Современное состояние генно-инженерных вакцин в свиноводстве (обзор)
Автор: Чернышев Р.С., Шотин А.Р., Иголкин А.С., Морозова Е.О., Роменская Д.В., Спрыгин А.В., Мазлум А.
Журнал: Сельскохозяйственная биология @agrobiology
Рубрика: Обзоры, проблемы
Статья в выпуске: 2 т.60, 2025 года.
Бесплатный доступ
В связи с высокими темпами развития свиноводства как в Российской Федерации, так и за рубежом ветеринарная отрасль нуждается в наличии безопасных вакцин для профилактики экономически значимых болезней свиней. Ряд недостатков живых и инактивированных вакцин, обсуждаемых в этом обзоре, дают предпосылки для разработки и внедрения генно-инженерных вакцин. Их подразделяют на две большие группы: лабораторно-аттенуированные вакцины, полученные путем модификации генома возбудителя, и рекомбинантные вакцины. К последним относят субъединичные вакцины на основе рекомбинантных белков, а также векторные, ДНК- и РНК-вакцины. Описаны возможные способы модификации генома вирусов методом гомологичной рекомбинации, использования мегануклеаз, «цинковых пальцев» (ZFNs), эффекторных нуклеаз, подобных активаторам транскрипции (TALENs), и технологии CRISPR/Cas9 (S.H. Khan, 2019; M. Fabricci с соавт., 2020; A. Mazloum c соавт., 2023). Экспрессия рекомбинантных белков становится возможной в различных системах: бактериальной, продуцентом в которой выступают апатогенные штаммы Escherichia coli , бакуловирусной, синтезирующей белки в культурах клеток насекомых, дрожжевой с использованием Saccharomyces cerevisiae и Pichia pastoris (M. Karbalaei с соавт., 2020). Внедрение векторных вакцин на основе гетерологичных вирусов (аденовируса человека 5, авирулентных герпесвирусов и др.) поможет решить проблему формирования местного и клеточного иммунного ответа к возбудителям болезней (J.L. Palgen с соавт., 2021). Главным лимитирующим фактором использования ДНК- и РНК-вакцин является отсутствие высокоэффективного способа доставки генетического материала в клетки-мишени (T. Lee с соавт., 2022). При всех достоинствах генно-инженерных вакцин их разработка, производство и внедрение в ветеринарную практику ограничены вследствие дороговизны изготовления, зачастую недостаточных аффинности и авидности вируснейтрализующих антител, низких титров антител, неполной протекции животных при контрольном заражении. Несмотря на недостатки, разработка и регистрация генно-инженерных вакцин против инфекционных болезней свиней в мире продолжается. Так, в обзоре приводятся и обсуждаются существующие разработки и зарегистрированные вакцины против африканской чумы свиней (M.V. Borca с соавт., 2020), болезни Ауески (X. Liang с соавт., 2016), классической чумы свиней (S. Blome с соавт., 2017), парвовирусной (B. Garcia-Morante с соавт., 2020), коронавирусных (X. Yuan с соавт., 2015) и цирковирусной (C. Park с соавт., 2017) инфекций свиней, репродуктивно-респираторного синдрома свиней (J. Cui с соавт., 2020). Сделаны выводы, что генетически модифицированные вирусы с делецией генов, кодирующих факторы вирулентности, наиболее перспективны для профилактики африканской чумы свиней, болезни Ауески и репродуктивно-респираторного синдрома свиней. Субъединичные вакцины обеспечивают напряженный иммунитет против парвовирусной и цирковирусной инфекций свиней. В свою очередь, возможности векторных вакцин наиболее реализуются при борьбе с классической чумой свиней и коронавирусными инфекциями. Кроме того, прикладное значение генно-инженерных вакцин заключается и в формировании группового иммунитета свинопоголовья к инфекционным болезням вирусной этиологии, и в реализации стратегии дифференциации инфицированных от вакцинированных животных (DIVA).
Генная инженерия, субъединичные вакцины, векторные вакцины, днк-вакцины, африканская чума свиней, классическая чума свиней, болезнь ауески, цирковирусы свиней, коронавирусы свиней, репродуктивно-респираторный синдром свиней, парвовирус свиней, diva-стратегия
Короткий адрес: https://sciup.org/142245108
IDR: 142245108 | УДК: 636.4:619:578:615.371:577.2 | DOI: 10.15389/agrobiology.2025.2.245rus
Advancements and challenges in porcine genetically engineered vaccines (review)
Due to the high rate of development of the pig breeding industry both in the Russian Federation and abroad, the veterinary industry requires vaccines are safe for humans and the environment. A number of limitations of live midified and inactivated vaccines, discussed in the review, give advantage to the development and implementation of genetically engineered vaccines. They are divided into two large groups: laboratory-attenuated vaccines obtained by modifying the genome of the pathogen, and recombinant vaccines. The latter include subunit vaccines based on recombinant proteins, as well as live vector, DNA, and RNA vaccines. Possible ways of modifying the genome of viruses by homologous recombination, using meganucleases, "zinc fingers" (ZFNs), transcription activator-like effector nucleases (TALENs), and CRISPR/Cas9 technology are described (S.H. Khan, 2019; Fabricci M. et al., 2020; Mazloum A. c et al., 2023). The expression of recombinant proteins is becoming possible in various systems: bacterial, produced by Escherichia coli , baculovirus, synthesizing proteins in insect cell cultures, yeast using Saccharomyces cerevisiae and Pichia pastoris (M. Karbalaei et al., 2020). The introduction of vector-based vaccines based on heterologous viruses (human adenovirus 5, avirulent herpesviruses, etc.) will help solve the problem of local and cell-mediated immunity to pathogens (J.L. Palgen et al., 2021). The main limiting factor in the use of DNA and RNA vaccines is the lack of a highly efficient method of delivering genetic material to target cells (T. Lee et al., 2022). Despite all the advantages of genetically engineered vaccines, their development, production and introduction into veterinary practice are limited due to the high cost, insufficient affinity and avidity of virus neutralizing antibodies, low antibody titer, and incomplete protection of animals during challenging. Despite the shortcomings, the development and registration of genetically engineered vaccines against infectious diseases of pigs in the world continues. Thus, the review presents and discusses existing developments and registered vaccines against African swine fever (M.V. Borca et al., 2020), pseudorabies (X. Liang et al., 2016), classical swine fever (S. Blome et al., 2017), porcine parvovirus (B. Garcia-Morante et al., 2020), coronavirus (X. Yuan et al., 2015) and circovirus (C. Park et al., 2017), porcine reproductive and respiratory syndrome (J. Cui et al., 2020). It is concluded that genetically modified viruses with a deficiency of genes encoding virulence factors are the most promising for the prevention of African swine fever, pseudorabies and porcine reproductive and respiratory syndrome. Subunit vaccines provide enhanced immunity against porcine parvovirus and circovirus. In turn, the possibilities of vector vaccines are most feasible in the fight against classical swine fever and porcine coronaviruses. In addition, the importance of genetically engineered vaccines lies in the formation of group immunity of swine populations to infectious diseases of viral etiology, and in the implementation of a strategy for differentiating infected from vaccinated animals (DIVA).
