Selection of conditions for effective inactivation of Pseudopestis avium virus (Paramyxoviridae: Orthoavulovirus: Avian orthoavulovirus 1) for the production of a Newcastle disease vaccine

Cover Page

Cite item

Full Text

Abstract

Introduction. Newcastle disease (ND) is classified as especially dangerous pathogen. Its primary source is an infected or recovered bird. The virus shedding begins just in a day after infection, and virus remains in the body for another 2-4 months after the recovery. The complexity of the final elimination of the causative agent of the disease lies in its ability for long-term preservation in the external environment and the possibility of constant circulation in one complex between groups of birds of different sex and age. Therefore, the main element of protecting birds from ND is immunoprophylaxis that is based on vaccines containing an inactivated ND virus (NDV).

The aim of the work ‒ is to optimize the parameters of inactivation of the NDV actual strain H with formaldehyde at final concentrations of 0.01, 0.025, 0.05, and 0.1% under temperature conditions of 20 ± 2 and 37 ± 0.5 °C.

Materials and methods. We used a virus-containing suspension of the NDV strain H with an initial biological activity of 10.75 lg EID50/cm3 grown by cultivation in 10-day-old developing chick embryos.

Results. On the 16th day after the administration of the tested suspensions of NDV inactivated at different temperatures and concentrations of the inactivant , the geometric mean titers of antibodies to NDV in sera of vaccinated birds were at least 1 : 63 in the hemagglutination inhibition reaction, indicating that the studied inactivated suspensions were antigenically active.

Conclusion. The optimal parameters of the inactivation mode (final concentration, temperature and time of inactivation) of the NDV strain H were established. The inactivation process at 37 ± 0.5 °C with inactivant concentrations of 0.01, 0.025, 0.05, and 0.1% lasts up to 72, 22, 18, and 12 hours, respectively. The inactivation process at 20 ± 2 °C with inactivant concentrations of 0.05 and 0.1% lasts up to 22 and 18 hours, respectively.

About the authors

Kuanish K. Jekebekov

Research Institute for Biological Safety Problems

Email: zhekebekov_87@mail.ru
ORCID iD: 0000-0002-7801-6198

Master of Biology, Senior Researcher

Kazakhstan, 080409, Gvardeisky urban-type settlement, Zhambyl Region

Nurika N. Assanzhanova

Research Institute for Biological Safety Problems

Email: anurika@mail.ru
ORCID iD: 0000-0001-7267-3931

Candidate of Medical Sciences, Head of the Laboratory

Kazakhstan, 080409, Gvardeisky urban-type settlement, Zhambyl Region

Ainur S. Nurpeisova

Research Institute for Biological Safety Problems

Email: ainurnurpeisova@mail.ru
ORCID iD: 0000-0002-7039-5621

Ph.D., Leading Researcher

Kazakhstan, 080409, Gvardeisky urban-type settlement, Zhambyl Region

Sholpan Zh. Ryskeldinova

Research Institute for Biological Safety Problems

Email: ryskeldinova1964@mail.ru
ORCID iD: 0000-0002-9578-5140

Master of Biology, Leading Researcher

Kazakhstan, 080409, Gvardeisky urban-type settlement, Zhambyl Region

Zharkinay S. Absatova

Research Institute for Biological Safety Problems

Email: zharkinay_a_s@mail.ru
ORCID iD: 0000-0003-0510-5496

Master of Biotechnology, Senior Researcher

Kazakhstan, 080409, Gvardeisky urban-type settlement, Zhambyl Region

Zhandos S. Abay

Research Institute for Biological Safety Problems

Author for correspondence.
Email: abai.zhandos15@gmail.com
ORCID iD: 0000-0003-1822-1437

