一个新的动物疫苗接种战略提出了解决流行病学的人畜共患的溢出问题。Pathobiological科学家正在探索在人群中的传播传染性疫苗的可能性,就像他们的目标病原体。

动物传染病的病原体是源自动物的疾病。这些有可能传染给人类的疾病,或已经这么做了。导致COVID-19 SARS-CoV-2,病毒,只有一个最近的疾病引起的人畜共患溢出。传染病专家意识到许多动物种群,如蝙蝠——这可以作为水库人畜共患病毒。接种疫苗的动物个体只有一个许多策略来减缓这些病原体的传播。

动物接种疫苗,以防止疾病传播

“非典,即,埃博拉,尼帕病毒和沙粒病毒感染零星数组溢出到人类,通常只包含由于他们贫穷的传播在人类宿主,加上强烈的公共卫生控制工作的早期阶段,一个新兴的流行,“说斯科特Nuismer和詹姆斯牛计算生物学,爱达荷州大学的教授。Nuismer、牛和他们的研究小组进行了广泛传播建模的病毒和疫苗。

阻止这些疾病传染给人类之前将导致显著降低人员伤亡和经济损失的流行病。目前有两个主要控制人畜共患病原菌的方法才能对人类传播疾病:病扑杀动物种群,并接种脆弱的动物种群通过捕获和释放程序或分发vaccine-laced鱼饵。这两种方法都有其缺点,尤其是当问题的动物种群快速周转或在难以到达的位置。传播的疫苗会显著减少接种动物所需的工作量。

减毒或重组疫苗

病毒学家正在看两种类型的疫苗作为潜在的候选人传播疫苗程序:减毒和重组载体疫苗。²

减毒活疫苗疫苗是由一个弱化版的致病病毒,可以复制没有引起疾病。病毒增长率降低通过基因操纵。然而,随着Nuismer和牛指出,毒力和传播能力通常是联系在一起。这意味着减毒疫苗,太弱导致疾病也可能无法传播到其他主机。

重组载体疫苗使用良性病毒,部分病原体的基因组已插入。良性的向量的选择取决于很多因素,包括自己的传输速度和是否已经出现在目标物种。免疫向量或病原体将减缓传播的疫苗。转基因插入必须具有免疫原性属性,但也必须足够稳定生存通过自我复制。

一项新兴技术

可转让的疫苗有风险,类似于当前活动vaccine-laced鱼饵,因此很容易被理解。

传播的疫苗,另一方面,是一种新兴技术,需要进一步的风险评估。这样一个风险是,复制允许增加更多的减毒疫苗的进化机会回到毒性。在传输过程中进化变化是不可避免的,因为疫苗有复制的方式传播。减毒病毒削弱由于几个核苷酸替换的遗传密码。这些病毒复制后可能恢复野生型毒力变异撤销这些基因变化。这是报道口服脊髓灰质炎疫苗的人群与脊髓灰质炎病毒免疫力低,导致爆发。³由于恢复回到野生型病原体的风险,Nuismer和牛建议减毒疫苗可能是最好的用于打击不感染人类的病原体:“发展安全但高度传染性的减毒疫苗可能是一个挑战。”

重组疫苗可以减轻这种毒性的风险,因为进化突变可能导致恢复到原始的良性病毒的疫苗。然而,这意味着他们也可能失去作为疫苗的能力。增加病原体抗原插入到向量的数量的基因组可能有助于增加疫苗的生命周期。

“重组疫苗是先天的最有前途的方法传播疫苗,”说Nuismer和牛。然而,他们指出,如果重组疫苗使用一种新的向量避免免疫已经出现在一个人口,仍然有一个进化成一种病原体的风险。

教授Jorge奥索里奥同意,一般来说,重组疫苗比减毒疫苗安全。奥索里奥是一个威斯康辛大学pathobiological科学系的教授在兽医学院,与疫苗开发的经验对许多不同的新发传染病。他更喜欢使用可转让的疫苗,因为天生的风险传播的疫苗。“的一个最重要方面的疫苗是保持安全,”他说。有可能病毒用于创建这些疫苗可能会蔓延到人口或物种在目标人群,包括人类。

Nuismer和牛描述潜在的方法来减轻这些风险,除了使用重组载体疫苗。种特异的向量的使用可以减少的机会,这些病毒将会在目标人群传播。疫苗设计可能包括自律机制,保持足够低的病毒传播最终会自动灭火。种特异的疫苗的测试将执行相关储层物种,来确定跨物种溢出的可能性和有效性。

有前途的计算模型

2001年,一个成功的重组疫苗的试验兔出血病野生兔子在一个孤立的人口报道在《疫苗。⁴兔子有一半的人口被注射疫苗之前释放。一个月后,未经变质处理的一半的人口被发现通过传播的疫苗接种。1994年,类似的方法提出了在澳大利亚消毒野生哺乳动物种群。⁵

