Swine Expert Update

PRRS, uitbraak vaccinrecombinatie Denemarken

PRRS uitbraak Hatting

Afgelopen zomer is in Denemarken maar weer eens gebleken dat PRRS-virus blijft doen waar het goed in is: genetische verandering. In de Hatting Horsens uitbraak van afgelopen juli gaat het om een recombinatie van twee vaccinstammen (MLV’s) die via uitgeleverde sperma door KI-station Hatting Horsens circa 40 zeugenbedrijven heeft geïnfecteerd, waarvan een groot deel de PRRS SPF status had. Op deze bedrijven zijn PRRS gelijkende klachten gemeld: dode zeugen, doodgeboren biggen (tot 85% op SPF-bedrijven, 20-30% op PRRS-positieve bedrijven) en hoge uitval van biggen voor spenen. Daarbij is het goed om een kleine slag om de arm te houden; hevige kliniek die in het veld bij PRRS uitbraken wordt waargenomen is vaak multifactorieel met PRRSV als een bestanddeel 1.

In de Hatting uitbraak is inmiddels op de meeste van de klachtbedrijven en in serummonsters van het KI-station dezelfde PRRS-stam teruggevonden. Het deel ORF 1-2 blijkt ‘Suvaxyn like’ en het deel ORF 3-7 is ‘Unistrain like’. Volgens de website van SEGES Pig Research Centre in Copenhagen (svineproduktion.dk) is de meest waarschijnlijke bron voor de besmetting van het KI-station Hatting Horsens een vermeerderingsbedrijf in de nabijheid van het KI-station, waar in korte tijd achtereenvolgens is gevaccineerd met de beide vaccinstammen. Suvaxyn PRRS MLV werd op dat moment op 3 bedrijven in Denemarken gebruikt. Momenteel is de registratie van Suvaxyn PRRS MLV in Denemarken uit voorzorgsbeginsel geschorst 2.

PRRS recombinatie

PRRS recombinatie is van alle tijden, is voor zowel PRRSV-1 (type 1; EU) als voor PRRSV-2 (type 2; US) beschreven en komt regelmatig voor 3. Het verschil van recombinatie met mutaties (een verandering in één of enkele baseparen) is dat bij recombinatie er grote delen van het genetische materiaal succesvol worden uitgewisseld. De kans op recombinatie doet zich voor als er twee genetisch nauw gerelateerde virussen tegelijk in een cel aanwezig zijn én zich in eenzelfde stadium van replicatie bevinden. Vervolgens moet de recombinant levensvatbaar blijken en de competitie aankunnen met reeds aanwezige PRRS-virussen (om te beginnen met de beide oorspronkelijke virussen).

Recombinaties van vaccin met veldvirus zijn niet nieuw en zijn beschreven voor zowel PRRSV-2 4-6 als voor PRRSV-1 7-9. Recombinaties van vaccinstammen onderling zijn beschreven, zoals de recombinatie van Porcilis PRRS en Unistrain in Frankrijk 10 en de recente Hatting uitbraak deze zomer in Denemarken. Recombinaties worden alleen beschreven binnen het genotype, voor zover bekend vinden er geen recombinaties plaats tussen PRRSV-1 en PRRSV-2 11, alhoewel er kruisbescherming is beschreven van een PRRSV-2 vaccin tegen veldinfecties met PRRSV-1 12. Tot op heden is er geen recombinatie van Ingelvac PRRSFLEX met een andere MLV gevonden, maar het is niet uitgesloten dat dit ooit kan gaan gebeuren. 

PRRS sequencing

Om meer inzicht te krijgen over relaties tussen PRRS-isolaten wordt er gebruik gemaakt van sequencing. De resultaten van ORF5 en ORF7 sequencing werden tot een paar jaar geleden vooral vergeleken met beschikbare sequences uit de Genbank (genetic sequence database, https://www.ncbi.nlm.nih.gov/genbank/). Inmiddels hebben verschillende laboratoria, bedrijven en instituten een eigen ORF5 database met voldoende vergelijkingsmateriaal om daar een stamboom van te maken. Zo heeft BI Nederland een ORF5 dataset van ruim 280 isolaten, vrijwel allemaal afkomstig uit Nederland. De verschillende datasets worden helaas niet of nauwelijks met elkaar gedeeld, onder andere vanwege problemen met privacy en angst voor misbruik van elkaars data. In Genbank staan de gegevens van de verschillende in omloop zijnde MLVs en een vergelijking van een onderzocht isolaat met MLVs staat vaak op de uitslag vermeld. Of er de laatste jaren meer recombinaties voorkomen is maar zeer de vraag, er wordt simpelweg meer naar gezocht en met betere technieken zoals ORF 2-7 sequencing en ‘whole genome sequencing’.

