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Differentiation of Infected and Vaccinated Animals (DIVA) Using the NS1 Protein of Avian Influenza Virus

Gloria Avellaneda, Egbert Mundt, Chang-Won Lee, Samadhan Jadhao and David L. Suarez
Avian Diseases
Vol. 54, No. 1, Supplement: Proceedings of the Seventh International Symposium on Avian Influenza (March 2010), pp. 278-286
Stable URL: http://www.jstor.org/stable/40601071
Page Count: 9
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Differentiation of Infected and Vaccinated Animals (DIVA) Using the NS1 Protein of Avian Influenza Virus
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Abstract

Vaccination against avian influenza (AI) virus, a powerful tool for control of the disease, may result in issues related to surveillance programs and international trade of poultry and poultry products. The use of AI vaccination in poultry would have greater worldwide acceptance if a reliable test were available that clearly discriminated between naturally infected and vaccinated-only animals (DIVA). Because the nonstructural protein (NS1) is expressed in influenza virus—infected cells, and it is not packaged in the virion, it is an attractive candidate for a DIVA differential diagnostic test. The aim of this work was to determine the onset of the antibody response to the NS1 protein in chickens infected with low pathogenic avian influenza (LPAI) virus, and to evaluate the diagnostic potential of a baculovirus-expressed purified NS1 protein in an indirect ELISA-based DIVA strategy. An antibody response against NS1 was first detected 3 wk after infection, but the antibody levels were decreasing rapidly by 5 wk after infection. However, most chickens did not have detectable antibodies in spite of high hemagglutination inhibition (HI) antibody titers in one group. In birds vaccinated with inactivated oil-emulsion vaccines, antibodies against NSl were not detected before virulent challenge, and only a small percentage of birds seroconverted after homologous LPAI virus challenge. Vaccinated birds challenged with highly pathogenic AI showed a higher NS1 antibody response, but at most only 40% of birds seroconverted against NS1 protein by 3 wk after challenge. Because of the variability of seroconversion and the duration of the antibody response in chickens, the NSl protein DIVA strategy did not perform as well as expected, and if this strategy were to be used, it would require sampling a higher number of birds to compensate for the lower seroconversion rate. La vacunación contra la influenza aviar, que es una herramienta poderosa para el control de la enfermedad, puede resultar en problemas relacionados con los programas de vigilancia y comercio internacional de aves y productos avícolas. El uso de la vacunación contra la influenza aviar tendría mayor aceptación mundialmente si hubiera disponible una prueba que discriminara claramente entre animales infectados de manera natural y animales solamente vacunados (DIVA). Debido a que la proteína noestructural NSl se expresa en la células infectadas con el virus de la influenza, y no se encuentra como parte del virión, es una excelente candidata para una prueba de diagnóstico diferencial basada en el concepto DIVA. El objetivo de este trabajo fue determinar el comienzo de la respuesta por anticuerpos hacia la proteína NS1 en pollos infectados con un virus de influenza de baja patogenicidad y evaluar el potencial diagnóstico de la proteína purificada NS1 expresada en baculovirus dentro de una estrategia DIVA basada en una prueba de ELISA indirecta. La respuesta de anticuerpos contra NS1 fue detectada tres semanas después de la infección, pero los niveles de anticuerpos decrecieron rápidamente alrededor de las cinco semanas después de la infección. Sin embargo, la mayoría de los pollos no tenían anticuerpos détectables a pesar de los títulos altos detectados con la prueba de inhibición de la hemaglutinación en un grupo. En las aves inmunizadas con vacunas inactivadas emulsionadas en aceite, los anticuerpos contra la proteína NS1 no fueron detectados antes del desafío virulento y solo un pequeño porcentaje de las aves mostraron seroconversion después del desafío con un virus de la influenza de baja patogenicidad homólogo. Las aves vacunadas y desafiadas con influenza aviar de alta patogenicidad mostraron una respuesta de anticuerpos alta contra la proteína NS1, pero solamente se observó como máximo un 40% de seroconversion contra la proteína NS1 alrededor de las tres semanas después del desafío. Debido a la variabilidad de la seroconversion y a la duración de la respuesta de anticuerpos en pollos, la estrategia DIVA utilizando la pro teína NS1 no funcionó como se esperaba y si esta estrategia se utilizara, se requeriría muestrear un número mayor de aves para compensar el bajo nivel de seroconversion.

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