Vacina de subunidade viral ligada a nanopartículas de PHB : uma nova abordagem para o ORF vírus em ovinos

Abstract

Resumo: O vírus Orf (ORFV) é um poxvírus de DNA fita dupla, do gênero Parapoxvirus, causador do ectima contagioso em caprinos e ovinos. Endêmica em todo o mundo, essa enfermidade é frequentemente negligenciada, mas causa impactos significativos na saúde animal e representa risco zoonótico. O ORFV contém genes imunomoduladores que codificam proteínas capazes de evadir a resposta imune do hospedeiro, favorecendo sua persistência. Atualmente, não há vacinas seguras e eficazes para prevenção ou tratamento — no Brasil, nenhuma está disponível. Diante disso, este estudo buscou desenvolver um imunógeno experimental contra o ORFV, utilizando uma subunidade viral acoplada a nanopartículas. O fator de inibição de GM-CSF/IL 2 (GIF), conhecido por seu efeito imunossupressor, foi selecionado como antígeno. Um fragmento dessa proteína foi produzido de forma recombinante em bactérias e, posteriormente, aderido a nanopartículas de polihidroxibutirato (PHB). A vacina foi testada por quatro anos consecutivos em um rebanho, totalizando 291 ovinos (neonatos de cada estação reprodutiva) da Universidade Federal do Paraná. A vacina foi administrada em duas doses. A resposta imune foi avaliada por ELISA, e a reversão da imunossupressão analisada por meio da capacidade fagocítica e da contagem de leucócitos sanguíneos. Também foram registrados dados zootécnicos, como ganho médio diário de peso (GMD), e a segurança do imunógeno foi monitorada por análises bioquímicas e hemograma. A carga viral foi quantificada em swabs nasais por qPCR. Houve aumento significativo (P < 0,001) na porcentagem e contagem total de neutrófilos e monócitos fagocíticos, bem como de leucócitos no sangue. O grupo que recebeu a dose completa (0,2 mL) apresentou títulos de anticorpos superiores aos demais (P < 0,001) em todos os anos. O teste de avidez seguiu tendência semelhante à soroconversão, com exceção do primeiro e último ano. No desempenho zootécnico, o grupo com dose completa apresentou maior GMD nos anos 2, 3 e 4 (P < 0,05). A carga viral foi significativamente menor nos grupos vacinados (P < 0,001). Não foram observadas alterações clínicas relevantes nos parâmetros bioquímicos, apenas variações temporais dentro dos valores de referência para a espécie. No hemograma, após a segunda dose, houve redução significativa nos valores de hemoglobina, hematócrito e eritrócitos no grupo dose completa em comparação aos demais grupos (P < 0,001), sem impacto clínico. Em síntese, a vacina experimental baseada na proteína GIF acoplada a nanopartículas mostrou-se segura e eficaz, estimulando resposta imune robusta, reduzindo a carga viral e melhorando o desempenho produtivo dos animais. Esses achados representam um avanço promissor no combate ao ectima contagioso e reforçam o potencial dessa abordagem para aplicação prática na saúde de ovinos e caprinos.

Abstract: The Orf virus (ORFV) is a double-stranded DNA poxvirus of the genus Parapoxvirus, responsible for contagious ecthyma in goats and sheep. Endemic worldwide, this disease is often neglected, yet it causes significant impacts on animal health and poses a zoonotic risk. ORFV carries immunomodulatory genes encoding proteins capable of evading the host immune response, thus favoring viral persistence. Currently, there are no safe and effective vaccines for prevention or treatment — in Brazil, none are available. In this context, this study aimed to develop an experimental immunogen against ORFV using a viral subunit coupled to nanoparticles. The granulocyte-macrophage colony-stimulating factor/interleukin-2 inhibitory factor (GIF), known for its immunosuppressive effect, was selected as the antigen. A fragment of this protein was recombinantly produced in bacteria and subsequently bound to polyhydroxybutyrate (PHB) nanoparticles. The vaccine was tested over four consecutive years in a flock comprising a total of 291 sheep (neonates from each reproductive season) at the Federal University of Paraná. The vaccine was administered in two doses. The immune response was evaluated using ELISA, and the reversal of immunosuppression was assessed through phagocytic capacity and peripheral blood leukocyte counts. Zootechnical data, such as average daily weight gain (ADG), were also recorded. The safety of the immunogen was monitored through biochemical analyses and complete blood counts. Viral load was quantified in nasal swabs using qPCR. A significant increase (P < 0.001) was observed in both the percentage and total count of phagocytic neutrophils and monocytes, as well as in total leukocyte counts. The group that received the full dose (0.2 mL) showed significantly higher antibody titers (P < 0.001) than the other groups in all years of the study. Avidity tests followed the same trend as seroconversion, except in the first and last year. Regarding zootechnical performance, the full-dose group showed higher ADG in years 2, 3, and 4 (P < 0.05). Viral load was significantly lower in vaccinated groups (P < 0.001). No clinically relevant changes were observed in biochemical parameters, with only temporary variations within reference ranges for the species. In the complete blood count, after the second dose, there was a significant reduction in hemoglobin, hematocrit, and erythrocyte values in vaccinated groups compared to controls (P < 0.001), without clinical impact. In summary, the experimental GIF based nanoparticle vaccine proved to be safe and effective, eliciting a robust immune response, reducing viral load, and improving animal productive performance. These findings represent a promising advance in controlling contagious ecthyma and highlight the potential of this approach for practical application in sheep and goat health.