Recombinaties hebben één of verschillende ‘breekpunten’ waar de genetische code van het ene isolaat overgaat in die van een ander isolaat. Als dat breekpunt toevallig op ORF5 ligt dan ga je die met ORF5 sequencing makkelijk vinden. Ligt dat breekpunt op bijvoorbeeld ORF2 of op ORF3 (uitbraak Hatting), dan is dat in ORF5 onderzoek niet te herkennen (figuur 1). Daarmee zijn de ORF5 databases niet meteen waardeloos geworden. Zo ontbreekt het op dit moment nog aan goed gevulde ORF2-7 of ‘whole genome’ sequence databases. Gezien de huidige prijsverschillen in de sequence onderzoeken zal dat nog wel een tijd zo blijven, nog maar afgezien van de rekenprogramma’s die nodig zijn om daar een stamboom van te maken; ORF5 bestaat uit 606 nucleotiden, ORF2-7 uit 3150 nucleotiden en de ‘whole genome’ uit circa 15000 nucleotiden.

Vooralsnog geeft ORF5 sequencing meer informatie dan alleen een PCR en is daarmee nog steeds nuttig om een redelijke inschatting te maken of een isolaat al circuleerde op het bedrijf of in de dierstroom, of dat er sprake is van mogelijke entree van een nieuw isolaat. Als er in een database voldoende isolaten beschikbaar zijn dan is er mogelijk ook een aanwijzing te vinden over een mogelijke relatie met isolaten die elders gevonden zijn.

Figuur 1

Figuur 1 Schematisch overzicht van de Open Reading Frames van PRRSV (herkomst:Prof. Stadejek)

Gevolgen van PRRS recombinaties tussen vaccins

Alle zaken op een rij zettend zijn de gevolgen van een eventuele PRRS-uitbraak in Nederland naar verwachting anders dan in Denemarken. In Denemarken is (was) ongeveer 70% van de zeugenbedrijven PRRS SPF, hetgeen ook betekent dat op die bedrijven niet tegen PRRSV werd gevaccineerd. In Nederland vaccineert naar schatting 80% van de zeugenbedrijven de zeugen tegen PRRSV en voor Nederland als geheel kunnen we stellen dat PRRSV endemisch is. Er zijn veel bedrijven waarbij er verschillende PRRS stammen tegelijkertijd circuleren. In onze eigen ORF5 dataset gaat het om bijna 20 (!) van de ruim 80 bedrijfslocaties waar dan wel tegelijkertijd of in de loop van maximaal een paar jaar veldvirussen uit verschillende clusters circuleren. Dit kan vrijwel niet anders zijn dan een onderschatting van de werkelijkheid omdat we bijna altijd alleen de gepoolde PRRS PCR uitslag met de laagste ct waarde (overeenkomend met het meeste virus) laten sequencen en daarmee de rest feitelijk negeren.

Met de aanwezigheid van verschillende PRRS-stammen op een bedrijf kan je het volgende stellen: 1) de kans op recombinatie neemt toe, 2) het is voor recombinanten heel moeilijk om tussen zoveel andere PRRS stammen klinisch relevant te worden. Aangezien deze situatie in Nederland al jarenlang en zonder uitzonderlijke PRRS-uitbraken hetzelfde is, zou je dit als bewijs kunnen zien voor de laatste stelling. De bijdrage van PRRS MLVs aan de Nederlandse koppelimmuniteit is zonder twijfel aanzienlijk te noemen. Het is de laatste jaren met behulp van PRRS MLVs op veel bedrijven gelukt om PRRS te controleren en PRRS MLVs hebben ook bij PRRS-eradicatie programma’s hun nut bewezen. Zonder de inzet van PRRS MLVs krijgen de veldvirussen vrij spel met gevolgen voor het welzijn en de gezondheid van de varkens. En daarmee ook voor de productieresultaten en het antibioticumgebruik.

Conclusies

  • PRRSV kan recombineren en dat is van alle tijden.
  • ORF5 sequencing is zinvol en levert vaak aanvullende informatie op. Moderne uitgebreidere sequencing wordt steeds belangrijker.
  • Veel van de schade in de Hatting-uitbraak had voorkomen kunnen worden door betere monitoring en sneller reageren op afwijkende uitslagen.
  • PRRS is in Nederland endemisch en het gebruik van PRRS MLV beperkt veel van de schade.

 

Boehringer Ingelheim heeft een paar prima PRRS MLVs beschikbaar (zowel PRRSV-1 en PRRSV-2 MLVs) die niet alleen veilig zijn, maar ook heterogene bescherming bieden. Daarbij beschikt Boehringer Ingelheim over heel veel kennis op het gebied van PRRS. En zonodig halen we nog meer kennis op bij collega’s elders op de wereld. 

