Published August 1, 2020 | Version v1
Publication Open

Development of Salmonella Enteritidis vaccine candidate based on streptomycin independent suppressor and metabolic drift rifampicin resistance-attenuating markers

Creators

  • 1. University of Sadat City
  • 2. Benha University
  • 3. Friedrich-Loeffler-Institut
  • 4. University of Regensburg

Description

Abstract

Salmonella is one of the most frequent food-borne pathogens and remains public health threat globally. The control of Salmonella in poultry, the main reservoir of non-typhoidal salmonellae, is a fundamental approach to ensure the safety of poultry products for human consumption. In the present study, a new live attenuated Salmonella enterica serovar Enteritidis vaccine candidate containing three attenuating markers based on streptomycin-independent (Sm-id) suppressor, and metabolic drift antibiotic resistance (MD- "res") was developed. The streptomycin dependent (Smd) mutants were derived from Salmonella Enteritidis wild-type strain using streptomycin. Then the Sm-id mutants were derived from the isolated Smd mutants and designated "Smd→Sm-id". A third MD- "res" marker was generated from Smd→Sm-id using rifampicin (Rif) and designated "Smd→Sm-id→Rif". The colony sizes of these mutants were stable after more than 50 serial passages on blood agar; reversion to virulence can be almost excluded. The safety and efficacy of Smd→Sm-id and Smd→Sm-id→Rif were evaluated in one-day-old commercial layer chicks. Both mutants proved to be safe in terms of clinical signs, mortalities, lesion scores of visceral organs and rapid clearance when administered orally at a dose of 108 colony forming unit (CFU), whereas birds inoculated with 108 CFU Salmonella Enteritidis wild-type strain showed diarrhea, mortalities (3/40) and necrosis in liver and spleen. Chickens vaccinated with the developed mutants showed no seroconversion; however, wild-type strain induced a significant seroconversion at 3-week-postvaccination (wpv). The developed mutants protected chickens against challenge with 108 CFU of Salmonella Enteritidis wild-type strain at 3-wpv. Vaccinated birds showed neither clinical signs nor mortalities during two-week post-challenge. In addition, the challenge strain could not be detected in pooled liver and spleen samples (0/5) at 7th day post-inoculation (dpi). However, non-vaccinated challenged birds showed diarrhea and the challenge strain was re-isolated from pooled liver and spleen samples (3/5) at 7th dpi. In conclusion, the developed mutants are safe and fully protected immunized chickens following heterologous challenge. It is obvious that the genetic characterization of these mutants and evaluation of different vaccination regimes are still in demand.

⚠️ This is an automatic machine translation with an accuracy of 90-95%

Translated Description (Arabic)

الملخص

السالمونيلا هي واحدة من أكثر مسببات الأمراض التي تنقلها الأغذية شيوعًا ولا تزال تشكل تهديدًا للصحة العامة على مستوى العالم. تعد مكافحة السالمونيلا في الدواجن، الخزان الرئيسي للسالمونيلا غير التيفودية، نهجًا أساسيًا لضمان سلامة منتجات الدواجن للاستهلاك البشري. في الدراسة الحالية، تم تطوير لقاح جديد للسالمونيلا المعوية الموهنة الحية يحتوي على ثلاثة علامات مخففة تعتمد على مثبط مستقل عن الستربتومايسين (SM - id)، ومقاومة المضادات الحيوية للانجراف الأيضي (MD - "res "). تم اشتقاق الطفرات المعتمدة على الستربتومايسين (SMD) من سلالة السالمونيلا المعوية من النوع البري باستخدام الستربتومايسين. ثم استمدت طفرات SM - id من طفرات SMD المعزولة وعينت "Smd Sm -→ id". تم إنشاء علامة MD -" res "ثالثة من Smd Sm -→ id باستخدام ريفامبيسين (ريف) وتم تعيينها" Smd Sm -→ id→Rif ". كانت أحجام مستعمرات هذه الطفرات مستقرة بعد أكثر من 50 مقطعًا متسلسلًا على آجار الدم ؛ يمكن استبعاد العودة إلى الفوعة تقريبًا. تم تقييم سلامة وفعالية Smd Sm - id→ و Smd Sm -→ id→Rif في فراخ الطبقة التجارية التي يبلغ عمرها يومًا واحدًا. ثبت أن كلا الطافرين آمنان من حيث العلامات السريرية والوفيات وعشرات الآفات من الأعضاء الحشوية والتصفية السريعة عند إعطائهما عن طريق الفم بجرعة 108 وحدة تشكيل مستعمرة (CFU)، في حين أظهرت الطيور التي تم تلقيحها بسلالة 108 CFU Salmonella Enteritidis من النوع البري الإسهال والوفيات (3/40) والنخر في الكبد والطحال. لم يظهر على الدجاج الذي تم تطعيمه بالطفرات المتقدمة أي انقلاب مصلي ؛ ومع ذلك، فإن السلالة من النوع البري تسببت في انقلاب مصلي كبير في 3 أسابيع بعد التطعيم (wpv). تحمي الطافرات المتقدمة الدجاج من التحدي مع 108 CFU من سلالة السالمونيلا المعوية من النوع البري عند 3 - wpv. لم تظهر على الطيور التي تم تطعيمها علامات سريرية ولا وفيات خلال أسبوعين بعد التحدي. بالإضافة إلى ذلك، لا يمكن اكتشاف سلالة التحدي في عينات الكبد والطحال المجمعة (0/5) في اليوم السابع بعد التلقيح (نقطة في البوصة). ومع ذلك، أظهرت الطيور التي لم يتم تطعيمها إسهالًا وتم إعادة عزل سلالة التحدي من عينات الكبد والطحال المجمعة (3/5) عند 7عشر نقطة في البوصة. في الختام، فإن الطفرات المتقدمة هي دجاج محصن آمن ومحمي بالكامل بعد تحدي غير متجانس. من الواضح أن التوصيف الوراثي لهذه الطفرات وتقييم أنظمة التطعيم المختلفة لا يزالان مطلوبين.

