Published August 15, 2020 | Version v1
Publication Open

Systems Biology behind immunoprotection of both Sheep and Goats after Sungri/96 PPRV vaccination

Creators

  • 1. The Ohio State University
  • 2. Indian Veterinary Research Institute
  • 3. National Institute of Animal Biotechnology
  • 4. Project Directorate on Foot and Mouth Disease

Description

Abstract Immune response is a highly coordinated cascade involving all the subsets of PBMCs. In this study, RNA-Seq analysis of PBMC subsets - CD4+, CD8+, CD14+, CD21+ and CD335+ cells from day 0 and day 5 of Sungri/96 Peste des Petits Ruminants vaccinated sheep and goats was done to delineate the systems biology behind immune - protection of the vaccine in sheep and goats. Assessment of the immune response processes enriched by the differentially expressed genes in all the subsets suggested a strong dysregulation towards development of early inflammatory microenvironment, which is very much required for differentiation of monocytes to macrophages, and for activation and migration of dendritic cells into the draining lymph nodes. The protein - protein interaction networks among the antiviral molecules (IFIT3, ISG15, MX1, MX2, RSAD2, ISG20, IFIT5 and IFIT1) and common DEGs across PBMCs subsets in both the species identified ISG15 to be an ubiquitous hub, that helps in orchestrating antiviral host response against PPRV. IRF7 was found to be the key master regulator activated in most of the subsets in sheep and goats. Most of the pathways were found to be inactivated in B - lymphocytes of both the species indicating that 5 dpv is too early a time point for the B - lymphocytes to react. The cell mediated immune response and humoral immune response pathways were found more enriched in goats than in sheep. Though, animals from both the species survived the challenge, a contrast in pathway activation was observed in CD335+ cells. Importance Peste des petits ruminants (PPR) by PPRV is an OIE listed acute, contagious transboundary viral disease of small ruminants. Attenuated Sungri/96 PPRV vaccine used all over India against this PPR, provides long-lasting robust innate and adaptive immune response. The early antiviral response was found mediated through type I interferon independent ISGs expression. However, systems biology behind this immune response is unknown. In this study, in vivo transcriptome profiling of PBMC subsets (CD4+, CD8+, CD14+, CD21+ and CD335+) in vaccinated goats and sheep (at 5 days of post vaccination) was done to understand this systems biology. Though there are a few differences in the systems biology across cells (specially the NK cells) between sheep and goats, the co-ordinated response that is inclusive of all the cell subsets was found to be towards induction of strong innate immune response, which is needed for an appropriate adaptive immune response.

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

Translated Description (Arabic)

