Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico / Vaccines with antigenic markers also known as differential vaccines have been largely used for control and prevention of bovine herpesvirus 1 (BoHV-1) infection. With this purpose, a Brazilian BoHV-1 isolate (SV56/90) was submitted to deletion of the glycoprotein E (gE) gene for a potential use in vaccines. BoHV-1 gE gene deletion was performed by homologous recombination, being the gE gene replaced by the green fluorescent protein (GFP) gene for selection. Upon co-transfection of MDBK cells with genomic viral DNA plus the GFP-bearing gE-deletion plasmid, three fluorescent recombinant clones were obtained (and nominated as BoHV-1ΔgE). The recombinant viruses formed smaller plaques in MDBK cells yet with similar kinetics and grew to similar titers to those of the parental virus, showing that gE deletion had no deleterious effect on the replication efficiency in vitro. Thirteen calves inoculated intramuscularly (IM) with the recombinant BoHV-1ΔgE developed virus neutralizing (VN) antibodies at day 42pi (titers from 2 to 16), demonstrating his ability to replicate and to induce a serological response in vivo. Furthermore, the serological response induced by the recombinant virus could be differentiated from that induced by wild-type BoHV-1 by the use of an anti-gE antibody ELISA kit. Experiments to determine the safety, immunogenicity and protection were performed with the BoHV-1ΔgE candidate vaccine strain. In the safety test, five three months-old calves were inoculated with approximately 10-100 times the usual vaccine dose (108.5TCID50 per animal). The inoculated animals remained healthy and did not shed virus, confirmed by the absence of virus in nasal secretions and lack of seroconversion by sentinel calves kept in contact. In addition, the recombinant virus was not shed upon dexamethasone administration (at day 42pi) showing the inability of reactivation and/or shedding after attempts of reactivation of latent infection. In the immunogenicity test, calves (8 to 10 months-old) were vaccinated once IM (group I, n=8) or subcutaneously (group II, n=9) with live BoHV-1ΔgE or twice (30 days apart) with inactivated virus plus aluminum hydroxide (group IV, n=13) or MontanideTM Gel 1 (Seppic - group V, n=14). As controls, three animals (group III) were vaccinated once IM with the parental virus. All calves vaccinated with live virus developed VN titers of 2 to 8 (group I, GMT: 2; group II, GMT: 1.65; group III, GMT: 1.65) at day 42pv. Animals of groups IV and V developed VN titers of 2 to 16 (GMT: 2.45) and 2 to 128 (GMT: 3.9), respectively. All calves vaccinated with the BoHV-1ΔgE remained negative in the gE ELISA. In a vaccination-challenge experiment, six calves (three to four-months-old) were vaccinated with live virus (107.3TCID50/animal) and four calves were kept as controls. Forty-seven days after vaccination, the calves were challenged with a heterologous BoHV-1 strain (107.5TCID50/animal) by the intranasal route. Vaccinated animals developed only mild and transient nasal signs comparing with the control calves. Virus shedding by vaccinated animals was also significantly reduced compared to controls. These results demonstrate that the recombinant BoHV-1ΔgE is safe/attenuated, immunogenic for calves both in a live or inactivated, adjuvanted vaccine formulation. Moreover, it induces a humoral response that can be distinguished from that induced by the wild type virus. Thus, the recombinant BoHV-1ΔgE presents suitable properties to be used in vaccine formulations. / Vacinas com marcadores antigênicos também denominadas vacinas diferenciais tem sido amplamente utilizadas no controle e prevenção da infecção pelo herpesvírus bovino tipo 1 (BoHV-1). Com este objetivo, uma amostra brasileira de BoHV-1 (SV56/90) foi submetida à deleção do gene da glicoproteína E (gE) para potencial uso em vacinas. A deleção do gene da gE foi realizada por recombinação homóloga, sendo o gene da gE substituído por um marcador para seleção (green fluorescent protein, GFP). Após co-transfecção de plasmídio de deleção e DNA genômico viral em células MDBK, três recombinantes expressando a GFP foram obtidos (e denominados BoHV-1ΔgE). Os vírus recombinantes produziram placas menores em células MDBK, porém com cinética e em títulos semelhantes ao vírus parental, demonstrando que a deleção da gE não afetou negativamente a sua capacidade replicativa in vitro. Treze bezerros inoculados pela via intramuscular (IM) com o recombinante BoHV-1ΔgE desenvolveram anticorpos neutralizantes (títulos entre 2 e 16), demonstrando a sua capacidade replicativa e imunogênica in vivo. Além disso, a resposta sorológica induzida pelo recombinante pode ser diferenciada daquela induzida pelo vírus parental pelo uso