Au début de 1960 des bactéries du genre Haemophilus ont été isolées en Grande-Bretagne, en Californie et en Argentine dans des troupeaux de porcs qui étaient attaqués par la pleuropneumonie. C'était la
<EMI ID=1.1>
pneumoniae comme la souche argentine a été dénommée - qui fût la cause de la maladie, la pleuropneumonie. Depuis lors des attaques de la maladie ont été signalées dans
de nombreux pays, dont le Danemark, cf. P. Nielsen, Nord.
Vet. Med. 22 (1970), 240-245.
La maladie a un cours très aigu et s'accompagne souvent d'une mortalité élevée et, comme elle apparait assez fréquemment dans de nombreux troupeaux de porcs, des efforts ont été consentis pour tenter de développer un vaccin qui pourrait protéger les porcs contre la maladie. Un trait commun à ces vaccins est leur utilisation de cellules tuées
de H. pleuropneumoniaé et, dans la plupart des cas aussi, une addition d'un adjuvant.
Des tests de vaccination ont été également effectués dans des conditions sur champ, cf. R. Nielsen, Nord. Vet. Med. 28 (1976), 337-348. Dans ces tests des cultures sur plaque d'agar âgées de 6 ou 24 heures de H. pleuropneumoniae sont utilisées comme antigène. Les cellules sont tuées avec de la formaldéhyde et le vaccin contient 1010 cellules par ml dans un salin tamponné au phosphate (physiologique) (en abrégé ci-après PBS) contenant 0,2% de formaldéhyde et avec addition d'un adjuvant. Le vaccin est administré sous forme d'injections souscutanées de 2 fois 4 ml ou 2 fois 2 ml à un intervalle de 14 jours.
La première vaccination est effectuée lorsque les porcs sont âgés de 9 semaines. 2 semaines après la seconde vac-
<EMI ID=2.1> pleuropneumoniae.Comme adjuvants on a utilisé 15% d'Alhydrogel (gel d'hydroxyde d'aluminium) et respectivement de l'adjuvant incomplet de Freund, cf. J. Freund, Am. Rev. Microbiol. 1 (1947), 291.
Les résultats de ces tests de vaccination sont résumés au tableau I suivant.
TABLEAU I
<EMI ID=3.1>
On ajoutera que l'utilisation de l'adjuvant incomplet de Freund donne lieu à une formation de granulomes au site de l'injection.
Des tentatives ont été également faites pour obtenir une protection en utilisant des cultures de 20 heures tuées à la formaline comme antigène et respectivement de l'Alhydrogel et de l'adjuvant incomplet de Freund comme adjuvant. La dose injectée est 2 fois 5 ml contenant 10 bactéries/ml. La première injection est faite par voie intramusculaire chez des porcs âgés de 50 jours et la seconde injection 1 semaine plus tard. Après 1 semaine les porcs sont infectés. Le résultat est une preuve significative que le vaccin a un effet protecteur, mais il n'y a pas d'indication significative qu'un adjuvant offre des avantages par rapport à l'autre.
E. Scholl et coll. , cf. Proc. Int. Pig Vet. Soc. Congress, Ames, Iowa, U.S.A. (1976), ont utilisé des cultures tuées de H. pleuropneumoniae comme antigènes et ont vacciné par deux méthodes : 1) avec des doses croissantes, à savoir, 0,5, 1 et 3 ml et 2) avec 2 fois 5 ml. Toutes les injections sont faites à un intervalle de 2 semaines. Un test sérologique d'échantillons de sang montre que des injections répétées de petites doses conduisent à des anticorps
dans le sang, mais pas à des lymphocytes sensibilisés, tandis que des injections de doses élevées conduisent à des lymphocytes sensibilisés mais non à des anticorps dans le sang.
Les mêmes auteurs, cf. Proc. Int. Pig. Vet.
Soc. Congress, Zagreb, Yougoslavie (1978) ont utilisé des cultures de H. pleuropneumoniae tuées à la formaline à
des concentrations de 10 9 bactéries/ml. Les doses de vaccination et les méthodes de vaccination sont les mêmes
que dans les travaux cités précédemment; mais, dans ces derniers travaux, un groupe de porcs placébo est inclus et les animaux sont placés dans un troupeau de porcs chroniquement infecté. On a observé les symptomes cliniques et, consécutivement à l'abattage, on a examiné les poumons et
la cavité thoracique. Les résultats montrent un bon �ffet
de la vaccination,mais pas de différences entre les deux méthodes de vaccination.