Master of Biotechnology, Junior Researcher

Kazakhstan, 080409, Gvardeisky urban-type settlement, Zhambyl Region

Yeraly A. Shayakhmetov

Research Institute for Biological Safety Problems

Email: eraly.shax@gmail.com
ORCID iD: 0000-0002-4486-3188

Master of Biology, Researcher

Kazakhstan, 080409, Gvardeisky urban-type settlement, Zhambyl Region

Alisher D. Omurtay

Research Institute for Biological Safety Problems

Email: omurtay99@bk.ru
ORCID iD: 0000-0002-9331-5161

Bachelor of Veterinary Medicine, Senior Laboratory Assistant

Kazakhstan, 080409, Gvardeisky urban-type settlement, Zhambyl Region

Sabina U. Moldagulova

Research Institute for Biological Safety Problems

Email: sabina_moldagulova@mail.ru
ORCID iD: 0000-0002-8353-1629

Master of Biology, Junior Research

Kazakhstan, 080409, Gvardeisky urban-type settlement, Zhambyl Region

Elina Zh. Kalimolda

Research Institute for Biological Safety Problems

Email: elina.kalimolda@mail.ru
ORCID iD: 0000-0003-4376-7992

Master of Biotechnology, Senior Laboratory Assistant

Kazakhstan, 080409, Gvardeisky urban-type settlement, Zhambyl Region

Sandugash O. Sadikalieva

Research Institute for Biological Safety Problems

Email: sadikalieva86@mail.ru
ORCID iD: 0000-0003-4953-3628

Master of Chemistry, Senior Researcher

Kazakhstan, 080409, Gvardeisky urban-type settlement, Zhambyl Region

Kamshat A. Shorayeva

Research Institute for Biological Safety Problems

Email: k.a.shorayeva@mail.ru
ORCID iD: 0000-0001-8777-8453

Ph.D., Head of the Laboratory

Kazakhstan, 080409, Gvardeisky urban-type settlement, Zhambyl Region

Kunsulu D. Zakarya

Research Institute for Biological Safety Problems

Email: zzkunsulu@yandex.kz
ORCID iD: 0000-0003-2186-7706

Doctor of Biological Sciences, Chief Researcher

Kazakhstan, 080409, Gvardeisky urban-type settlement, Zhambyl Region

References

  1. Lamb R., Parks G. Paramyxoviridae: The Viruses and Their Replication. Philadelphia: Lippincott Williams & Wilkins; 2007: 1449–96.
  2. Newcastle disease; 2020. Available at: https://eldala.kz/novosti/zerno/2446-padezh-domashnej-pticy-v-akmolinskoj-oblasti-mozhet-byt-svyazan-s-boleznyu-nyukasla (in Russian)
  3. Quarantine due to the Newcastle disease outbreak; 2018. Available at: https://inbusiness.kz/ru/last/v-odnom-iz-sel-sko-vveden-karantin-iz-za-vspyshki-bolezni-n (in Russian)
  4. Newcastle disease has been recorded in Kazakhstan; 2019. Available at: https://kaztag.kz/ru/news/bolezn-nyukasla-zafiksirovana-v-kazakhstane (in Russian)
  5. Singh R.K., Dhama K., Chakraborty S., Tiwari R., Natesan S., Khandia R., et al. Nipah virus: epidemiology, pathology, immunobiology and advances in diagnosis, vaccine designing and control strategies – a comprehensive review. Vet. Q. 2019; 39(1): 26–55. https://doi.org/10.1080/01652176.2019.1580827
  6. Diel D.G., da Silva L.H., Liu H., Wang Z., Miller P.J., Afonso C.L. Genetic diversity of avian paramyxovirus type 1: proposal for a unified nomenclature and classification system of Newcastle disease virus genotypes. Infect. Genet. Evol. 2012; 12(8): 1770–9. https://doi.org/10.1016/j.meegid.2012.07.012
  7. Kapczynski D.R., Afonso C.L., Miller P.J. Immune responses of poultry to Newcastle disease virus. Dev. Comp. Immunol. 2013; 41(3): 447–53. https://doi.org/10.1016/j.dci.2013.04.012
