Characterization of immune evasion strategies of classical swine fever virus in dendritic cells with potential application as in vitro model for virulence studies.

• Forschungsstelle: BLV
• Projektnummer: 1.03.04
• Projekttitel Englisch: Characterization of immune evasion strategies of classical swine fever virus in dendritic cells with potential application as in vitro model for virulence studies.

Schlüsselwörter (Englisch)

Dendritic cell, classical swine fever, CSFV, pestivirus, RNA virus, replicon, immunosuppression, immunotolerance.

Kurzbeschreibung (Deutsch)

Chronische und subklinische Infektionen mit schwachvirulenten Stämmen des Klassischen Schweinepestvirus (KSPV) sind die Hauptursache für Viruspersistenz in der Schweine- und vor allem in der Wildschweinepopulation. Sie führen auch zu regelmässigen Neuausbrüchen der Krankheit. Ein besseres Verstehen der molekularen und immunologischen Grundlagen von Immuntoleranz gegen das KSPV ist von zentraler Bedeutung für die Entwicklung von in vitro Modellen für Virulenz einerseits und von effizienten und sicheren Impfstoffen anderseits. In beiden Fällen könnten die durch diagnostische Tierversuche und durch Keulen von infizierten Herden verursachten Tierverluste reduziert werden. Das Ziel dieses Forschungsprojektes ist die Strategien zu verstehen, die das KSPV erworben hat um der Immunantwort nach Infektion von dendritischen Zellen (DC) auszuweichen. In diesem Zusammenhang haben wir bereits gezeigt, dass, im Gegensatz zu den meisten RNA Viren, KSPV Infektion von DC keine DC-Aktivierung oder Maturierung verursacht. Zusätzlich produzieren KSPV-infizierte Monozyten einen starken nicht viralen antiproliferativen Faktor für T Zellen, wenn diese Zellen zu DC differenziert werden. Demzufolge sollen in diesem Projekt die Interaktion von KSPV und DC im Zusammenhang mit Virulenz untersucht werden und die KSPV-spezifischen molekularen Elementen, die zur DC Aktivierung/Maturierung und zur Produktion des antiproliferativen Faktors führen identifiziert werden.

Kurzbeschreibung (Englisch)

Chronic and subclinical infections with low virulent classical swine fever virus (CSFV) strains represent the main cause for persistence of the virus in pig and wild boar populations and for the high incidence of the disease. Better understanding of the molecular and immunological mechanisms of immunotolerance against CSFV might support (i) the development of in vitro diagnostic tools for virulence and (ii) the design of efficient and safe vaccine strategies. Both would reduce the loss of animals due to in vivo virulence assays and stamping out. Therefore, the aim of this project is to dissect the immune evasion strategies of CSFV in den-dritic cells (DC), key players between the innate and adaptive immune system. We have previously demon-strated that the infection of differentiated DC by CSFV, in contrast to other RNA viruses, does not result in DC activation or maturation. Also, when CSFV-infected monocytes are induced to differentiate to DC, these cells produce a potent T cell anti-proliferative factor of non-viral origin. Consequently, we propose to study the in-teraction between CSFV and DC in relationship to viral virulence and to identify CSFV-specific molecular elements controlling DC activation/maturation and production of the anti-proliferative factor.

Projektziele (Englisch)

As described above, virulent CSFV can infect and efficiently replicate in DC without apparently altering anti-gen-presenting capacity, phenotypic characteristics and morphology of the DC (Carrasco et al., manuscript in preparation). In addition, infection of DC precursors with CSFV results in the development of persistently in-fected DC, which produce a factor with potent anti-proliferative activity for T lymphocytes (Carrasco et al., attached manuscript). These two observations may be part of immune evasion strategies acquired by CSFV during evolution and may be important in terms of CSFV virulence and immunopathology of disease devel-opment.
Consequently, the aims of this research project are the following:
1. Analysis of the relationship of viral virulence and DC-CSFV interaction in terms of DC activation / maturation and production of the anti-proliferative factor. Field isolates and cDNA-derived CSFV strains for which virulence has previously been characterized in animals will be studied in DC. Possible correlation of the in vitro phenotypes with virulence will be evaluated for the development of a diagnostic tool to define the virulence of field isolates.
2. Characterization of the potential role of CSFV dsRNA in DC maturation / activation. It is hypothesised that the natural noncytopathogenic CSFV has evolved mechanisms to prevent accumulation of viral dsRNA and thus to control activation of the immune response.
3. Identification of the viral genes responsible for the expression of the anti-proliferative factor. In order to identify the CSFV genes with immunosuppressive activity, DC will be either infected with Npro deletion mutants or various packaged replicons or transfected with expression plasmids coding for individual or combinations of CSFV proteins.
4. Analysis of the interferon response of DC following infection with strains differing in virulence and with mutant viruses derived from cDNA. For this purpose, an in vitro reporter assay for porcine IFN bioactivity will be developed and its potential use as a complementary diagnostic tool will be evaluated. In addition, a TaqMan PCR for IFN messenger RNA will be established and evaluated for the same purpose.

Umsetzung und Anwendungen (Deutsch)

29.10.2008:
Diverse wissenschaftliche Publikationen, Folgeprojekt am laufen. Grundlagenforschung: Ergebnisse dieses Projektes sind nicht direkt anwendbar, sind aber eine wichtige Grundlage für weitere anwendungsorientierte Forschung. (Umsetzungssitzung/mvo)

Publikationen / Ergebnisse (Englisch)

Bauhofer, O.; Summerfield, A.; Sakoda, Y.; Tratschin, J.D.; Hofmann, M.A.; Ruggli, N. (2007) Classical swine fever virus N^pro interacts with interferon regulatory factor 3 and induces its proteasomal degradation. J. Virol. 81:3087-3096

Bauhofer, O.; Summerfield, A.; McCullough, K.C.; Ruggli. N. (2005) Role of double-stranded RNA and N^pro of classical swine fever virus in the regulation of innate immune activation of monocyte-derived dendritic cells. Virology 343:93-105

Ruggli, N.; Bird, B.H.; Liu, L.; Bauhofer, O.; Tratschin, J.-D.; Hofmann, M. A. (2004) N^pro of classical swine fever virus is an antagonist of double-stranded RNA-mediated apopotosis and IFN-a/b induction. Virology 340:265-276

Carrasco, C.P.; Rigden, R.C.; Vincent, I.E.; Balmelli, C.; Ceppi, M.; Bauhofer, O.; Tache, V.; Hjertner, B.; McNeilly, F.; van Gennip, H.G.; McCullough, K.C.; Summerfield, A. (2004) Interaction of classical swine fever virus with dendritic cells. J, Gen. Virol. 85:1633-1641

Zugehörige Dokumente

• Datenblatt [PDF] 71 kB