Brucella abortus S19 GFP-tagged vaccine allows the serological identification of vaccinated cattle

Abstract

Bovine brucellosis induces abortion in cows, produces important economic losses, and causes a widely distributed zoonosis. Its eradication was achieved in several countries after sustained vaccination with the live attenuated Brucella abortus S19 vaccine, in combination with the slaughtering of serologically positive animals. S19 induces antibodies against the smooth lipopolysaccharide (S-LPS), making difficult the differentiation of infected from vaccinated bovines. We developed an S19 strain constitutively expressing the green fluorescent protein (S19-GFP) coded in chromosome II. The S19-GFP displays similar biological characteristics and immunogenic and protective efficacies in mice to the parental S19 strain. S19-GFP can be distinguished from S19 and B. abortus field strains by fluorescence and multiplex PCR. Twenty-five heifers were vaccinated withS19-GFP (5×109 CFU) by the subcutaneous or conjunctival routes and some boosted with GFP seven weeks thereafter. Immunized animals were followed up for over three years and tested for anti-S-LPS antibodies by both the Rose Bengal test and a competitive ELISA. Anti-GFP antibodies were detected by an indirect ELISA and Western blotting. In most cases, anti-S-LPS antibodies preceded for several weeks those against GFP. The anti-GFP antibody response was higher in the GFP boosted than in the non-boosted animals. In all cases, the anti-GFP antibodies persisted longer, or at least as long, as those against S-LPS. The drawbacks and potential advantages of using the S19-GFP vaccine for identifying vaccinated animals in infected environments are discussed.

La brucelosis bovina induce el aborto en las vacas, produce importantes pérdidas económicas y provoca una zoonosis de amplia distribución. Su erradicación se logró en varios países tras de la vacuna viva atenuada Brucella abortus S19, en combinación con el sacrificio de los animales serológicamente positivos. con el sacrificio de los animales serológicamente positivos. La S19 induce anticuerpos contra el lipopolisacárido liso (S-LPS), lo que dificulta la diferenciación de los bovinos infectados de los vacunados. Hemos desarrollado una cepa de S19 que expresa constitutivamente la proteína verde fluorescente (S19-GFP) codificada en el cromosoma II. La S19-GFP muestra características biológicas similares características biológicas y eficacias inmunogénicas y protectoras en ratones similares a la cepa S19 parental. La S19-GFP puede distinguirse de la S19 y de las cepas de campo de B. abortus mediante fluorescencia y PCR multiplex. Veinticinco novillas fueron vacunadas con S19-GFP (5×109 UFC) por vía subcutánea o conjuntival y algunas fueron reforzadas con GFP siete semanas después. Se realizó un seguimiento de los animales inmunizados durante más de tres años y se analizaron los anticuerpos anti-S-LPS mediante la prueba de Rosa de Bengala y un ELISA competitivo. Los anticuerpos anti-GFP se detectados por un ELISA indirecto y por Western blotting. En la mayoría de los casos, los anticuerpos anti-S-LPS precedieron durante varias semanas a los de la GFP. La respuesta de anticuerpos anti-GFP fue La respuesta de los anticuerpos contra la GFP fue mayor en los animales reforzados con GFP que en los no reforzados. En todos los casos, los anticuerpos anti-GFP persistieron durante más tiempo, o al menos tanto, como los que se produjeron contra la S-LPS. Los inconvenientes y ventajas potenciales del uso de la vacuna S19-GFP para identificar a los animales vacunados en entornos infectados.