  8. Alexander D.J. Newcastle disease and other avian paramyxoviruses. Rev. Sci. Tech. 2000; 19(2): 443–62. https://doi.org/10.20506/rst.19.2.1231
  9. Bello M.B., Yusoff K., Ideris A., Hair-Bejo M., Peeters B.P.H., Omar A.R. Diagnostic and vaccination approaches for Newcastle disease virus in poultry: the current and emerging perspectives. Biomed. Res. Int. 2018; 2018: 7278459. https://doi.org/10.1155/2018/7278459
  10. Manukyan V.A., Dzhavadov E.D., Laptev G.Yu., Nikonov I.N., Novikova N.I., Il’ina L.A. The use of an enzymatic probiotic in feeding broiler chickens. Ptitsa i ptitseprodukty. 2013; (5): 22–4. EDN: https://www.elibrary.ru/renzsh (in Russian)
  11. Bell J.A., Sundberg J.P., Ghim S.J., Newsome J., Jenson A.B., Schlegel R. A formalin-inactivated vaccine protects against mucosal papillomavirus infection: a canine model. Pathobiology. 1994; 62(4): 194–8. https://doi.org/10.1159/000163910
  12. Mahmoud N.K., El-Deeb A.H., Emara M.M., Abd El-Khaleck M.A., Hussein H.A. Genotypes II and VIId-based inactivated Newcastle disease vaccine reduces virus shedding. Virusdisease. 2019; 30(3): 453–61. https://doi.org/10.1007/s13337-019-00537-2
  13. Dimitrov K.M., Afonso C.L., Yu Q., Miller P.J. Newcastle disease vaccines – A solved problem or a continuous challenge? Vet. Microbiol. 2017; 206: 126–36. https://doi.org/10.1016/j.vetmic.2016.12.019
  14. Delrue I., Verzele D., Madder A., Nauwynck H.J. Inactivated virus vaccines from chemistry to prophylaxis: merits, risks and challenges. Expert. Rev. Vaccines. 2012; 11(6): 695–719. https://doi.org/10.1586/erv.12.38
  15. Metz B., Kersten G.F., Hoogerhout P., Brugghe H.F., Timmermans H.A., de Jong A., et al. Identification of formaldehyde-induced modifications in proteins: reactions with model peptides. J. Biol. Chem. 2004; 279(8): 6235–43. https://doi.org/10.1074/jbc.M310752200
  16. Fraenkel-Conrat H., Mecham D.K. The reaction of formaldehyde with proteins; demonstration of intermolecular cross-linking by means of osmotic pressure measurements. J. Biol. Chem. 1949; 177(1): 477–86.
  17. Kuykendall J.R., Bogdanffy M.S. Efficiency of DNA-histone crosslinking induced by saturated and unsaturated aldehydes in vitro. Mutat. Res. 1992; 283(2): 131–6. https://doi.org/10.1016/0165-7992(92)90145-8
  18. Permana P.A., Snapka R.M. Aldehyde-induced protein-DNA crosslinks disrupt specific stages of SV40 DNA replication. Carcinogenesis. 1994; 15(5): 1031–6. https://doi.org/10.1093/carcin/15.5.1031
  19. Perrin P., Morgeaux S. Inactivation of DNA by beta-propiolactone. Biologicals. 1995; 23(3): 207–11. https://doi.org/10.1006/biol.1995.0034
  20. Uittenbogaard J.P., Zomer B., Hoogerhout P., Metz B. Reactions of beta-propiolactone with nucleobase analogues, nucleosides, and peptides: implications for the inactivation of viruses. J. Biol. Chem. 2011; 286(42): 36198–214. https://doi.org/10.1074/jbc.M111.279232
  21. Aljumaili O.A., Bello M.B., Yeap S.K., Omar A.R., Ideris A. Protective efficacy of inactivated Newcastle disease virus vaccines prepared in two different oil-based adjuvants. Onderstepoort. J. Vet. Res. 2020; 87(1): e1–e7. https://doi.org/10.4102/ojvr.v87i1.1865