de um teste ELISA específico para anticorpos anti-gE. Posteriormente, o vírus recombinante foi submetido a testes de segurança/atenuação, de imunogenicidade e de proteção frente a desafio in vivo. No teste de segurança, cinco bezerros de três meses de idade foram inoculados pela via IM com o recombinante em uma dose aproximadamente 10-100 vezes a dose contida em vacinas comerciais (108,5TCID50 por animal). Os animais inoculados permaneceram saudáveis e não excretaram o vírus, confirmado pela ausência de vírus em secreções nasais e pela ausência de soroconversão em bezerros sentinelas mantidos em contato. O vírus recombinante também não foi excretado após administração de dexametasona (dia 42pi), demonstrando a incapacidade de reativar e/ou ser excretado após tentativa de reativação de infecção latente. No teste de imunogenicidade, bezerros com 8 a 10 meses de idade foram vacinados uma vez pela via IM (grupo I, n=8) ou subcutânea (SC, grupo II, n=9) com o recombinante BoHV-ΔgE viável, ou duas vezes (30 dias de intervalo) com o vírus inativado, conjugado com hidróxido de alumínio (grupo IV, n= 13) ou com MontanideTM Gel 1 (Seppic - grupo V, n=14). Como controle, três animais (grupo III) foram vacinados com o vírus parental (uma dose pela via IM). Todos os bezerros vacinados com o vírus viável desenvolveram anticorpos neutralizantes em títulos de 2 a 8 (grupo I, GMT: 2; grupo II, GMT: 1,65; grupo III, GMT: 1,65) no dia 42pv. Os demais animais desenvolveram títulos de 2 a 16 (grupo IV, GMT: 2,45) e de 2 a 128 (grupo V, GMT: 3,9). Todos os animais vacinados com o BoHV-1ΔgE permaneceram negativos no teste ELISA anti-gE. No teste de vacinação com desafio, seis bezerros (3-4 meses de idade) foram vacinados com o recombinante BoHV-1ΔgE viável na dose de 107,3TCID50/animal e quatro foram mantidos como controle. No dia 47pv, os animais foram submetidos a desafio com uma cepa heteróloga do BoHV-1 (dose de 107,5TCID50/animal) pela via intranasal. Os animais vacinados desenvolveram sinais clínicos mais brandos e por período mais curto e, excretaram vírus em menores títulos e por menos tempo do que os controles. Esses resultados demonstram que o vírus recombinante BoHV-1ΔgE é seguro/atenuado e imunogênico para bezerros, tanto na forma replicativa quanto na forma inativada. Além disso, induz resposta sorológica capaz de ser diferenciada daquela induzida pelo vírus parental. Sendo assim, o BoHV-1ΔgE apresenta propriedades adequadas para ser usado em formulações vacinais.

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / The present study describes an investigation of the attenuation/virulence and immunogenicity of a recombinant BoHV-5, a candidate vaccine strain. The recombinant BoHV-5gE/TKΔ was constructed out of a Brazilian BoHV-5 strain (SV507/99) and contains deletions in glycoprotein E (gE) gene as antigenic marker - and thymidine kinase (TK) gene for attenuation. In Chapter 1, we investigated the attenuation and immunogenicity of the recombinant in calves. Eighty-to-ninety days old calves (n=6) inoculated intranasally (IN) with the recombinant virus (titer of 107.5 TCID50) showed no clinical signs, and shed low titers of virus in nasal secretions. On day 30 post-infection (pi), all animals had neutralizing antibodies against BoHV-5, in titers from 4 to 8 and remained negative for antibodies to gE. Administration of dexamethasone (Dx) to four of these calves at day 42 pi (0.1mg/kg/day during 5 days) did not result in virus shedding or increase in antibody titers, indicating lack of viral reactivation. In a second experiment, intramuscular immunization (IM) of calves with 8 months of age (n=9) with the recombinant virus (107.5 TCID50/animal) did not result in virus shedding or clinical signs. Vaccinated animals developed neutralizing antibodies in titers from 2 to 8 at day 42 post-vaccination (PV) and remained negative for gE antibodies. Finally, 21 calves (approximately 10 months old) were vaccinated IM with the recombinant virus (107.3 TCID50). All vaccinated animals developed neutralizing antibodies in titers from 2 to 16 at day 30pv. A boost vaccination performed on those animals at day 240 pv resulted in a rapid and strong anamnestic antibody response, with VN titers reaching from 16 to 256 at day 14 post-booster. Serum samples of all animals remained negative for gE antibodies. Serum samples from vaccinated animals showed cross-neutralizing activity against nine field isolates of BoHV-5 and eight of BoHV-1. Chapter 2 describes an investigation of the immunogenicity and protection conferred by the recombinant virus against homologous (BoHV-5) and heterologous challenge (BoHV-1). A group of nine calves seronegative for BoHV-5 were vaccinated IM in a dose of 107.5 TCID50 of the recombinant virus and eight animals were