尽管这些早期的测试,有效传播的疫苗仍基本理论。大多数关于这一主题的论文计算,描述有前途的数学模型表明传播疫苗可成功地用于人畜共患疾病控制。数学模型的局限性,需要在实验室和现场测试,检查论文解释。这些模型对向量做几个假设传播性和疫苗感染,只能测试在活的有机体内。理想的疫苗载体需要感染宿主,尽管现有的潜在存在感染或免疫。

最初的发展传播疫苗是最有效针对著名的动物传染病的病原体,如狂犬病。Nuismer和牛指出,狂犬病是一个很好的目标开始,因为它已经有一个野生动物疫苗只需要self-disseminating。然而,通过这种方法来有效地消除狂犬病疫苗需要一个不同的目标每个水库的物种。

奥索里奥的小组目前正在开发一个可转让的狂犬病疫苗,这将被应用到蝙蝠的胶状的物质。该组织建议这方法白鼻综合症和测试理论使用荧光生物标记同年。^6,7狂犬病疫苗试验的方法和结果将在以后的文章中,描述了奥索里奥说。

人类应用程序是不可能的

一些人类疫苗生活已经有遗传性,奥索里奥说。这可以发生在接种导致减毒病毒存在于粘膜膜,如鼻腔喷雾流感疫苗。然而,他警告说,还是有太多的风险传播性是一个理想的野生动物疫苗质量。事件,如脊髓灰质炎疫苗恢复野生型毒力激发小心风险评估。

疫苗研究人员似乎一致认为,传播疫苗,至少在最初的应用程序中,应该针对动物种群。识别高风险病原体之前出现将是理想的,但这是很难做到可靠,即使在野生动物监测和病毒特征。因此,传播的疫苗将是最有效的在构建在先前的研究在著名的人畜共患病毒。

储层物种的生物信息将帮助科学家选择接种疫苗的理想时机和个体动物可能会传播最远的疫苗。疫苗开发人员还需要决定传播和转移之间的疫苗,和设计向量的最小风险和最大效率。“我们的研究结果表明,弱的耐久性传播疫苗往往是限制竞争强烈传染性的病原体而疫苗受到进化的稳定,”说门外汉,分娩和Nuismer。

Nuismer和牛添加这个向量的选择是至关重要的。“理想向量会大,插入基因组宽容,拥有变异率低,并且不会过分限制重要的流行病学和进化参数之间的取舍。“一个最近纸Nuismer的集团的评估可能使用betaherpesviruses作为重组疫苗的向量。⁸这些病毒候选疫苗载体好”由于其广泛的分类组储层分布在重要物种,物种特异性高,和温和的或无法觉察的毒性在大多数天然水库”。

广泛的研究将需要实现成功传播的疫苗。“重组的成功应用传播疫苗可能会要求-至少-效果的考虑,传播率,抗原冗余,和变异率,“说Nuismer和牛。

引用:

1。Nuismer SL,公牛JJ。Self-disseminating疫苗压制人畜共患病。Nat生态另一个星球。2020;4 (9):1168 - 1173。doi:10.1038 / s41559 - 020 - 1254 - y。

2。门外汉数控,分娩时BM, Nuismer SL。设计传染性病毒疫苗进化的健壮性和效率最大化。病毒进化。2021;7 (1)。doi:10.1093 / ve / veab002。

3所示。Famulare M, Chang年代,ib J, et al .沙宾疫苗降级领域:在尼日利亚sabin-Like脊髓灰质炎病毒分离株的综合分析。Sandri-Goldin RM,艾德。病毒学杂志。2016,90 (1):317 - 331。doi:10.1128 / jvi.01532-15。

4所示。托雷斯JM,桑切斯C, Ramı́资源文件格式,et al .传染性重组疫苗的第一个字段试验多发粘液瘤病和兔子出血性疾病。疫苗。2001;19 (31):4536 - 4543。doi:10.1016 / s0264 - 410 x (01) 00184 - 0。

5。Tyndale-Biscoe c Virus-vectored immunocontraception的野生哺乳动物。天线转换开关Fertil Dev。1994;6 (3):281。doi:10.1071 / rd9940281。

6。Rocke TE, Kingstad-Bakke B,尹浩然,伍斯里奇。Virally-vectored候选疫苗对抗白鼻综合症在小棕蝙蝠诱导抗真菌免疫反应(鼠耳蝠lucifugus)。Sci代表。2019;9 (1)。doi:10.1038 / s41598 - 019 - 43210 - w。

7所示。公里,他Rocke TE,奥索里奥我,et al .荧光生物标记证明涂抹疫苗来控制疾病传播的前景在野生蝙蝠。Nat生态另一个星球。2019;3 (12):1697 - 1704。doi:10.1038 / s41559 - 019 - 1032 - x。

8。V戈尔曼arrelman TJ Remien CH, Basinski AJ,年代,红木,Nuismer SL。量化betaherpesvirus-vectored传播疫苗的有效性。《美国国家科学院学报》上。2022年,119 (4):e2108610119。doi:10.1073 / pnas.2108610119。