  22. King D.J. Evaluation of different methods of inactivation of Newcastle disease virus and avian influenza virus in egg fluids and serum. Avian. Dis. 1991; 35(3): 505–14.
  23. Ashmarin I.P., Vasil’ev N.N., Ambrosov V.A. Fast Methods of Statistical Processing and Planning of Experiments [Bystrye metody statisticheskoy obrabotki i planirovanie eksperimentov]. Leningrad; 1971. (in Russian)
  24. Garnier R., Rousselin X., Rosenberg N. Formaldehyde toxicity – A review. Inst. Nat. Rechi. Stcur. 1989; 134: 63–85.
  25. Gard S., Lycke E. Inactivation of poliovirus by formaldehyde; analysis of inactivation curves. Arch. Gesamte. Virusforsch. 1957; 7(5): 471–82. https://doi.org/10.1007/BF01241963
  26. Gard S. Theoretical considerations in the inactivation of viruses by chemical means. Ann. NY Acad. Sci. 1960; 83(4): 638–48. https://doi.org/10.1111/j.1749-6632.1960.tb40934.x
  27. Legkonogikh I.P. Influence of inactivants on the component composition and properties of the foot and mouth disease virus: Diss. Vladimir, 1984. (in Russian)
  28. Mikhalishina Z.Ya., Mikhalishin V.V., Shubin L.N. Immunogenicity of FMD vaccines concentrated by sorption and freezing. In: Actual Problems of Veterinary Virology: Abstracts of the Scientific Conference of the VNIYaI [Aktual’nye problemy veterinarnoy virusologii: tezisy dokladov nauchnoy konferentsii VNIYaI]. Vladimir; 1983: 66–7. (in Russian)
  29. Eladaway S.F., El-Bagoury G.F., El-Habbaa A.S., El Mahdy S.S. Evaluation of formaldehyde and binary ethylenimine inactivated Newcastle. Disease Virus Vaccine from new isolate compared with imported NDV vaccine. Benha Vet. Med. J. 2020; 38(2): 41–6. http://dx.doi.org/10.21608/bvmj.2020.21635.1148
  30. Jagt H.J., Bekkers M.L., van Bommel S.A., van der Marel P., Schrier C.C. The influence of the inactivating agent on the antigen content of inactivated Newcastle disease vaccines assessed by the in vitro potency test. Biologicals. 2010; 38(1): 128–34. https://doi.org/10.1016/j.biologicals.2009.07.006
  31. Zhao J., Yang H., Xu H., Ma Z., Zhang G. Efficacy of an inactivated bivalent vaccine against the prevalent strains of Newcastle disease and H9N2 avian influenza. Virol. J. 2017; 14(1): 56. https://doi.org/10.1186/s12985-017-0723-7

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download
2. Fig. 1. Kinetics of NDV inactivation at a final formaldehyde concentration of 0.01% (a), 0.025% (b), 0.05% (c) and 0.1% (d) and control (e) without addition formaldehyde (thermal inactivation of virus-containing material) at an inactivation temperature regime of 37 ± 0,5 °С.

Download (75KB)
Indexing metadata
3. Fig. 2. Kinetics of NDV inactivation at a final formaldehyde concentration of 0.01% (a), 0.025% (b), 0.05% (c) and 0.1% (d) and control (e) without addition formaldehyde (thermal inactivation of virus-containing material) at an inactivation temperature regime of 20 ± 2 °С.

Download (83KB)
Indexing metadata

Copyright (c) 2023 Jekebekov K.K., Assanzhanova N.N., Nurpeisova A.S., Ryskeldinova S.Z., Absatova Z.S., Abay Z.S., Shayakhmetov Y.A., Omurtay A.D., Moldagulova S.U., Kalimolda E.Z., Sadikalieva S.O., Shorayeva K.A., Zakarya K.D.

Creative Commons License
This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 International License.

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».