M.F. de Jong, cf. Proc. Int. Pig Vet. Soc. Congress, Zagreb, Yougoslavie (1978), a effectué des tests de vaccination avec des cultures de H. pleuropneumoniae
de 24 heures auxquelles a été ajouté un adjuvant incomplet
à base d'huile minérale. Pour chaque dose on utilise 20 mg
(poids humide) d'antigène et l'on effectue deux injections
à un intervalle de 3 semaines, la première vaccination lorsque les porcs sont âgés de 10 semaines. 3 semaines après la seconde vaccination, les porcs sont provoqués avec des cultures de 16 ou 24 heures. Avec des cultures de provocation de 24 heures, les porcs deviennent malades, mais récupèrent après 1 semaine. D'un autre côté, les porcs provoqués avec une culture de provocation de 16 heures meurent dans les
36 heures. La provocation, chose bien connue de l'homme
de l'art, comporte une infection expérimentale des animaux testés avec des cellules vivantes du microorganisme infectieux.
M.F. de Jong, loc. cit., a alors utilisé des cultures de 6 heures à la fois pour la vaccination et la provocation. Les porcs sont provoqués avec différentes quantités de cellules et le taux de mortalité est fonction
du nombre de cellules utilisées. De plus, des porcs qui
ont été vaccinés avec des cultures de 6 heures sont provoqués avec des cultures de 16 heures et 50% des porcs survivent.
1 semaine plus tard les porcs qui ont survécu sont infectés avec une culture de 6 heures et alors ils ne montrent même plus de symptômes de maladie.
Les travaux sur les tests de vaccination mentionnés plus haut montrent clairement qu'il est nécessaire d'ajouter un adjuvant à un vaccin comprenant des antigènes
de H. pleuropneumoniae en vue d'obtenir un effet satisfaisant de la vaccination. Les substances employées le plus communément comme adjuvants sont l'Alhydrogel et l'adjuvant de
Freund (complet ou incomplet). Parmi ces substances l'adjuvant de Freund s'est montré jusqu'ici le plus efficace, mais, comme signalé aussi, cf. R. Nielsen, loc. cit. (1976), il en résulte une formation de granulomes au site d'injection et
c'est pourquoi il est considéré comme impropre. Par conséquent le problème d'apporter un adjuvant qui soit efficace mais qui n'interfère pas avec les animaux n'a pas encore été résolu
par les vaccinations expérimentales rapportées précédemment.
Un autre problème non résolu est la préparation d'un antigène pour la production du vaccin. Ce problème
réside dans le fait que le H. pleuropneumoniae a une croissance assez médiocre sur les substrats classiques utilisés précédemment, qui impose des limites très restrictives quant à la quantité de vaccin qu'il est possible de produire.
Ainsi J. Nicolet, cf. Zbl. Bakt. I Abt. Orig.
216 (1971), 487-495, dans ses études sérologiques a utilisé un substrat comprenant du PPLO-agar (cf. DIFCO-Manual IX,
<EMI ID=4.1>
pneumoniae) auquel ont été ajoutés 0,1% de glucose, 2,5% d'extrait de levure, 5% de sérum de cheval et 5 mg/litre
de NAD (bêta-nicotinamide-adénine-dinucléotide). Le même substrat est utilisé par R. Nielse, loc. cit. (1976).
M.F. de Jong, loc. cit., a utilisé une infusion de cerveau-coeur contenant du NAD comme substrat et M. Kilian et coll., cf. Int. J. Syst. Bacteriol. 28 (1978), 20-26,
ont exécuté des études taxonomiques du H. pleuropneumoniae, en cultivant les souches sur un substrat comprenant :
1% de peptone bactériologique neutralisée ("Oxoid") 1% d'extrait de levure,
1% de glucose,
10 mg/litre de NAD et
une solution saline telle que divulgée par L.V. Holdeman et W.E.C. Moore dans Anaerobe Laboratory Manual,
3e éd. , Virginia Polytechnic Institute, Anaerobe Laboratory, Blacksburg (1975).
