dpv terhadap dua virus SAT2 yang digantikan epitop, vKNPS2aSAT2 dan vKNPS2bSAT2, yang dapat mensimulasikan pelarian kekebalan. Tidak ada perbedaan yang signifikan dalam reaktivitas serum dari hewan yang divaksinasi SAT2-Montanide ISA 206B atau SAT2-Quil-A Saponin terhadap virus vSAT2, vKNPS2aSAT2 atau vKNPS2bSAT2. Hasilnya menunjukkan bahwa kedua respons antibodi yang diinduksi vaksin mampu bereaksi silang secara efisien dan menetralisir virus dengan perubahan asam amino dalam loop yang terpapar secara struktural di kapsid.

 

 

Source:

10.3390/vaccines9090996