maintained as non vaccinated controls. All vaccinated animals seroconverted 14 days postvaccination (pv), with neutralizing antibody titers from 2 to 4. At day 42 post-vaccination (pv), the vaccinated animals and controls were challenged by IN instillation of BoHV-5 or BoHV-1 isolates. After challenge, the length and magnitude of virus shedding was reduced in vaccinated animals compared to controls in both groups (challenged with BoHV-1 and BoHV-5). The vaccinated animals did not show systemic, respiratory or neurological clinical signs after challenge. Furthermore, the control animals challenged with BoHV-5 (n=4) developed severe neurological disease and were euthanized in extremis between days 13 and 14 post-challenge (pd). The challenge resulted in a strong and rapid anamnestic response in vaccinated animals, inducing neutralizing titers higher than in control animals. Antibodies to gE were detected only after challenge in both vaccinated and controls calves. These results indicate that recombinant BoHV-5 gE/TKΔ is an adequate candidate for a vaccine strain, with an antigenic marker, since it is attenuated and immunogenic for calves and provides homologous and heterologous (BoHV-1) protection. / O presente trabalho descreve a atenuação/virulência e imunogenicidade de uma cepa recombinante do herpesvírus bovino tipo 5 (BoHV-5) candidata a cepa vacinal. O recombinante BoHV-5gE/TKΔ foi construído a partir da cepa brasileira SV507/99 e contém deleções nos genes da glicoproteína E (gE) como marcador antigênico - e da enzima timidina quinase (TK), para atenuação. No capítulo 1, investigou-se a atenuação e imunogenicidade do recombinante em bezerros. Bezerros com 80 a 90 dias de idade (n=6), inoculados pela via intranasal (IN) com o vírus recombinante (título de 107,5 TCID50) não apresentaram sinais clínicos, e excretaram títulos baixos de vírus nas secreções nasais. No dia 30 pós-infecção (pi), todos os animais possuíam anticorpos neutralizantes contra o BoHV-5, em títulos entre 4 e 8, permanecendo soronegativos para a gE. Administração de dexametasona (Dx) a quatro desses bezerros no dia 42 pi (0.1mg/kg/dia durante 5 dias) não resultou em excreção viral ou em aumento dos títulos de anticorpos, indicando ausência de reativação viral. Em um segundo experimento, vacinação intramuscular (IM) de bezerros com 8 meses de idade (n=9) com o recombinante (107,5TCID50/animal) não resultou em excreção viral ou em manifestações clínicas. Os animais vacinados desenvolveram anticorpos neutralizantes em títulos de 2 a 8 no dia 42 pós-vacinação (PV) e permaneceram negativos para anticorpos anti-gE. Finalmente, 21 bezerros (aproximadamente 10 meses de idade) foram vacinados com o recombinante (107,3 TCID50) pela via IM. Todos os animais vacinados desenvolveram anticorpos neutralizantes em títulos de 2 a 16 no dia 30pv. Revacinação desses animais no dia 240 pv provocou uma resposta anamnéstica rápida e intensa, resultando em títulos neutralizantes entre 16 e 256 no dia 14 pós-revacinação. O soro de todos os animais permaneceu negativo para anticorpos contra a gE. Amostras de soro dos animais vacinados apresentaram atividade neutralizante cruzada frente a nove isolados de BoHV-5 e oito de BoHV-1. O capítulo 2 relata uma investigação sobre a imunogenicidade e proteção conferida pelo vírus recombinante frente a desafio homólogo (BoHV-5) e heterólogo (BoHV-1). Para isso, nove bezerros soronegativos para o BoHV-5 foram vacinados pela via intramuscular com uma dose de 107,5DICC50 do vírus recombinante e oito animais foram mantidos como controle. Todos os animais vacinados soroconverteram aos 14 dias pós-vacinação (pv), apresentando títulos de anticorpos neutralizantes entre 2 e 4. No dia 42 pós-vacinação (pv), os animais vacinados e os controles foram desafiados pela inoculação intranasal (IN) de isolados de BoHV-5 ou de BoHV-1. Após o desafio, a excreção de vírus pelos animais vacinados foi reduzida em comparação com os não vacinados, nos dois grupos (desafiados com BoHV-1 e BoHV-5). Os animais vacinados também não apresentaram sinais clínicos sistêmicos, respiratórios ou neurológicos pós desafio. Por outro lado, os animais controles inoculados com o BoHV-5 (n=4) desenvolveram doença neurológica severa e foram eutanasiados in extremis entre os dias 13 e 14 pós-desafio (pd). O desafio provocou uma resposta anamnéstica intensa e rápida nos animais vacinados, induzindo títulos neutralizantes superiores aos animais não vacinados. Anticorpos contra a gE foram detectados apenas após o desafio, tanto nos vacinados quanto nos controles. Esses resultados indicam que o recombinante BoHV-5 gE/TKΔ é um candidato adequado a cepa vacinal com marcador antigênico, pois é atenuado e imunogênico para bezerros, confere proteção homóloga e também contra o BoHV-1.