Ящур у парнокопытных
Ящур — очень заразное вирусное заболевание парнокопытных животных, и диких, и сельскохозяйственных. Ящур поражает крупный рогатый скот, свиней, овец, коз. У молодых особей заболевание приводит к миокардиту и смерти.
У болезни короткий инкубационный период: у свиней — от 1 до 3 дней, у крупного рогатого скота — 3-4 дня. Болезнь может быстро распространяться, поэтому обычная заболеваемость в популяциях, где есть зараженное животное – около 100%.
Вспышки ящура приводят к убыткам в национальном масштабе. Например, в 2001 году в Нидерландах и Великобритании были забиты миллионы животных, чтобы не допустить эпидемии. По этой же причине, если в стране произошла вспышка ящура, то Всемирная организация здравоохранения животных ограничивает в этой стране торговлю, восприимчивыми к ящуру животными и производными продуктами. В странах, где продукты питания и сельскохозяйственные животные необходимы для натурального сельского хозяйства, вспышки ящура серьезно влияют на продовольственную безопасность.
Высокая заболеваемость, сложный видовой состав заражаемых животных и широкое генетическое разнообразие вируса делают борьбу с ящуром исключительно сложной задачей. Высокая генетическая изменчивость вируса проявляется в семи отдельных серотипах, которые не дают перекрестной иммунной защиты: предыдущая инфекция одним серотипом не обеспечивает защиты от шести других.
Для локализации и устранения вспышек ящура ограничивают передвижения восприимчивых животных, проводят убой инфицированных и контактировавших с ними животных, дезинфекцию помещений, вакцинацию. В основном регулярную вакцинацию проводят в районах, эндемичных по ящуру: Африке, Азии, Южной Америке. Однако в странах, которые признаны свободными от вируса, вакцинацию проводят только в период вспышек заболевания.
Одно из основных препятствий борьбы с заболеванием — срок формирования иммунитета, индуцированного вакциной. На это требуется приблизительно 7 дней. Вирус ящура размножается существенно быстрее. Ему нужно всего 3-4 часа, чтобы начать реплицироваться в зараженной клетке. Поэтому ученые, чтобы дополнить протоколы вакцинации, ищут быстродействующие противовирусные средства для усиления иммунитета животных и подавления размножения вируса.
Использование интерферона — перспективный подход к полной защите домашнего скота от вируса ящура
Ученые из Центра по изучению болезней животных (США) более 20 лет разрабатывают инструменты для искоренения заболевания. В 2018 году исследователи опубликовали обзор накопленных научных знаний о том, как вирус ящура противодействует врожденному иммунитету и подавляет ключевой элемент противовирусной защиты животных — систему интерферона. Именно эффективное противодействие работе интерферонов обеспечивает вирусу окно возможностей для быстрой репликации. Поэтому свои многолетние усилия ученые направили на разработку средств, поддерживающих работу системы интерферона (ИФН).
Еще в 2001 году эта группа ученых в серии лабораторных экспериментов показала, что свиной и бычий интерфероны I типа (ИФН-I) одинаково эффективны в подавлении репликации вируса ящура. Ученые обрабатывали интерфероном культуры клеток почек свиней и крупного рогатого скота, а потом заражали клетки вирусом ящура. В обработанных ИФН клетках количество вирусных белков не увеличивалось даже через 4 часа после обработки.
В 2003 году в клиническом испытании на йоркширских свинках американские исследователи изучили эффективные способы доставки интерферона в клетки организма. Ученые использовали неспособный к размножению аденовирус человека в качестве транспорта для ИФН-I. Внутримышечные инъекции усиливали выработку собственного интерферона у животных уже через 16 часов, а индуцированная противовирусная активность наблюдалась в течение 3-5 дней. Через 24 часа после инъекций ученые заражали свиней вирусом ящура. У животных болезнь не развилась и, более того, у них не вырабатывались антитела. Ученые сделали вывод, что такой способ доставки свиного ИФН позволяет врожденному иммунитету самостоятельно справиться с вирусом без участия адаптивного иммунитета. Ряд последующих исследований этой группы ученых показал, что ИФН-I, доставляемые с помощью аденовируса человека, эффективны против всех серотипов вируса ящура.
В 2014 году ученые оценили эффективность свиного интерферона III типа (ИФН-III) против вируса ящура. Интерфероны III типа вырабатываются преимущественно в эпителии, но задействуют те же противовирусные механизмы, что и ИФН-I. Для доставки ИФН-III в клетки, как и в предыдущем случае, ученые использовали аденовирус человека. Сначала свиньям вводили интерферон, потом прививали от ящура и инфицировали вирусом. В результате было установлено, что такая терапия защищала животных от болезни дозозависимым образом. У 7 из 10 свиней заболевание не развилось. У оставшихся 3 животных на 7 день после заражения наблюдалось замедленное развитие болезни и более легкое ее течение по сравнению с контрольной группой.
В 2020 году эта группа ученых опубликовала обзор биотерапевтических средств на основе интерферона, которые используются для защиты животных от вируса ящура. По мнению ученых, лучшей стратегией по искоренению ящура среди сельскохозяйственных животных было бы комбинированное использование интерферонов и вакцины. Средства интерферона обеспечат немедленное ограничение распространения болезни, а вакцина защитит животных от заражения вирусом ящура на длительный период.
Комбинированное использование интерферона и вакцины от вируса ящура у сельскохозяйственных животных
Исследование в США
В 2016 году ученые из Центра по изучению болезней животных (США) исследовали, как совместное использование интерферона III типа и вакцины от ящура вызывает ранний защитный иммунитет у крупного рогатого скота. Клиническое исследование проводилось на телятах голштинской породы.
Одна группа телят получала только вакцину, вторая группа — только бычий интерферон, третья — и вакцину, и бычий интерферон, четвертая группа была контрольной и получала плацебо. Затем телят заражали вирусом ящура с помощью аэрозоля.
В контрольной группе клинические признаки заболевания появились через 3 дня. У группы, получавшей только бычий интерферон, признаки заболевания появились позже, чем в контрольной группе — через 5 дней. В группе, получавшей только вакцину, у одного животного развилась легкая форма заболевания. В группе, получавшей и вакцину, и бычий интерферон, не было клинических признаков заболевания на протяжении всего эксперимента, вирус ящура не определялся ни в крови, ни в выделениях из носа, также у животных не обнаруживались антитела к вирусу.
Американские ученые отмечают, что комбинированное использование бычьего интерферона и вакцины от ящура обеспечивает лучшую защиту телят голштинской породы, чем только вакцина.
Исследование в Южной Корее
В 2017 году ученые из Центра исследования вакцины против ящура (Южная Корея) опубликовали аналогичные, но чуть менее впечатляющие результаты своего клинического исследования на свиньях. Корейские ученые, также как их американские коллеги, использовали аденовирус человека для доставки интерферона.
С биотехнологической точки зрения, корейское исследование было более сложным — в аденовирус были встроены гены сразу двух типов интерферона. Таким решением ученые стремились стимулировать разные иммунные реакции: ИФН-I активирует клетки, которые непосредственно борются с вирусом, а ИФН-II участвует в иммунной регуляции.
Сначала животным подкожно вводили вакцину и препарат свиного интерферона, а затем заражали вирусом ящура. В результате 5 из 6 свиней остались здоровыми по клиническим признакам, но одно животное заболело на второй день. В группе животных, которые получали только вакцину, стойкий иммунитет к болезни развился через 7 дней. Ученые считают, что комбинация вакцины против ящура и одновременное использование свиного ИФН-I и ИФН-II обеспечило животным сначала быстродействующую, а потом постоянную защиту от вируса.
Это исследование опиралось на предыдущие результаты работы корейских ученых. В 2003 году аденовирус человека с генами свиного ИФН-I и ИФН-II показал высокую противовирусную активность при защите клеток свиной почки от вируса ящура.
Выводы
За последние 20 лет был достигнут значительный прогресс в разработке биотерапевтических средств на основе интерферона для борьбы с ящуром. Использование аденовируса человека в качестве средства доставки интерферона позволило повысить противовирусное действие ИФН и усилить эффект вакцины.
Стратегии, изученные в клинических экспериментах, кажутся идеальными для применения в эндемичных районах. Однако ученые отмечают, что следует тщательно подбирать терапевтические дозы и типы интерферона для каждого вида животных.
Первоисточник
Use of IFN-Based Biotherapeutics to Harness the Host Against Foot-And-Mouth Disease
