Generazione e caratterizzazione di un vettore basato su BoHV-4 che veicola la glicoproteina di superficie del virus Ebola

Abstract

Il virus dell’Ebola (EBOV) è un patogeno di categoria A, membro della famiglia Filoviridae, responsabile di una malattia emorragica molto grave, spesso ad esito letale che colpisce l’uomo e la scimmia. Negli anni intercorsi fra il 1976 ed oggi, si sono verificate numerose epidemie della malattia in Africa occidentale. Il gran numero di casi e l’elevato tasso di mortalità, unitamente alla mancanza di trattamenti approvati, hanno creato la necessità di una nuova terapia e, ancor più, di un vaccino protettivo. Inoltre, uno dei limiti principali di lavorare con un virus come l’EBOV è la necessità di operare in strutture di contenimento molto costose. Lo scopo del presente lavoro è stato quello di esplorare una nuova strategia basata sull’utilizzo di Bovine Herpesvirus 4 (BoHV-4) come vettore virale a fini vaccinali. BoHV-4 è un Gammaherpesvirus caratterizzato da una bassa patogenicità e un ampio spettro d’ospite, sia in vitro che in vivo; inoltre, esso non sembra avere nessun potenziale oncogenico. Il genoma di BoHV-4 è stato clonato come Cromosoma Artificiale Batterico (BAC) e mostra, quindi, la potenzialità di trasportare geni codificanti antigeni di patogeni differenti; lo stesso ad oggi è stato già testato su diversi modelli animali, mostrando una buona attivazione della risposta immunitaria. Nel nostro studio è stato generato un gene sintetico, syEBOVgD106, codificante per la glicoproteina immunodominante (GP) di EBOV, ed è stato inserito mediante ricombinazione omologa all’interno del BAC di BoHV-4. Il BAC è stato in seguito trasfettato in cellule permissive per la ricostituzione del virus. Nelle cellule infettate con BoHV-4-syEBOVgD106ΔTK l’EBOV GP è stata abbondantemente espressa senza evidenti cambiamenti nella cinetica di replicazione virale. Negli esperimenti realizzati in vivo, mediante inoculo del virus in un modello animale come la capra, è stata confermata la stimolazione di una buona risposta anticorpale attraverso un test ELISA. Le capre immunizzate con BoHV-4-syEBOVgD106ΔTK hanno prodotto alti titoli di anticorpi anti-EBOV GP, conferendo una risposta immunitaria di tipo umorale rilevabile persino oltre sei mesi dall’inoculo del virus. BoHV-4-syEBOVgD106ΔTK non ha dato viremia e neppure una localizzazione secondaria del virus negli animali immunizzati. La strategia vaccinale, basata sull’utilizzo di geni sintetici e di una piattaforma vaccinale derivata dal virus BoHV-4, rappresenta un sistema alternativo di espressione di un antigene per la sperimentazione di vaccini verso patogeni di categoria A. Inoltre, l’elevato titolo anticorpale, rilevato fino a sei mesi dopo la prima vaccinazione nelle capre, così come la sicurezza e l’efficienza del vettore stesso, rendono BoHV-4 un eccellente candidato nell’immunizzazione sperimentale delle capre, che possono essere utilizzate come animali siero-produttori.

Ebola virus (EBOV) is a Category A pathogen, a member of the Filoviridae family responsible for a very serious haemorrhagic disease, often with a lethal outcome affecting human and monkey. In the years between 1976 and today, there have been several epidemics of disease in West Africa. The large number of cases and the high mortality rate along with the lack of approved treatments have created the need of new therapies and even more of protective vaccines. Moreover, one of the main limitations of working with virus such as EBOV is the need to operate in very costly containment structures. The purpose of this paper was to explore a new therapeutic strategy based on Bovine Herpesvirus 4 (BoHV-4) as a viral vector for vaccine applications. BoHV-4 is a Gammaherpesvirus characterized by low pathogenicity and a broad spectrum of hosts, both in vitro and in vivo. Moreover, it does not seem to have any oncogenic potential. The BoHV-4 genome has been cloned as an Bacterial Artificial Chromosome (BAC) with the potential to carry antigen-encoding genes of different pathogens and has already been tested on several animal models, showing a good activation of the immune response. In our study a synthetic gene syEBOVgD106, coding for EBOV immunogenic glycoprotein (GP), was developed and inserted by homologous recombination within BoHV-4 BAC. The BoHV-4 BAC was subsequently transfected into permissive cells for the reconstitution of the virus. BoHV-4-syEBOVgD106ΔTK EBOV infected cells abundantly expressed the GP without detrimental effects on viral replication. Experiments were carried out in vivo, by inoculating the virus into a large animal model, stimulation of a good antibody response was confirmed by means of an ELISA assay. Goats immunized with BoHV-4-syEBOVgD106ΔTK produced high titres of anti-EBOV GP antibodies, giving a humoral immune response detectable up to six months from the inoculum of the virus. No BoHV-4-syEBOVgD106ΔTK viremia or even secondary location of the virus was detected in immunized animals. This vaccinal strategy exploiting synthetic genes using a BoHV-4-based vaccine platform is an alternative antigen delivery system to test vaccines against Category A pathogens. Moreover, high antibody titre, detected up to six months after the first goat vaccination, as well as safety and efficacy, make BoHV-4 an excellent candidate for experimental goat immunization, which can be used as serum-producing animals.