Quelques autres auteurs ont cultivé le H. pleuropneumoniae dans des cultures liquides, mais avec des résultats assez pauvres.
Un objet de l'invention est d'apporter un vaccin nouveau et amélioré pour le contrôle effectif de la pleuropneumonie chez les porcs, en apportant aussi un adjuvant nouveau et amélioré pour ce vaccin, sans les effets secondaires associés aux adjuvants de l'art antérieur.
Un autre objet de l'invention est d'apporter un procédé de fermentation nouveau et amélioré pour la préparation de l'antigène nécessaire pour la production du vaccin de la présente invention, en sorte qu'il soit possible de.produire un vaccin efficace en des quantités suf- . fisantes pour une vaccination étendue si la chose est souhaitée.
Un autre objet de l'invention est d'apporter un substrat nouveau et amélioré pour la culture du H. pleuropneumoniae, en sorte d'obtenir une croissance du microorganisme qui soit substantiellement meilleure que lorsqu'on cultive sur des substrats de l'art antérieur.
Un autre objet de l'invention est encore d'apporter un procédé pour combattre la pleuropneumonie chez les porcs par l'administration du vaccin de la présente invention.
Ces objectifs ainsi que d'autres sont atteints par l'apport d'un vaccin qui comprend des cellules d'Haemophilus pleuropneumoniae, des parties de ces cellules, des extraits et/ou produits métaboliques de celles-ci, que l'on obtient par culture d'une souche de H. pleuropneumoniae
dans une culture liquide à base du substrat divulgué par
S.M. Cohen et M.W. Wheeler dans Am. J. Publ. Hlth. 36 (1946),
371-376, ce vaccin comprenant aussi comme adjuvant du gel d'hydroxyde d'aluminium et/ou de l'adjuvant incomplet ou complet de Freund et/ou du vaccin de Bordetella pertussis, une biomasse et/ou des extraits de celle-ci, ainsi qu'une solution tampon stérile comme diluant.
La bactérie utilisée pour la production du vaccin de la présente invention est une souche de Haemophilus pleuropneumoniae, microorganisme connu déposé dans diverses collections de cultures, voir plus loin, et procurable auprès
de celles-ci.
Des investigations ont montré qu'il existe au moins 6 sérotypes différents de H. pleuropneuinoniae , cf.
M. Kilian et coll. , loc. cit. (1978). Cette référence de
la littérature explique aussi pourquoi le nom de H. pleuropneumoniae est considéré comme le nom correct de l'organisme causant la pleuropneumonie chez les porcs et elle
donne un aperçu général des caractéristiques du microorganisme.
Parmi les divers sérotypes de H. pleuropneumoniae décrits dans la'référence ci-dessus de la littérature, certains ont été déposés, ainsi le sérotype 1 dans l'Américan Type Collection, RocKville, Md., U.S.A. sous le N[deg.] ATCC
27088, le sérotype 2 sous le. N[deg.] ATCC 27089 et le sérotype 3 sous le N[deg.] ATCC 27090. De plus le sérotype 2 a été déposé
dans la National Collection of Type Cultures, Colindale, Londres, Royaume-Uni sous le N[deg.] NCTC 10976 et ces trois sérotypes ont tous été déposés dans la Czechoslovak Collection of Microorganisms, Brno, Tchécoslovaquie, sous les
N[deg.] CCM 5869, CCM 5870 et CCM 5871, respectivement.
En outre, M. Kilian et coll. loc. cit. (1978), décrivent des sérotypes désignés par sérotypes 4, 5 et NT. Toutefois, on n'indique pas de numéros de dépôt.
Les propres investigations de la demanderesse
ont confirmé que les bactéries de H. pleuropneumoniae
sont de petits bâtons gram-négatifs immobiles qui peuvent prendre un certain nombre de configurations en fonction du substrat de culture et des conditions environnantes.
Ainsi, sur des plaques d'agar ce sont le plus souvent de petits bâtons du genre coques ou courts, tandis
que dans les cultures liquides elles peuvent varier de bâtonnets en forme de coques jusqu'à des bâtons élancés plus longs ou épais, avec comme exception (assez rare) même des configurations filamentaires pléomorphiques.
Cultivées sur plaques d'agar sur le substrat
de la présente invention (pour la composition se rapporter
au tableau III plus loin), les bactéries de H. pleuropneumoniae ont la configuration de petits bâtons genre coques
et les colonies individuelles ont un diamètre allant jusqu'à 3 mm après 48 heures à 37[deg.]C. Fermentées dans le bouillon nutritif de la présente invention (pour la composition se rapporter au tableau IV plus loin), les bactéries de H. pleuropneumoniae sont des bâtons courts qui souvent sont en chaînes plus courtes ou plus longues.
Au niveau biochimique, les bactéries de H. pleuropneumohiae se comportent de la manière décrite par M. Kilian, J. Gen. Microbiol. 93 (1976), 9-62, ayant les propriétés caractéristiques suivantes qui, ensemble, les rendent différentes d'autres espèces d'Haemophilus : dépendance du facteur V, aptitude à synthétiser de la porphyrine à partir d'acide delta-aminolévulinique, production d'uréase et aptitude à fermenter le mannitol, le xylose et le désoxyribose.
Plus spécifiquement on a utilisé une souche de
H. pleuropneumoniae qui a été isolée à partir d'un porc atteint de pleuropneumonie. Cette souche est du sérotype 2,
cf. R. Nielsen, loc. cit. (1976) et elle a été soumise au Statens Veterinaere Serumlaboratorium (Laboratoire de sérum vétérinaire de l'Etat), Copenhagen, Danemark, où on l'a désignée par sous-culture 4226.
Le substrat utilisé dans la mise en oeuvre de
la présente invention est à base du substrat divulgué par
S.M. Cohen et M.W. Wheeler, loc. cit., ayant la composition donnée au tableau II ci-dessous.
TABLEAU II
<EMI ID=5.1>
<EMI ID=6.1>
Pour les objectifs de la présente invention, ce substrat est modifié en sorte d'améliorer la croissance du H. pleuropneumoniae et de fournir un substrat convenant pour la préparation d'un vaccin de H. pleuropneumoniae
<EMI ID=7.1>
si on le désire. Deux différentes modifications sont utilisées pour la culture sur plaques d'agar et respectivement la fermentation en milieu liquide.
Pour des plaques d'agar on utilise comme ingrédients essentiels un substrat comprenant du casamino acid,
<EMI ID=8.1>
adénine-dinucléotide (appelé par la suite NAD). De plus,
ce substrat devra contenir des sels appropriés et autres ingrédients nutritifs utilisés conventionnellement dans la culture des microorganismes, en particulier de l'espèce Haemophilus. Un substrat spécialement préféré a la composition donnée au tableau III ci-dessous.
TABLEAU III
<EMI ID=9.1>
<EMI ID=10.1>
On prépare ce substrat de la manière suivante:
le casamino acid, l'extrait de levure, le glucose, le NaCl,
<EMI ID=11.1>
cystéine.HCl et l'agar-agar et règle le volume à 1000 ml par l'addition de H20 traitée par échange d'ions. On chauffe la solution à l'ébullition (en vue de dissoudre l'agar) et on l'autoclave à 121[deg.]C sous une pression de 2 atmosphères
<EMI ID=12.1>
le NAD et l'on verse le substrat dans des boîtes de Pétri.
Le substrat de la présente invention à utiliser en fermentation dans un milieu liquide comprend aussi du casamino acid, de l'extrait de levure, du glucose et du NAD comme ingrédients essentiels. Ce substrat devra contenir des sels appropriés et autres ingrédients nutritifs couramment utilisés dans la fermentation des microorganismes, en particulier de l'espèce Haemophilus. Un substrat spécialement préféré a la composition donnée au tableau IV ci-dessous.
TABLEAU IV
Substrat pour la fermentation en milieu liquide
<EMI ID=13.1>
Ce substrat, appelé en abrégé substrat CAY, est préparé de la manière suivante :
le casamino acid, l'extrait de levure, le glucose,
<EMI ID=14.1>
CuS04.5H20 et le cystéine.HCl, on règle le volume à 1000 ml par l'addition de H20 traitée par échange d'ions et l'on autoclave la solution à 121[deg.]C sous une pression de 2 atmosphères pendant 15 minutes. Après refroidissement on ajoute le NAD et le substrat est prêt à l'usage.
Les deux substrats divulgués aux tableaux III et IV comportent des sources assimilables de carbone et d'azote pouvant être assimilées par le microorganisme H. pleuropneumoniae. Sur les deux substrats on obtient une croissance abondante et dense de l'organisme.
Le processus de fermentation est comme suit:
on entrepose les souches de bactéries à l'état lyophilisé dans des ampoules préparées par une des méthodes décrites ci-dessous. L'entreposage est effectué dans un réfrigérateur à 5[deg.]C.
Méthode A
On cultive les bactéries à 37[deg.]C pendant 18 heures sur plaques d'agar avec un substrat ayant une composition comme celle indiquée au tableau III. On récolte les cellules par l'addition de 1 ml de PBS (composition donnée au tableau v ci-dessous), avec abrasion ultérieure des cellules. Les cellules sent transférées dans des ampoules qui sont immédiatement refroidies à -25[deg.]C.,puis elles sont transférées dans un lyophiliseur et sont lyophilisées.
TABLEAU V
Composition du PBS
<EMI ID=15.1>
On dissout les sels dans de l'eau distillée et on les autoclave à 12l[deg.]C sous une pression de 2 atmosphères pendant 15 minutes. pH= 7,3.
Méthode B
Cette méthode est semblable à la méthode A, mais on utilise 1 ml de lait écrèmé pour chaque plaque
au lieu de PBS. Le lait écrémé a été traité à chaud à 100[deg.]C pendant 15 minutes les 3 jours qui suivent.
Méthode C
On cultive les bactéries pendant 6 heures au bainmarie dans du substrat CAY (voir tableau IV). On centrifuge la suspension complètement développée de bactéries et on remet les cellules bactériennes en suspension dans du lait écrèmé stérile, que l'on transfère dans des ampoules qui sont refroidies et lyophilisées comme décrit à la méthode A.
Les bactéries sont restaurées à partir des ampoules lyophilisées par l'addition de substrat suivie de l'inoculation sur plaques d'agar et dans des tubes contenant la substrat liquide.
Les cultures vivantes sont maintenues par une inoculation quotidienne sur plaques d'agar fraîches contenant le substrat du tableau III. Les plaques sont soumises à
une incubation dans un incubateur à 37[deg.]C.
On prépare une préculture par propagation des bactéries. Ceci se fait par inoculation à partir d'une plaque d'agar dans une fiole contenant 50 ml de substrat CAY liquide. On soumet la fiole à l'incubation dans un incubateur à 37[deg.]C
<EMI ID=16.1>
l'inoculation de la seconde préculture.
La seconde préculture consiste en 500 ml de substrat CAY liquide dans une fiole conique de 1 litre qui est soumise à l'incubation sur bain-marie avec secouage continu. La température est de 32[deg.]C et la période d'incubation est de 18 heures.
On utilise la seconde préculture pour la fermentation principale au cours de laquelle le substrat CAY liquide du tableau IV est utilisé comme milieu de fermentation.
On prépare le milieu comme décrit plus haut pour le substrat CAY, à savoir en dissolvant le casamino acid, l'extrait
de levure, le glucose, le NaCl, le KH2P04 et le MgCl2.
6H20 dans de l'eau traitée par échange d'ions, en ajustant le pH à environ 7,2 , en ajoutant les ingrédients restants
à l'exception du NAD, en autoclavant le milieu à une température d'au moins environ 121 [deg.]C sous une pression d'au moins environ 2 atmosphères pendant au moins 15 minutes, en
<EMI ID=17.1>
contrôlant et en réajustant le pH à environ 7,2, et en ajoutant le NAD.
Puis on inocule le fermentateur avec la seconde préculture de H. pleuropneumoniae obtenue comme décrit plus haut. Au cours de la fermentation on maintient une température de préférence d'environ 37[deg.]C et l'on utilise une circulation d'air à travers le milieu en vue de maintenir une concentration adéquate d'oxygène dans le milieu. Ceci peut se faire en partie en contrôlant le débit du courant d'air et en partie
en réglant la vitesse du dispositif agitateur du fermentateur, en prenant ainsi en considération que ces paramètres sont mutuellement dépendants, en ce sens qu'une augmentation de
l'un de ceux-ci conduit à une concentration accrue en oxygène qui, à son tour, peut nécessiter une diminution de l'autre paramètre.
Pour la fermentation du H. pleuropneumoniae, la concentration en oxygène peut varier d'environ 1 à environ
30 ppm, la concentration la plus appropriée étant d'environ
8 à environ 20 ppm, en particulier d'environ 8 à environ 12 ppm, plus spécifiquement encore d'environ 10 à environ 12 ppm.
Le débit d'air et la vitesse d'agitation nécessaires en vue
de maintenir une telle concentration d'oxygène dépendra évidemment des dimensions, de l'équipement et de l'arrangement du fermentateur; mais, on a trouvé qu'un débit d'air allant jusqu'environ 0,5 litre d'air par minute par litre de milieu de fermentation, en particulier d'environ 0,15 à environ 0,4 litre, plus spécifiquement d'environ 0,2 à environ 0,3 litre d'air par minute et par litre de milieu de fermentation convient le mieux dans un fermentateur ayant une capacité d'environ 20 litres. Pour ce fermentateur une vitesse d'agitation appropriée est d'environ 200 à environ 600 tours/minute, en particulier d'environ 500 tours/minute.
On mettra l'accent sur le fait que ces paramètres ne sont pas critiques dans la pratique de la présente invention et que, pour un fermentateur-quelconque, l'homme de l'art sera en mesure d'ajuster les paramètres en sorte de maintenir la concentration désirée en oxygène.
Au cours de la fermentation il est préférable
de maintenir un pH substantiellement constant. Un pH convenable se situe dans l'intervalle d'environ 6,0 à environ
7,9, en particulier d'environ 6,9 à environ 7,5, plus spécifiquement d'environ 7,1 à environ 7,4, de préférence d'environ 7,3. Ceci peut s'accomplir par l'addition d'une base, avantageusement d'une solution aqueuse d'hydroxyde de sodium si c'est nécessaire.
Il est préférable de ne pas ajouter un agent anti-mousse, mais il peut être nécessaire de le faire. Tout agent anti-mousse conventionnel à l'usage de procédés de fermentation convient dans ce but, en particulier un agent anti-mousse de silicone.
Le fermentateur est de préférence pourvu de
moyens permettant une addition automatique de base de réglage de pH et/ou d'agent anti-mousse au cours de la fermentation. Toutefois l'addition peut se faire aussi manuellement
si c'est nécessaire.
Au cours de la fermentation, on prélève des échantillons par intermittence et on les utilise pour une détermination de la densité de cellules. On mesure la densité avec un "colorimètre Corning 252" à une longueur d'onde de 600 nm et on l'exprime en nombre d'unités formatrices de colonies (CFU) au moyen d'une courbe de référence standard. Cette mesure de la densité a pour objet
<EMI ID=18.1>
la fermentation au moment le plus approprié pour la production ultérieure d'un vaccin, à savoir lorsque la phase
dans laquelle les bactéries montrent une croissance exponentielle est expirée.
Lorsque la fermentation a été achevée, on ajoute une solution concentrée de formaldéhyde et une solution d'Alhydrogel au milieu de fermentation et, après agitation pendant une durée substantielle, par exemple une nuit, on soumet la suspension à une cantrifugation, ce qui donne une partie surnageante contenant de la formaldéhyde et un précipité comprenant les cellules de H. pleuropneumoniae et l'Alhydrogel. On recueille le précipité dans un récipient stérile. On prélève un échantillon pour vérifier que les bactéries ont été tuées.
Les exemples suivants vont illustrer supplémentairement les avantages obtenus en cultivant le H.pleuropneumoniae sur le substrat de CAY de la présente invention.
Exemple 1
Cet exemple montre la fermentation de l'Haemophilus pleuropneumoniae, souche ATCC 27089, sous-culture
4226, sur le substrat CAY de la présente invention.
Le fermentateur est un "Biomat E 20" (Moeller
<EMI ID=19.1>
nir 20 litres de substrat dans chaque fermentation et étant équipé d'un moyen d'agitation, moyen qui permet une variation manuelle de la vitesse d'agitation, d'un instrument qui indique continuellement la vitesse d'agitation (en tours/ minute), d'un moyen pour fournir de l'air stérile, d'un moyen de mesure continue et d'enregistrement de la concentration en oxygène du milieu de fermentation, d'un moyen continu de mesure et d'ajustage automatique de la température à une valeur prédéterminée, d'un moyen de mesure continu et d'enregistrement du pH du milieu de fermentation et pour l'addition manuelle ou automatique de bases de contrôle du pH ou d'acides, d'un moyen pour contrôler le moussage dans le fermentateur et pour l'addition automatique d'un agent anti-mousse si c'est nécessaire, et d'un moyen pour prélever des échantillons au cours de la fermentations
On charge le fermentateur avec 17 litres d'eau traitée par échange d'ions et on commence à agiter. Puis on ajoute 306 g de casamino acid, 238 g d'extrait de levure,
187 g de glucose, 42,5 g de NaCl, 8,5 g de KH2P04 et 1,7 g
<EMI ID=20.1>
42,5ml d'une solution à 1% en poids/volume de cystéine.HCl. On ferme le fermentateur, on autoclave pendant 15 minutes à
121[deg.]C sous une pression de 2 atmosphères puis on refroidit à
36[deg.]C. On ajoute ensuite 17,0 ml d'une solution à 2,5% en poids/volume de NAD. Ce mode opératoire conduit à un milieu de fermentation ayant la composition donnée au tableau IV, avec un pH de 7,45.
On inocule le fermentateur avec 600 ml d'une seconde préculture de H.pleuropneumoniae préparée à partir d'un stock de bactéries lyophilisées et cultivées de la manière décrite plus haut. La période de fermentation est de 7 heures et 50 minutes et des échantillons sont prélevés de manière intermittente et utilisés pour déterminer la densité absolue de cellules du milieu de fermentation. On mesure la densité au "Colorimètre Corning 252" à une longueur d'onde de 600 nm et on la convertit en cellules par ml en utilisant une référence standard et une table de conversion qui rend possible le tracé d'une courbe de croissance et de déterminer quand la phase de croissance exponentielle des bactéries est arrivée à son terme.
On effectue cette, fermentation principalement en tant que fermentation expérimentale et c'est pourquoi
on a pris la liberté de procéder d'une manière quelque peu '�normale", qui comprend le fait que le pH n'est pas ajusté durant la fermentation et qu'on n'ajoute pas d'agent antimousse.
Les résultats obtenus d'après l'analyse des échantillons sont donnés au tableau VI ci-dessous.
On verra que la concentration d'oxygène qui devrait être de préférence de 8 à 10 ppm diminue drastiquement au cours de la fermentation, en particulier dans la phase de croissance exponentielle. On combat ceci en augmentant en partie le débit d'air et en partie la vitesse d'agitation. On verra aussi que le pH diminue à un pH final de 5,30.
<EMI ID=21.1>
<EMI ID=22.1>
<EMI ID=23.1>
<EMI ID=24.1>
Les résultats du tableau VI ont été utilisés pour tracer la courbe de croissance représentée à la figure
1 des dessins. Dans la figure, les abscisses indiquent le temps après l'inoculation et les ordonnées indiquent le nombre de cellules par ml de milieu de fermentation. On notera que les ordonnées sont représentées avec une échelle logarithmique. La figure montre que la phase de croissance exponentielle se termine environ 5 heures après l'inoculation, ce qui signifie que le fermentation aurait dû être arrêtée
en ce point si le milieu avait été destiné à servir pour la production d'un vaccin. Toutefois, comme cette fermentation est une fermentation expérimentale, elle est poursuivie jusque dans la phase de croissance stationnaire.
La fig. 1 des dessins permet aussi de calculer
le temps (Tg) nécessaire pour doubler le contenu en bactéries dans le milieu de fermentation au cours de la phase de croissance exponentielle. Tg est donné par la formule :
<EMI ID=25.1>
<EMI ID=26.1>
<EMI ID=27.1>
où C2 est le nombre de cellules par volume unitaire au temps
<EMI ID=28.1>
Dans la figure 1 la phase de croissance exponentielle est représentée par la partie rectiligne de la courbe. On voit que cette phase s'étend de pas plus tard que 1 heure jusqu'environ 5 heures après inoculation. En utilisant cette partie de la courbe (résultats marqués par un cercle dans la figure 1 , à savoir les échantillons portant les ? 6 à 18) pour un calcul selon la formule (II), on voit que :
<EMI ID=29.1>
<EMI ID=30.1>
Suivant la formule (I) ceci veut dire que :
<EMI ID=31.1>
ce qui équivaut à 39,6 minutes.