الاستجابة المناعية المجردة هي سلسلة تعاقبية منسقة للغاية تشمل جميع المجموعات الفرعية من PBMCs. في هذه الدراسة، تم إجراء تحليل RNA - Seq للمجموعات الفرعية PBMC - خلايا CD4+ و CD8+ و CD14+ و CD21 + و CD335 + من اليوم 0 واليوم 5 من Sungri/96 Peste des Petits Ruminants التي تم تطعيم الأغنام والماعز لتحديد بيولوجيا الأنظمة وراء المناعة - حماية اللقاح في الأغنام والماعز. اقترح تقييم عمليات الاستجابة المناعية التي تثريها الجينات المعبر عنها بشكل تفاضلي في جميع المجموعات الفرعية وجود خلل تنظيم قوي نحو تطوير البيئة الدقيقة الالتهابية المبكرة، وهو أمر مطلوب للغاية لتمايز الخلايا الأحادية إلى الخلايا البلعمية، ولتنشيط وهجرة الخلايا التغصنية إلى العقد الليمفاوية المستنزفة. شبكات تفاعل البروتين - البروتين بين الجزيئات المضادة للفيروسات (IFIT3 و ISG15 و MX1 و MX2 و RSAD2 و ISG20 و IFIT5 و IFIT1) و DEGs الشائعة عبر مجموعات فرعية من PBMCs في كلا النوعين تم تحديد ISG15 ليكون محورًا في كل مكان، مما يساعد في تنسيق استجابة المضيف المضاد للفيروسات ضد PPRV. تم العثور على IRF7 ليكون المنظم الرئيسي الرئيسي المنشط في معظم المجموعات الفرعية في الأغنام والماعز. تم العثور على معظم المسارات معطلة في B - الخلايا الليمفاوية من كلا النوعين مما يشير إلى أن 5 dpv من السابق لأوانه نقطة زمنية لـ B - الخلايا الليمفاوية للتفاعل. تم العثور على الاستجابة المناعية للخلية ومسارات الاستجابة المناعية الخلطية أكثر ثراءً في الماعز منها في الأغنام. على الرغم من أن الحيوانات من كلا النوعين نجت من التحدي، فقد لوحظ تباين في تنشيط المسار في خلاياCD335 +. أهمية Peste des petits ruminants (PPRV) بواسطة PPRV هو مرض فيروسي حاد ومعدٍ عابر للحدود مدرج في قائمة OIE للحيوانات المجترة الصغيرة. يوفر لقاح Sungri/96 PPRV الموهن المستخدم في جميع أنحاء الهند ضد طاعون المجترات الصغيرة هذا استجابة مناعية فطرية وتكيفية قوية طويلة الأمد. تم العثور على الاستجابة المبكرة المضادة للفيروسات بوساطة من خلال التعبير المستقل ISGs للإنترفيرون من النوع الأول. ومع ذلك، فإن بيولوجيا الأنظمة وراء هذه الاستجابة المناعية غير معروفة. في هذه الدراسة، تم إجراء تنميط النسخ في الجسم الحي للمجموعات الفرعية PBMC (CD4 + و CD8 + و CD14 + و CD21 + و CD335 +) في الماعز والأغنام الملقحة (في 5 أيام بعد التطعيم) لفهم بيولوجيا هذه الأنظمة. على الرغم من وجود بعض الاختلافات في بيولوجيا الأنظمة عبر الخلايا (خاصة الخلايا القاتلة الطبيعية) بين الأغنام والماعز، فقد وجد أن الاستجابة المنسقة التي تشمل جميع المجموعات الفرعية للخلايا هي نحو تحريض استجابة مناعية فطرية قوية، وهو أمر ضروري لاستجابة مناعية تكيفية مناسبة.

Translated Description (French)

Résumé La réponse immunitaire est une cascade hautement coordonnée impliquant tous les sous-ensembles de PBMC. Dans cette étude, l'analyse RNA-Seq des sous-ensembles de PBMC - cellules CD4+, CD8+, CD14+, CD21+ et CD335+ du jour 0 et du jour 5 de Sungri/96 Peste des Petits Ruminants vaccinés ovins et caprins a été effectuée pour délimiter la biologie des systèmes à l'origine de la protection immunitaire du vaccin chez les ovins et les caprins. L'évaluation des processus de réponse immunitaire enrichis par les gènes exprimés différemment dans tous les sous-ensembles a suggéré une forte dérégulation vers le développement d'un microenvironnement inflammatoire précoce, ce qui est très nécessaire pour la différenciation des monocytes en macrophages, et pour l'activation et la migration des cellules dendritiques dans les ganglions lymphatiques drainants. Les réseaux d'interaction protéine - protéine entre les molécules antivirales (IFIT3, ISG15, MX1, MX2, RSAD2, ISG20, IFIT5 et IFIT1) et les DEG communs à travers les sous-ensembles de PBMC dans les deux espèces ont identifié ISG15 comme étant un hub omniprésent, qui aide à orchestrer la réponse de l'hôte antiviral contre le PPRV. IRF7 s'est avéré être le régulateur principal clé activé dans la plupart des sous-ensembles chez les ovins et les caprins. La plupart des voies se sont avérées inactivées dans les lymphocytes B des deux espèces, ce qui indique que 5 dpv est trop tôt pour que les lymphocytes B réagissent. La réponse immunitaire à médiation cellulaire et les voies de réponse immunitaire humorale se sont révélées plus enrichies chez les chèvres que chez les moutons. Bien que les animaux des deux espèces aient survécu au défi, un contraste dans l'activation de la voie a été observé dans les cellules CD335+. Importance La peste des petits ruminants (PPR) par le PPRV est une maladie virale transfrontière aiguë et contagieuse des petits ruminants répertoriée par l'OIE. Le vaccin atténué Sungri/96 PPRV utilisé dans toute l'Inde contre cette PPR, fournit une réponse immunitaire innée et adaptative robuste et durable. La réponse antivirale précoce a été trouvée médiée par l'expression des ISG indépendants de l'interféron de type I. Cependant, la biologie des systèmes à l'origine de cette réponse immunitaire est inconnue. Dans cette étude, le profilage transcriptomique in vivo de sous-ensembles de PBMC (CD4+, CD8+, CD14+, CD21+ et CD335+) chez des chèvres et des moutons vaccinés (5 jours après la vaccination) a été effectué pour comprendre cette biologie des systèmes. Bien qu'il existe quelques différences dans la biologie des systèmes entre les cellules (en particulier les cellules NK) entre les moutons et les chèvres, la réponse coordonnée qui inclut tous les sous-ensembles de cellules s'est avérée être vers l'induction d'une forte réponse immunitaire innée, qui est nécessaire pour une réponse immunitaire adaptative appropriée.

Translated Description (Spanish)

Resumen La respuesta inmune es una cascada altamente coordinada que involucra a todos los subconjuntos de PBMC. En este estudio, se realizó un análisis de ARN-Seq de subconjuntos de PBMC: células CD4+, CD8 +, CD14 +, CD21 + y CD335+ desde el día 0 y el día 5 de ovejas y cabras vacunadas con Sungri/96 Peste des Petits Ruminants para delinear la biología de sistemas detrás de la protección inmunitaria de la vacuna en ovejas y cabras. La evaluación de los procesos de respuesta inmune enriquecidos por los genes expresados diferencialmente en todos los subconjuntos sugirió una fuerte desregulación hacia el desarrollo del microambiente inflamatorio temprano, que es muy necesario para la diferenciación de monocitos a macrófagos, y para la activación y migración de células dendríticas en los ganglios linfáticos de drenaje. Las redes de interacción proteína-proteína entre las moléculas antivirales (IFIT3, ISG15, MX1, MX2, RSAD2, ISG20, IFIT5 e IFIT1) y los DEG comunes en los subconjuntos de PBMC en ambas especies identificaron a ISG15 como un centro ubicuo, que ayuda a orquestar la respuesta antiviral del huésped contra PPRV. Se descubrió que IRF7 era el regulador maestro clave activado en la mayoría de los subconjuntos en ovejas y cabras. Se encontró que la mayoría de las vías estaban inactivadas en los linfocitos B de ambas especies, lo que indica que 5 dpv es un punto de tiempo demasiado temprano para que los linfocitos B reaccionen. La respuesta inmune mediada por células y las vías de respuesta inmune humoral se encontraron más enriquecidas en cabras que en ovejas. Aunque los animales de ambas especies sobrevivieron a la exposición, se observó un contraste en la activación de la vía en las células CD335+. Importancia La peste de los pequeños rumiantes (PPR) por PPRV es una enfermedad viral transfronteriza aguda y contagiosa de los pequeños rumiantes incluida en la lista de la OIE. La vacuna atenuada Sungri/96 PPRV utilizada en toda la India contra esta PPR proporciona una respuesta inmune innata y adaptativa robusta de larga duración. La respuesta antiviral temprana se encontró mediada a través de la expresión de ISGs independientes del interferón tipo I. Sin embargo, se desconoce la biología de sistemas detrás de esta respuesta inmune. En este estudio, se realizó el perfilado del transcriptoma in vivo de subconjuntos de PBMC (CD4+, CD8 +, CD14 +, CD21 + y CD335+) en cabras y ovejas vacunadas (a los 5 días posteriores a la vacunación) para comprender esta biología de sistemas. Aunque hay algunas diferencias en la biología de sistemas entre las células (especialmente las células NK) entre ovejas y cabras, se encontró que la respuesta coordinada que incluye todos los subconjuntos de células es hacia la inducción de una fuerte respuesta inmune innata, que es necesaria para una respuesta inmune adaptativa apropiada.

Files

2020.08.14.252056.full.pdf.pdf

Files (13.2 MB)

⚠️ 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:aebf2cf33912a8e3cb61a8b8ef607ec9
13.2 MB
Preview Download

Additional details

Additional titles

Translated title (Arabic)
أنظمة علم الأحياء وراء الحماية المناعية لكل من الأغنام والماعز بعد تطعيم Sungri/96 PPRV
Translated title (French)
Biologie des systèmes à l'origine de l'immunoprotection des ovins et des caprins après la vaccination anti-PRV Sungri/96
Translated title (Spanish)
Biología de sistemas detrás de la inmunoprotección de ovejas y cabras después de la vacunación con Sungri/96 PPRV

Identifiers

Other
https://openalex.org/W3048984455
DOI
10.1101/2020.08.14.252056

Is supplement to
https://openalex.org/W2408758645 (Other)
https://openalex.org/W2394016595 (Other)
https://openalex.org/W2358874176 (Other)
https://openalex.org/W2314702856 (Other)
https://openalex.org/W2151447241 (Other)
https://openalex.org/W2071910000 (Other)
https://openalex.org/W2051227636 (Other)
https://openalex.org/W2047813242 (Other)
https://openalex.org/W1977105782 (Other)
https://openalex.org/W1485828096 (Other)

GreSIS Basics Section

Is Global South Knowledge
Yes
Country
India

References

  • https://openalex.org/W1570272764
  • https://openalex.org/W1964803874
  • https://openalex.org/W1970100427
  • https://openalex.org/W1974650890
  • https://openalex.org/W1979743922
  • https://openalex.org/W1986829091
  • https://openalex.org/W1999574084
  • https://openalex.org/W2003055084
  • https://openalex.org/W2005044790
  • https://openalex.org/W2006059758
  • https://openalex.org/W2011448623
  • https://openalex.org/W2019744199
  • https://openalex.org/W2022090816
  • https://openalex.org/W2023367724
  • https://openalex.org/W2025329034
  • https://openalex.org/W2030391162
  • https://openalex.org/W2039917919
  • https://openalex.org/W2041088807
  • https://openalex.org/W2043726848
  • https://openalex.org/W2047206208
  • https://openalex.org/W2054275187
  • https://openalex.org/W2059980695
  • https://openalex.org/W2060606862
  • https://openalex.org/W2077014435
  • https://openalex.org/W2079671323
  • https://openalex.org/W2083294801
  • https://openalex.org/W2083613729
  • https://openalex.org/W2093406011
  • https://openalex.org/W2105306638
  • https://openalex.org/W2107513655
  • https://openalex.org/W2108453418
  • https://openalex.org/W2112040693
  • https://openalex.org/W2114570899
  • https://openalex.org/W2121180999
  • https://openalex.org/W2122562716
  • https://openalex.org/W2128578087
  • https://openalex.org/W2133402546
  • https://openalex.org/W2135639412
  • https://openalex.org/W2138651252
  • https://openalex.org/W2138677670
  • https://openalex.org/W2140862459
  • https://openalex.org/W2141659272
  • https://openalex.org/W2144887013
  • https://openalex.org/W2144902263
  • https://openalex.org/W2146527987
  • https://openalex.org/W2148044949
  • https://openalex.org/W2152252656
  • https://openalex.org/W2153485954
  • https://openalex.org/W2159675211
  • https://openalex.org/W2162786660
  • https://openalex.org/W2171625242
  • https://openalex.org/W2562302040
  • https://openalex.org/W2735527928
  • https://openalex.org/W2745948512
  • https://openalex.org/W2791691994
  • https://openalex.org/W2794127862
  • https://openalex.org/W2893293860
  • https://openalex.org/W2900569176
  • https://openalex.org/W2903108867
  • https://openalex.org/W2921817848
  • https://openalex.org/W2955685035
  • https://openalex.org/W4238854650