 

Heeft u vragen naar aanleiding van dit artikel, of wilt u zich inschrijven voor de Swine Expert Update en bent u dierenarts, neem dan gerust contact met ons op.

Tekst: Martijn Steenaert, varkensdierenarts bij Boehringer Ingelheim

Geraadpleegde bronnen:

  1. KVISGAARD, L. K., LARSEN, L. E., HJULSAGER, C. K., BOTNER, A., RATHKJEN, P. H., HEEGAARD, P. M. H., BISGAARD, N. P., NIELSEN, J. & HANSEN, M. S. (2017) Genetic and biological characterization of a Porcine Reproductive and Respiratory Syndrome Virus 2 (PRRSV-2) causing significant clinical disease in the field. Vet Microbiol 211, 74-83
  2. SEGES (2019) SUSPENSION AF SUVAXYN PRRS MLV VACCINE TIL GRISE. https://svineproduktion.dk/aktuelt/nyheder/2019/11/061119_stop_for_suvaxyn-vaccine. Accessed 06.11.19 2019
  3. MARTÍN-VALLS, G. E., KVISGAARD, L. K., TELLO, M., DARWICH, L., CORTEY, M., BURGARA-ESTRELLA, A. J., HERNÁNDEZ, J., LARSEN, L. E. & MATEU, E. (2014) Analysis of ORF5 and full-length genome sequences of porcine reproductive and respiratory syndrome virus isolates of genotypes 1 and 2 retrieved worldwide provides evidence that recombination is a common phenomenon and may produce mosaic isolates. Journal of Virology 88, 3170-3181
  4. LIU, D., ZHOU, R., ZHANG, J., ZHOU, L., JIANG, Q., GUO, X., GE, X. & YANG, H. (2011) Recombination analyses between two strains of porcine reproductive and respiratory syndrome virus in vivo. Virus Res 155, 473-486
  5. WENHUI, L., ZHONGYAN, W., GUANQUN, Z., ZHILI, L., JINGYUN, M., QINGMEI, X., BAOLI, S. & YINGZUO, B. (2012) Complete Genome Sequence of a Novel Variant Porcine Reproductive and Respiratory Syndrome Virus (PRRSV) Strain: Evidence for Recombination between Vaccine and Wild-Type PRRSV Strains. Journal of Virology 86, 9543
  6. LU, W. H., TUN, H. M., SUN, B. L., MO, J., ZHOU, Q. F., DENG, Y. X., XIE, Q. M., BI, Y. Z., LEUNG, F. C. & MA, J. Y. (2015) Re-emerging of porcine respiratory and reproductive syndrome virus (lineage 3) and increased pathogenicity after genomic recombination with vaccine variant. Vet Microbiol 175, 332-340
  7. FROSSARD, J.-P., HUGHES, G. J., WESTCOTT, D. G., NAIDU, B., WILLIAMSON, S., WOODGER, N. G. A., STEINBACH, F. & DREW, T. W. (2013) Porcine reproductive and respiratory syndrome virus: Genetic diversity of recent British isolates. Veterinary Microbiology 162, 507-518
  8. STEINRIGL A, R.-F. S., ENTENFELLER F, SCHMOLL F RECOMBINATION BETWEEN A FIELD AND A VACCINE STRAIN OF PRRSV DETECTED BY ROUTINE ORF5 SEQUENCING. ESPHM. Prague, 2017
  9. DORTMANS, J. C. F. M., BUTER, G. J., DIJKMAN, R., HOUBEN, M. & DUINHOF, T. F. (2019) Molecular characterization of type 1 porcine reproductive and respiratory syndrome viruses (PRRSV) isolated in the Netherlands from 2014 to 2016. PLOS ONE 14, e0218481
  10. RENSON, P., TOUZAIN, F., LEBRET, A., LE DIMNA, M., QUENAULT, H., NORMAND, V., CLAUDE, J.-B., PEZ, F., ROSE, N., BLANCHARD, Y. & BOURRY, O. (2017) Complete Genome Sequence of a Recombinant Porcine Reproductive and Respiratory Syndrome Virus Strain from Two Genotype 1 Modified Live Virus Vaccine Strains. Genome Announcements 5, e00454-00417
  11. CHEN, N., CHAND, R. J. & ROWLAND, R. R. R. (2017) Deep Sequencing Details the Cross-over Map of Chimeric Genes in Two Porcine Reproductive and Respiratory Syndrome Virus Infectious Clones. The open virology journal 11, 49-58
  12. KOVACS F, S. G. Efficay of Ingelvac PRRS MLV against European isolates. International Symposium on Emerging and Re-emerging Pig Diseases. Rome, 2003

Bekijk ook: