Pagsulong ng Pagbabakuna Laban sa Poultry Salmonella: Pagbabalense ng Kaligtasan at Immunogenecity

Makikita ang content sa: English Indonesia (Indonesian) Melayu (Malay) Tiếng Việt (Vietnamese)

Ang fowl typhoid at pullorum disease sa mga ibon ay sanhi ng host-adapted na Salmonella serovar Gallinarum (SG), partikular ang biovar Gallinarum at Pullorum. Ang mga sakit na ito ay nagdudulot ng mataas na mortality at malaking kawalan sa productivity.

• Gayunpaman, dahil sa limitadong host spectrum nito, ang Salmonella serovar Gallinarum ay hindi itinuturing na panganib sa pampublikong kalusugan.

Figure 1. Macroscopic lesions found in Salmonella Gallinarum clinical cases in hens

 

Figure 2. Renal, hepatic and splenic macroscopic lesions found in Salmonella Gallinarum clinical cases in broiler chickens

Sa halip, ang mga non-adapted na Salmonella, kabilang ang mga serovar na Enteritidis (SE) at Typhimurium (ST), ang pinakamadalas na nagdudulot ng mga paglaganap ng salmonellosis sa mga tao.

• Humigit-kumulang 25% ng mga kaso ng salmonellosis sa tao ay nagmumula sa pagkain ng karneng manok at itlog.
• Kaya malinaw ang pandaigdigang panganib sa ekonomiya at pampublikong kalusugan na dulot ng Salmonella, gayundin ang pangangailangan na mabawasan ang pagkalat nito sa industriya ng pagmamanok.

Patuloy na pinaiigting sa buong mundo ang pagsisikap upang makontrol ang host-adapted at non-adapted na Salmonella sa poultry production chain.

 

• Maraming pre-harvest (prophylactic at therapeutic) at post-harvest intervention methodologies na ang naisulong upang mabawasan ang epekto ng Salmonella sa industriya ng pagmamanok at pampublikong kalusugan.
• Sa lahat ng mga alternatibong paraan upang makontrol ang Salmonella sa manok (Table 1), ang pagbabakuna ang maaaring ituring na pangunahing estratehiya.
• Gayunpaman, kailangan pa rin ng mga research upang palakasin ang bisa ng kasalukuyang mga commercial vaccines.
• Hinihikayat ng industriya ng pagmamanok at mga food safety organizations ang mga researchers na gumawa ng mga bagong Salmonella vaccine formulations na makapagpapahusay ng proteksyong ibinibigay ng mga kasalukuyang commercial vaccines at vaccination programs.
• Bilang suporta sa layuning ito, mahalagang maunawaan ang mga kakayahan at limitasyon ng kasalukuyang mga commercial vaccines.

Table 1. On-farm alternatives to control Salmonella spp. infections in Poultry

MGA BAKUNA PARA SA SALMONELLA

Layunin ng pagbabakuna ng manok laban sa Salmonella na mabawasan ang Salmonella loads sa mga ibon at kapaligiran, upang pigilan ang sakit, putulin ang transmission cycle sa pagitan ng mga flocks, suportahan ang sustainable financial results sa produksyon ng manok, at mapabuti ang food safety.