Translated Description (French)

Résumé

La salmonelle est l'un des agents pathogènes d'origine alimentaire les plus fréquents et reste une menace pour la santé publique à l'échelle mondiale. Le contrôle des salmonelles chez la volaille, principal réservoir de salmonelles non typhoïdiennes, est une approche fondamentale pour assurer la sécurité des produits avicoles destinés à la consommation humaine. Dans la présente étude, un nouveau candidat vaccin vivant atténué Salmonella enterica sérovar Enteritidis contenant trois marqueurs atténuants basés sur le suppresseur indépendant de la streptomycine (Sm-id) et la résistance aux antibiotiques de dérive métabolique (MD- "res") a été développé. Les mutants dépendants de la streptomycine (SMD) ont été dérivés de la souche sauvage de Salmonella Enteritidis utilisant la streptomycine. Ensuite, les mutants Sm-id ont été dérivés des mutants Smd isolés et désignés « Smd→Sm-id ». Un troisième marqueur MD- "res" a été généré à partir de→ Smd Sm-id en utilisant la rifampicine (RIF) et désigné "→Smd Sm-id→RIF". La taille des colonies de ces mutants était stable après plus de 50 passages en série sur gélose au sang ; le retour à la virulence peut être presque exclu. L'innocuité et l'efficacité de Smd Sm-id et→ Smd Sm-id→ Rif ont→ été évaluées chez des poussins de la couche commerciale âgés d'un jour. Les deux mutants se sont avérés sûrs en termes de signes cliniques, de mortalité, de scores de lésions des organes viscéraux et de clairance rapide lorsqu'ils sont administrés par voie orale à une dose de 108 unités formant colonie (UFC), tandis que les oiseaux inoculés avec 108 UFC de souche sauvage de Salmonella Enteritidis présentaient de la diarrhée, des mortalités (3/40) et une nécrose du foie et de la rate. Les poulets vaccinés avec les mutants développés n'ont montré aucune séroconversion ; cependant, la souche de type sauvage a induit une séroconversion significative à la post-vaccination de 3 semaines (wpv). Les mutants développés protégeaient les poulets contre la provocation par 108 UFC de la souche sauvage de Salmonella Enteritidis à 3 wpv. Les oiseaux vaccinés n'ont montré aucun signe clinique ni de mortalité pendant les deux semaines suivant la vaccination. De plus, la souche de provocation n'a pas pu être détectée dans les échantillons groupés de foie et de rate (0/5) au 7e jour après l'inoculation (DPI). Cependant, les oiseaux provocateurs non vaccinés présentaient de la diarrhée et la souche provocatrice a été ré-isolée à partir d'échantillons groupés de foie et de rate (3/5) au 7ème ppp. En conclusion, les mutants développés sont des poulets immunisés sûrs et entièrement protégés à la suite d'une épreuve hétérologue. Il est évident que la caractérisation génétique de ces mutants et l'évaluation des différents régimes de vaccination sont toujours en demande.

Translated Description (Spanish)

