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. 2002 Jun;31(3):229-36.
doi: 10.1080/03079450220136530.

Molecular epizootiology of infectious bronchitis virus in Sweden indicating the involvement of a vaccine strain

A Farsang  1 , C Ros, Lena H M Renström, Claudia Baule, T Soós, S Belák
Affiliations

Molecular epizootiology of infectious bronchitis virus in Sweden indicating the involvement of a vaccine strain

A Farsang et al. Avian Pathol. 2002 Jun.

Abstract
in English, French, German, Spanish

To improve the detection and molecular identification of infectious bronchitis virus (avian coronavirus), two reverse transcriptase-polymerase chain reaction (PCR) assays were developed. As 'diagnostic#10; PCR', a set of consensus nested primers was selected from highly conserved stretches of the nucleocapsid (N) gene. As 'phylogeny' PCR, a fragment of the spike protein gene (S1) was amplified and the PCR products were directly sequenced. To study the phylogenetic relationships of the viruses from various outbreaks, studies of molecular epizootiology were performed in Sweden, a Nordic region, where the occurrence of natural cases of the disease is relatively low and the occasional use of live vaccine(s) is well recorded and monitored. The disease appeared in the region in 1994, associated with production problems among layers of various ages. During outbreaks in 1995 and 1997, both layers and broilers were affected. To reduce losses, a live attenuated vaccine has been applied since 1997. By examining 12 cases between 1994 and 1998, molecular epizootiology revealed that, before 1997, the viruses had gene sequences very similar to strains of the Massachusetts serotype. However, comparative sequence analysis of the S1 gene revealed that the identity was not 100% to any of the strains of this serotype that we analysed. A virus related to the Dutch-type strain, D274, was also identified on one farm. Surprisingly, from 1997, the year that vaccination commenced with a live Massachusetts serotype vaccine, the majority of viruses detected had S1 sequences identical to the live Massachusetts vaccine strain. This genetic relation to the vaccine virus was also confirmed by N gene sequence analysis. The studies of molecular epizootiology reveal a strong probability that the vaccination had lead to the spread of the vaccine virus, causing various disease manifestations and a confusing epizootiological situation in the poultry population.

Dans le but d'améliorer la détection et l'identification moléculaire du virus de la bronchite infectieuse (IBV, coronavirose aviaire), deux tests de transcription inverse et d'amplification en chaîne par polymérase ont été développés (RT-PCR). Pour les études diagnostiques par PCR, un jeu de sondes nichées a été sélectionné à partir de zone hautement conservée du gène de la nucléocapside (N). Pour les études de phylogènie par PCR, un fragment du gène de la protéine de la spicule (S1) a été amplifié et les produits PCR ont été directement séquencés. Dans le but d'étudier les relations phylogénétiques des virus de différents cas, des études d'épidémiologie moléculaire ont été réalisées en Suède, une région nordique où l'apparition de cas spontanés de maladie est relativement faible et l'utilisation occasionnelle de vaccin(s) vivant(s) est bien suivie.

La maladie est apparue dans la région en 1994, associée à des problèmes de production chez les pondeuses d'âges différents. Lors des cas enregistrés entre 1995 et 1997, les pondeuses et poulets de chair ont été affectés. Dans le but de réduire les pertes, un vaccin vivant atténué a été utilisé, à partir de 1997. L'examen en épizootiologie moléculaire de 12 virus isolés entre 1994 et 1998 révèle qu'avant 1997 les virus présentaient des séquences très similaires à celles des souches de sérotype Massachusetts. Cependant, l'analyse comparative des séquences du gène S1 a révéle que l'identité n'était pas de 100% pour toutes les souches de ce sérotype que nous avons analysées. Un virus proche de la souche hollandaise D274 a également été identifié dans un élevage. De façon surprenante, à partir de 1997, année du début de la vaccination avec un vaccin vivant de sérotype Massachusetts, la majorité des virus isolés ont présenté des séquences de S1 identiques à la souche vaccinale vivante Massachusetts. Cette relation génétique à un virus vaccinal a également été confirmée par l'analyse de la séquence du gène N. Les études d'épizootiologie moléculaire révèlent une forte probabilité que la vaccination a permis la diffusion d'un virus vaccinal, causant différentes manifestations de maladie et brouillant la situation épizootiologique de la population avicole.