• Dahil ang oral at respiratory mucosa ay mga karaniwang ruta ng impeksyon para sa Salmonella, ang susunod na henerasyon ng mga bakuna laban dito ay kailangang magbigay ng epektibong proteksyon, partikular sa mga mucosal surfaces.
• Bukod dito, ang ideal na bakuna laban sa Salmonella ay kailangang magbigay ng proteksyon laban sa systemic infection, maging irreversibly attenuated para sa tao at hayop, magkaroon ng mataas na kakayahang bawasan ang fecal excretion at impeksyon sa itlog, bumagay sa ibang paraan ngg pagkontrol sa Salmonella, at magbigay ng cost-effective na pagkontrol sa bacteria.
• Para makamit ng isang bakuna ang layunin nito, kailangang ito’y mabisang makipag-ugnayan sa innate at adaptive immune system ng ibon at mag-trigger ng isang matatag, tiyak, multilayered, at pangmatagalang protective immune response na hindi makakaapekto ng masama sa kalusugan o mga production parameters ng mga manok.
• Dahil dito, ang mga bakuna laban sa Salmonella sa manok ay kadalasang na-develop gamit ang buong bacterial cells, alinman sa live-attenuated o inactivated (killed).
• Sinubukan nang gumawa ng mga subunit vaccines, na nagpakita ng magagandang resulta sa mucosal, cellular, at humoral immune responses, pati na rin ng proteksyon laban sa mga challenges ng SE at ST.
• Dagdag pa rito, ang makabagong ghost vaccines ay napatunayang epektibo sa paggawa ng humoral at cellular immune responses at sa pag-aalis ng systemic na impeksyon ng mga SE at ST wild-type strains.

LIVE-ATTENUATED AT INACTIVATED (KILLED) NA SALMONELLA VACCINES

Noong unang bahagi ng 1800s, nakitang maaring bawasan ng paulit-ulit na bacterial passages ang kakayahan ng mga bacteria na ito na magdulot ng sakit sa pamamagitan ng cumulative mutations, at ang ilan ay nagbabawas ng ekspresyon ng mga genes na kaugnay sa bacterial virulence.

Kasunod ng pagktuklas na ito, iba’t ibang pamamaraan ang ginamit upang makalikha ng mga live-attenuated Salmonella strains. Sa pamamagitan ng pag-mutate ng mga genes sa wild parental strains na may kaugnayan sa host survival, metabolismo, at mga virulence factors, ang mga strains na ito ay ginawang mga kandidato para sa live-attenuated vaccines.

Sa kabilang banda, ang unang pag-aaral sa mga inactivated Salmonella vaccines ay isinagawa ni Dr. Smith noong mid-1950s. Mula noon, ang proseso ng inactivation ng microbial cells ay ginagawa gamit ang formaldehyde, glutaraldehyde, acetone, at iba pang mga kemikal tulad ng β-Propiolactone. Ginagamit rin ang mga pisikal na pamamaraan tulad ng init.

• Kamakailan, ang mga teknolohiya tulad ng electron beam o gamma radiation ay pinag-aralan na para sa bacterial inactivation.
• Ang mga bagong teknolohiyang ito ay mabilis na kumikilos sa pamamagitan ng pagsira sa double-strand at single-strand DNA sa loob ng bacterial cell.
• Kaya naman, salungat sa chemical inactivation, pinangangalagaan ng mga teknolohiyang ito ang integridad ng antigenic surface proteins habang nangyayari ang inactivation process. Nagbibigay daan ito sa mas maayos na humoral at cellular immune response sa mga binakunahang ibon.
• Halimbawa, natuklasan nina Ji at kanyang mga kasamahan (2021) na ang SG na na-inactivate gamit ang gamma radiation ay nagdulot ng mas mataas na humoral immune response kaysa sa live-attenuated na SG 9r vaccine at mas mataas na cell-mediated immune response kaysa sa formalin-inactivated na bakuna.

Tungkol sa paggawa ng live-attenuated bacterial vaccine strain, binibigyang-daan ng mga makabagong molecular biology techniques ang mga researchers na mas maunawaan ang mga virulence factors na kasangkot sa Salmonella infection sa gene level at piliing i-inactivate, i-delete, at i-transpose ang mga virulence genes.

Kaya, nagiging posible ang pagdisenyo at paggawa ng mga site-specific at scarless na genetically modified live-attenuated Salmonella strains na angkop para sa paggawa ng bakuna dahil sa kanilang antigenicity, immunogenicity, at kaligtasan. Bukod dito, ang pagggawa ng Salmonella live-attenuated strain ay maaaring magsilbing platform upang ipahayag ang immunogenic protein epitopes para sa pagdisenyo ng heterologous recombinant subunit vaccines.

Gaya ng nasabi na, ang mga Salmonella vaccines, maging live-attenuated o inactivated man, ay dapat siguradong mapapagalaw ng tama ang innate at adaptive immune system ng mga ibon upang makapagbigay na mahusay at pangmatagalang immunity.

• Napatunayan na ang mga live-attenuated Salmonella vaccines ay epektibong nakalilikha ng parehong cellular at humoral na immune responses.
• Gayunpaman, ang mga katangian at lawak ng mga responses na ito ay nakadepende sa mga bagay tulad ng nagawang strain, ruta ng administrasyon, at paggamit ng mga immunostimulants.
• Ang pagbibigay ng attenuated Salmonella strains sa pamamagitan ng oral route ay nagpapahintulot ng natural na pathogen-host interaction. Ginagaya nito ang isang klasikal na impeksyon, na itinuturing na isang kapaki-pakinabang na katangian ng mga live-attenuated vaccines.
• Maari ring ibigay ang mga live-attenuated Salmonella vaccines sa pamamagitan ng parenteral administration, na nagbibigay ng maayos na mga humoral at cell-mediated response.
• Gayunpaman, nananatiling may kakayahan ang mga live-attenuated Salmonella strains na bumalik sa kanilang virulence at pathogenicity. Kaya’t ang mga researchers ay patuloy ang pagsusumikap para siguraduhin ang irreversible attenuation sa pamamagitan ng iba’t ibang paraan, ngunit ang mga resulta ay hindi pare-pareho.
• Dahil sa mga likas na panganib na dala ng paggamit ng attenuated Salmonella vaccines, mga inactivated (killed) na Salmonella vaccines ang ginagamit ng industriya ng pagmamanukan. Samantala, ang mga researchers ay patuloy na nagsusumikap makagawa ng mga bagong inactivated vaccines bilang mas ligtas na alternatibo sa mga attenuated-live vaccines.

Taliwas sa mga attenuated live vaccine strains, ang mga inactivated Salmonella vaccine strains ay walang kakayahang magdulot ng impeksyon na makapagsisimula ng isang malakas na immune response.

Kaya’t ang mga inactivated vaccines ay kailangang ibigay sa pamamagitan ng parenteral administration at kasama ng isang adjuvant na napatunayan nang epektibo sa pagsimula at pagpapanatili ng sapat na malakas na aktibasyon ng innate at adaptive immune systems.

Dahil mahalaga ang papel ng mga adjuvants para maging epektibo ang mga inactivated vaccines, nananatiling aktibo ang mga research ukol dito.

• Ang mga immunological results ng paggamit ng parenteral administration ng inactivated Salmonella vaccine ay ibang-iba sa resulta ng isang orally administered na live-attenuated vaccine na kayang gayahin ang proseso ng Salmonella infection.
• Bagama’t napatunayan na na ang mga inactivated vaccines ay nakapagsisimula ng isang malakas na humoral systemic immune response, nakita rin na ang mga ito ay hindi gaanong nakapagpapasigla ng produksyon ng IgA.
• Dahil dito, hindi nito nabibigyan ng proteksyon ang mucosal lumen at epitheliums laban sa Salmonella colonization.
• Hindi rin nasisimulan ng inactivated Salmonella vaccine administration ang memory cell-mediated immune responses, kaya’t nababawasan ang bisa nito.
• Kaya bagama’t hindi pa commercially available, ang mga bagong adjuvant na magbibigay-daan sa oral administration ng inactivated Salmonella vaccines ay kasalukuyang dini-develop.
• Halimbawa, ang chitosan nanoparticles na ginamit bilang adjuvant para sa oral administration ng inactivated Salmonella vaccine sa mga broiler ay napatunayang nagpapasimula ng protektibong antigen-specific humoral systemic at mucosal immune responses, kaya’t nababawasan ang Salmonella load matapos ang challenge.
• Bukod dito, pinagaaralan na ang isang makabagong teknolohiya na maaring makapagpalakas ng potensyal ng mga parenteral-administered inactivated Salmonella vaccines na makapagsimula ng humoral at cellular protective immune responses.
• Kaugnay nito, ang isang sinusubukang disenyo ng inactivated Salmonella vaccine na nakabatay sa paggamit ng agonistic-CD40 DNA aptamers ay epektibong nagpasigla sa produksyon at paglabas ng IgA sa gastrointestinal tract ng mga broiler chickens, nagpakita ng makabuluhang T- (CD4+ at CD8+) at B-cell responses matapos ang boost vaccination, at ibinaba ng malaki ang cecal Salmonella loads sa mga manok matapos ang challenge gamit ang SE (Uribe-Diaz et al., hindi pa nailalathala; Omolewu et al., hindi pa nailalathala).