Resumen

La salmonela es uno de los patógenos transmitidos por los alimentos más frecuentes y sigue siendo una amenaza para la salud pública a nivel mundial. El control de Salmonella en aves de corral, principal reservorio de salmonela no tifoidea, es un enfoque fundamental para garantizar la inocuidad de los productos avícolas para consumo humano. En el presente estudio, se desarrolló un nuevo candidato a vacuna viva atenuada contra Salmonella enterica serovar Enteritidis que contiene tres marcadores atenuantes basados en el supresor independiente de estreptomicina (Sm-id) y la resistencia a los antibióticos de deriva metabólica (MD- "res"). Los mutantes dependientes de estreptomicina (Smd) se derivaron de la cepa de tipo salvaje de Salmonella Enteritidis usando estreptomicina. Luego, los mutantes Sm-id se derivaron de los mutantes Smd aislados y se denominaron "Smd→Sm-id". Se generó un tercer marcador MD- "res" a partir de Smd→Sm-id utilizando rifampicina (Rif) y se designó "Smd→Sm-id→Rif". Los tamaños de las colonias de estos mutantes fueron estables después de más de 50 pases en serie en agar sangre; la reversión a la virulencia puede casi excluirse. La seguridad y eficacia de Smd→Sm-id y Smd→Sm-id→Rif se evaluaron en pollitos ponedores comerciales de un día de edad. Ambos mutantes demostraron ser seguros en términos de signos clínicos, mortalidad, puntuaciones de lesiones de órganos viscerales y eliminación rápida cuando se administraron por vía oral a una dosis de 108 unidades formadoras de colonias (UFC), mientras que las aves inoculadas con 108 UFC de la cepa de tipo salvaje de Salmonella Enteritidis mostraron diarrea, mortalidad (3/40) y necrosis en el hígado y el bazo. Los pollos vacunados con los mutantes desarrollados no mostraron seroconversión; sin embargo, la cepa de tipo salvaje indujo una seroconversión significativa a las 3 semanas después de la vacunación (wpv). Los mutantes desarrollados protegieron a los pollos contra la exposición a 108 UFC de la cepa de tipo salvaje de Salmonella Enteritidis a 3 wpv. Las aves vacunadas no mostraron signos clínicos ni mortalidad durante las dos semanas posteriores a la exposición. Además, la cepa de exposición no se pudo detectar en las muestras de hígado y bazo agrupadas (0/5) al séptimo día después de la inoculación (DPI). Sin embargo, las aves expuestas no vacunadas mostraron diarrea y la cepa de exposición se volvió a aislar a partir de muestras agrupadas de hígado y bazo (3/5) a los 7º dpi. En conclusión, los mutantes desarrollados son pollos inmunizados seguros y completamente protegidos después de la exposición heteróloga. Es obvio que la caracterización genética de estos mutantes y la evaluación de diferentes regímenes de vacunación todavía están en demanda.

Files

pdf.pdf

Files (16.1 kB)

⚠️ Please wait a few minutes before your translated files are ready ⚠️ Note: Some files might be protected thus translations might not work.
Name Size Download all
md5:bfee510fee0ea14434cce3987bc36b9a
16.1 kB
Preview Download

Additional details

Additional titles

Translated title (Arabic)
تطوير مرشح لقاح السالمونيلا المعوي بناءً على مثبطات الستربتومايسين المستقلة وعلامات تخفيف مقاومة الانجراف الأيضي للريفامبيسين
Translated title (French)
Développement d'un candidat vaccin contre Salmonella Enteritidis à base de suppresseur indépendant de la streptomycine et de marqueurs atténuant la résistance à la rifampicine par dérive métabolique
Translated title (Spanish)
Desarrollo de la vacuna candidata contra Salmonella Enteritidis basada en el supresor independiente de estreptomicina y marcadores atenuantes de la resistencia a la deriva metabólica de la rifampicina

Identifiers

Other
https://openalex.org/W3081596000
DOI
10.1016/j.heliyon.2020.e04810

Is supplement to
https://openalex.org/W4206105795 (Other)
https://openalex.org/W3093187556 (Other)
https://openalex.org/W2906035166 (Other)
https://openalex.org/W2584918788 (Other)
https://openalex.org/W2301853039 (Other)
https://openalex.org/W2259848880 (Other)
https://openalex.org/W2118278829 (Other)
https://openalex.org/W2034367368 (Other)
https://openalex.org/W1976256926 (Other)
https://openalex.org/W1975432501 (Other)

GreSIS Basics Section

Is Global South Knowledge
Yes
Country
Egypt

References

  • https://openalex.org/W1867978703
  • https://openalex.org/W1938636940
  • https://openalex.org/W1973021631
  • https://openalex.org/W1975030952
  • https://openalex.org/W1976279254
  • https://openalex.org/W1988330796
  • https://openalex.org/W2005296538
  • https://openalex.org/W2022690205
  • https://openalex.org/W2025783427
  • https://openalex.org/W2050801215
  • https://openalex.org/W2054809876
  • https://openalex.org/W2057969425
  • https://openalex.org/W2058550226
  • https://openalex.org/W2061757287
  • https://openalex.org/W2071617665
  • https://openalex.org/W2077121489
  • https://openalex.org/W2085160479
  • https://openalex.org/W2089356567
  • https://openalex.org/W2100034360
  • https://openalex.org/W2101997581
  • https://openalex.org/W2102898060
  • https://openalex.org/W2116668456
  • https://openalex.org/W2117475130
  • https://openalex.org/W2125212696
  • https://openalex.org/W2132397490
  • https://openalex.org/W2137435294
  • https://openalex.org/W2143978812
  • https://openalex.org/W2146377038
  • https://openalex.org/W2166603124
  • https://openalex.org/W219521842
  • https://openalex.org/W2211049046
  • https://openalex.org/W2419202223
  • https://openalex.org/W2437687772
  • https://openalex.org/W2607920369
  • https://openalex.org/W2756310879
  • https://openalex.org/W2794246765
  • https://openalex.org/W2920729849
  • https://openalex.org/W2969123575
  • https://openalex.org/W2991155341
  • https://openalex.org/W2996472104
  • https://openalex.org/W4232096031
  • https://openalex.org/W65524898