Um den Nachweis und die molekulare Identifizierung von Bronchitisvirus (IBV, aviäres Coronavirus) zu verbessern, wurden zwei Reverse-Transkriptase-Polymerase-Kettenreaktion (RT-PCR)-Tests entwickelt. Für eine “diagnostische PCR” wurde ein Set von verschachtelten Primern aus hoch konservierten Abschnitten des Nukleokapsid (N)-Gens ausgewählt. Für eine “Phylogenese”-PCR wurde ein Fragment des Spikeprotein-Gens (S1) amplifiziert und die PCR-Produkte wurden unmittelbar sequenziert. Um die phylogenetischen Beziehungen der Virusstämme von verschiedenen Ausbrüchen zu untersuchen, wurden Untersuchungen der molekularen Epizootiologie in Schweden, einer nordischen Region, durchgeführt, wo das Vorkommen von natürlichen Fällen der Krankheit relativ selten ist und die gelegentliche Verwendung von Lebendvakzine(n) gut dokumentiert und überwacht wird.

Die Krankheit tauchte 1994 in der Region auf und war mit Produktionsproblemen unter den Legehennen verschiedener Altersgruppen verbunden. Während der Ausbrüche in den Jahren 1995 und 1997 waren sowohl Legehennen als auch Broiler erkrankt. Um die Verluste zu reduzieren, wird seit 1997 eine attenuierte Lebendvakzine eingesetzt. Bei der Untersuchung von 12 Fällen zwischen 1994 und 1998 zeigte die molekulare Epizootiologie, dass die Viren vor 1997 Gen-Sequenzen hatten, die denen von Stämmen des Serotyps Massachusetts sehr ähnlich waren. Die vergleichende Sequenzanalyse des S1-Gens zeigte jedoch, dass die Identität mit keinem der von uns analysierten Stämme dieses Serotyps 100% betrug. Auch ein mit dem holländischen Referenzstamm D274 verwandtes Virus wurde auf einer Farm identifiziert. Seit 1997, dem Jahr, in dem die Impfung mit einer Lebendvakzine vom Serotyp Massachusetts begann, hatte überraschenderweise die Mehrzahl der nachgewiesenen Viren S1-Sequenzen, die mit der des Massachusetts-Vakzinestammes identisch waren. Diese genetische Beziehung zu dem Vakzinevirus wurde außerdem durch die N-Gen-Sequenzanalyse bestätigt. Die Untersuchungen der molekularen Epizootiologie offenbaren eine hohe Wahrscheinlichkeit dafür, dass die Vakzinierung zu einer Ausbreitung des Impfvirus geführt hatte, wodurch verschiedene Krankheitsmanifestationen und eine verwirrende epizootiologische Situation in der Geflügelpopulation verursacht wurden.

Con el fin de mejorar la detección y la identificación molecular de virus de bronquitis infecciosa aviar (IBV, coronavirus aviar), se desarrollaron dos métodos de transcriptasa reversa-reacción en cadena de la polimerasa (RT-PCR). Como “PCR de diagnóstico” se desarrollaron un grupo de cebadores anidados consensuados a partir de secuencias muy conservadas del gen de la nucleocápside (N). Como PCR de “filogenia”, se amplificó un fragmento del gen de la proteína spike (S1) y los productos de PCR se secuenciaron directamente. Con el fin de estudiar las relaciones filogenéticas de los virus de varios brotes epidémicos, se realizaron estudios de epizootiología molecular en Suecia, una región nórdica, donde hay un bajo nivel de casos naturales de esta enfermedad y donde el uso de vacuna(s) está bien controlado y monitorizado.

La enfermedad apareció en la región en 1994, asociada a problemas de producción en ponedoras de diferentes edades. Durante las epidemias de 1995 y 1997, se vieron afectados tanto los pollos de engorde como las gallinas ponedoras. Para reducir las pérdidas, se ha administrado una vacuna viva atenuada desde 1997. Mediante el examen de 12 casos entre 1994 y 1998, la epizootiología molecular reveló que antes de 1997 los virus tenían secuencias génicas muy similares a las cepas del serotipo Massachusetts. Pero, al analizar comparativamente las secuencias del gen S1, se observó que ninguna de las cepas de este serotipo analizada presentaba una identidad del 100%. Un virus relacionado con la cepa de tipo holandés, D274, fue identificada en una de las granjas. Sorprendentemente, desde 1997, el año en el cual empezó la vacunación con una vacuna viva del serotipo Massachusetts, la mayoría de los virus detectados presentaron una secuencia de la S1 idéntica a la de la vacuna viva de la cepa Massachusetts. Esta relación genética con el virus vacunal fue también confirmada por análisis de la secuencia del gen N. Los estudios de epizootiolog ía molecular revelaron que con bastante probabilidad la vacunación conllevó la diseminación del virus vacunal, causando varias manisfestaciones de la enfermedad y una confusa situación epizootiológica en la población avícola.

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References

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