Biological and genomic characterization of recent African swine fever strains and field validation of surveillance tools

Zani, Laura

Veröffentlicht

Biological and genomic characterization of recent African swine fever strains and field validation of surveillance tools

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African swine fever (ASF) is a notifiable animal disease with large impact on the pig farming sector and the wild boar population. As of March 2018, ASF is present in the Baltic Member States of the European Union, Poland, Czech Republic, and Romania, and it threatens to spread further towards Germany. Against this background, early warning strategies have to be implemented and possible control measures updated. Since an effective vaccine is lacking, a profound understanding of the pathogenesis and epidemiology is of utmost importance to design suitable control measures, especially for wild boar. While profound data is available for the sylvatic cycle of the disease in Africa, disease dynamics among European wild boar are far from being understood and remain to be elucidated. For this reason, the presented studies targeted the characterization of relevant virus strains and the further validation of suitable alternative sampling tools to generate diagnostic data. It was already known, that dry-swabs are suitable for pathogen and antibody detection of Classical and African swine fever but the applicability on field samples of poor quality and the combination with point-of-care test systems needed to be assessed. It could be shown, that dry-swabs minimize the risk of contamination and allow still decent diagnostic results without the need of a cooling device during transport and storage. This simple tool could encourage hunters and foresters to intensify the sampling of fallen wild boar which is urgently required for early disease detection. Furthermore, an Estonian field strain has been characterized in detail. Four animal trials including wild boar and different domestic pig breeds have been carried out for biological characterization. Rather variable disease courses with lethalities ranging from 0% (domestic pigs) to 100% (wild boar) have been observed. Full-genome sequencing revealed a large-scale mutation (14 kilo base pairs) in the re-isolated strain and screening of field samples demonstrated a locally and temporally limited circulation of the strain in north-eastern Estonia. In addition, a long-term animal trial provided data on the controversially discussed role of persistently or chronically infected survivor pigs acting as potential carriers. It could be shown, that swine surviving the acute phase of the disease, can recover completely and eliminate the virus. Under the experimental conditions no transmission to sentinel pigs, commingled 99 days after the inoculation was observed. This data contributed to the deeper understanding of the epidemiological behavior of ASF and could help to optimize disease control.

Aufgrund ihrer enormen Bedeutung für die Schweinefleischindustrie und die Wildschweinpopulation gehört die Afrikanische Schweinepest (ASP) aktuell zu den gefürchtetsten anzeigepflichtigen Tierseuchen. Die Erkrankung tritt derzeit unter anderem im Baltikum, in Polen, Tschechien und Rumänien auf und eine Ausbreitung nach Deutschland ist zu befürchten. Da kein wirksamer Impfstoff zur Verfügung steht, kommt dem Verständnis der Pathogenese und Epidemiologie eine noch größere Bedeutung zu. Über den sylvatischen Zyklus der Erkrankung in Afrika ist schon relativ viel bekannt, während die Wiedereinschleppung der Tierseuche in die europäische Wildschweinpopulation viele neue Fragen aufwirft. Die vorgestellten Studien umfassen die Charakterisierung von relevanten Virusstämmen und die weiterführende Validierung von alternativen Beprobungsverfahren. Tupferproben waren als brauchbare Alternative für den Nachweis der klassischen und Afrikanischen Schweinepest bereits bekannt, aber die Belastbarkeit der Methode im Einsatz mit schlechter Probenqualität und die Kombination mit Sofortdiagnostika musste noch erprobt werden. Es konnte gezeigt werden, dass die verwendeten Tupfer, die ungekühlt transportiert werden können, eine simple und kontaminationsarme Probennahme erlauben. Dieses vereinfachte Verfahren könnte Jäger und Förster zur intensiveren Beprobung von Fallwild motivieren und so zu einer frühzeitigen Entdeckung der Tierseuche beitragen. Außerdem wurde ein estnisches Isolat des Virus der Afrikanischen Schweinepest im Detail untersucht. Zu diesem Zweck wurden zunächst vier Tierexperimente mit Haus- und Wildschweinen durchgeführt. Die beobachteten Krankheitsverläufe waren mit einer Letalität zwischen 0% (Hausschwein) und 100% (Wildschwein) sehr variabel. Eine Vollgenomsequenzierung zeigte eine große Mutation (14 Kilobasenpaare) im Genom des Re-Isolates. Untersuchte Feldproben konnten das temporär und regional begrenzte Vorkommen des Isolats im Nordosten Estlands belegen. Des Weiteren lieferte ein Langzeittierexperiment wichtige Daten zum Thema der persistent oder chronisch infizierten Schweine, die als potenzielle Überträger der Erkrankung kontrovers diskutiert werden. Es konnte gezeigt werden, dass Schweine, die die akute Phase der Erkrankung überleben, in der Lage sind, sich vollständig zu erholen und das Virus zu eliminieren. Unter experimentellen Bedingungen konnte 99 Tage nach der ASP-Infektion keine Übertragung der Tierseuche auf zugestallte Sentineltiere beobachtet werden. Diese Daten tragen zu einem tieferen Verständnis der ASP-Epidemiologie bei und können helfen die Tierseuchenbekämpfung zu optimieren.