BUOD AT KONKLUSYON

• Nanatiling pangunahing prayoridad para sa pampublikong kalusugan at ekonomiya ang pagkontrol sa host-adapted at non-adapted na Salmonella serovars sa mga manok.
• Mahalaga ang naging papel ng mga kinasanayang pamamaraan ng pagbabakuna, tulad ng paggamit ng live-attenuated at inactivated vaccines, upang mabawasan ang mga panganib na dulot ng Salmonella.
• Ang mga live-attenuated vaccines ay maaaring magdulot ng malakas at malawak na immunity sa pamamagitan ng paggaya sa mga natural na landas ng impeksyon, ngunit may kasamang panganib ng reversion sa virulence.
• Sa kabilang banda, ang mga inactivated vaccines, bagama’t mas ligtas at nagpapasimula ng humoral responses, ay kadalasang kulang sa malakas na mucosal at cellular immunity na kinakailangan upang epektibong makontrol ang Salmonella colonization sa bituka.

Binabago ng mga kasalukuyang pagsulong sa molecular biology at immunology ang vaccine development para sa pagkontrol ng Salmonella. Ang mga teknolohiyang ito ay nagbibigay-daan sa disenyo ng mga genetically stable, attenuated Salmonella strains na mataas ang immunogenicity at mas mababa ang probabilidad ng virulence reversion. Napapakita ito ng isang maasahang pamamaraan para sa mas ligtas na live-attenuated vaccines.

Kasabay nito, ang mga inobasyon sa adjuvants at delivery systems—tulad ng nanoparticles at agonistic-CD40 DNA aptamers—ay maaaring magpahusay sa bisa ng mga inactivated vaccines. Ang mga pagsulong na ito ay maaaring magpabuti ng mucosal immunity at cellular responses, at magagawang mas epektibo ang mga inactivated vaccines sa pagpigil ng Salmonella colonization at shedding.

Sa paggawa ng mas epektibong mga bakuna at mga vaccination programs, mahalagang unawain ang mga immune responses na sinisimulan ng mga Salmonella vaccines.

• Ang pag-aaral sa mga mekanismo ng bakuna upang palakasin ang mucosal at systemic immunity ay mahalaga para ma-optimize ng mga protektibong epekto ng mga ito.
• Ang pagkumbina ng live at inactivated vaccines, na ginagabayan ng pag-unawang ito, ay nag-aalok ng synergistic na proteksyon, gamit ang malawak na immune responses mula sa live vaccines kasabay ng targeted at ligtas na immunity mula sa inactivated vaccines.

Sama-sama, dinadala ng mga makabagong pamamaraan na ito ang industriya ng pagmamanok palapit sa pag-develop ng next-generation Salmonella vaccines at mga adapted vaccination programs na mas ligtas and magpapataas ng immunogenicity.

Ang patuloy na pag-aaral at pag-optimize sa larangang ito ay maaaring magbunga ng mga estratehiyang di lamang magpoprotekta sa kalusugan at produktibidad ng manok, kundi magbabawas din ng panganib ng Salmonella transmission sa mga tao, at susuporta sa mga public health and food safety initiatives sa buong mundo.