Exemple 2
Cet exemple décrit une fermentation "normale"
<EMI ID=32.1>
ajusté à environ 7,2 qu'un agent anti-mousse est automatiquement ajouté si c'est nécessaire, qu'une agitation plus vigoureuse est maintenue et que la concentration d'oxygène
est continuellement maintenue à un niveau relativement élevé.
Le fermentateur est identique au fermentateur utilisé à l'exemple 1. Le volume du milieu de fermentation est d'environ 20 litres dont le milieu d'inoculation apporte 0,5 litre, la balance étant 19 litres d'eau traitée par échange d'ions contenant le casamino acid, l'extrait de levure, le glucose et les sels en des quantités produisant
un substrat CAY dont la composition relative est donnée au tableau IV. Le chargement du fermentateur, l'autoclavage,
le refroidissement et l'addition ultérieure de NAD se font comme décrit à l'exemple 1. Le pH initial du milieu est de
<EMI ID=33.1>
Lorsque le milieu d'inoculation a été ajouté, on démarre la fermentation et la poursuit pendant 7 heures
et 30 minutes. Le milieu d'inoculation est constitué par
500 ml d'une seconde préculture de H.pleuropneumoniae,
souche ATCC 27089, sous-culture 4226, cultivée de la
manière décrite plus -haut.
Pendant la fermentation le pH est maintenu à
une valeur presque constante d'environ 7,2 par une addition automatique d'une solution de NaOH 1 N lorsque c'est nécessaire. L'agitation est exécutée à 500 tours/minute et la concentration en oxygène est maintenue entre environ 8 et environ 12 ppm. Ceci est réalisé en augmentant le débit d'air lorsque c'est nécessaire. Un .agent anti-mousse de marque commerciale "Silicone RS Antifoam C. DAK" est automatiquement ajouté quand c'est nécessaire.
Des échantillons sont prélevés au cours de la fermentation et analysés comme décrit à l'exemple 1 pour pouvoir suivre le taux de croissance. La période de fermentation est de 7 heures et 30 minutes.
Les résultats de la fermentation ont été résumés au tableau VII.
<EMI ID=34.1>
<EMI ID=35.1>
<EMI ID=36.1>
<EMI ID=37.1>
Les résultats donnés au tableau VII ont été utilisés pour le tracé de la courbe représentée à la figure 2 des dessins. Les abscisses et les ordonnées ont les significations données pour la figure 1, cf. exemple 1. D'après la figure 2, on voit que la fermentation est arrêtée alors que le microorganisme se trouve encore dans la phase de croissance exponentielle, bien que le taux de croissance soit un peu moins prononcé que dans la phase initiale de la fermentation, une légère diminution de la pente de la courbe se produisant à environ 3 heures et 30 minutes
après l'inoculation.
Les mesures indiquées avec des cercles
dans la figure 2 ont été utilisées pour les calculs conformément aux formules (I) et (II) de l'exemple 1, en partie pour la phase initiale (phase 1, échantillons
<EMI ID=38.1>
échantillons ? 15 à 27) de la fermentation. Les unités utilisées dans les calculs à l'exemple 1 sont utilisées également dans ces calculs, ce qui donne les résultats suivants.
<EMI ID=39.1>
ce qui équivaut à 45,5 minutes
<EMI ID=40.1>
<EMI ID=41.1>
ce qui équivaut à 75,7 minutes.
Une comparaison des résultats obtenus selon les exemples 1 et 2 montre que bien que le procédé de fer-
<EMI ID=42.1>
le plus bas, ce qui signifie une croissance plus rapide
des bactéries dans le fermentateur et par conséquent une période de fermentation plus courte avant que le bouillon soit prêt pour l'emploi dans la production d'un vaccin de H.pleuropneumoniae, il conduit aussi à une transition plus rapide à la phase de croissance stationnaire, à savoir après une période de fermentation d'environ 5 heures, tandis que la fermentation "normale" conduit à une période prolongée
<EMI ID=43.1>
plus de 7 1/2 heures. Plus important . la fermentation "normale" conduit aussi à un rendement plus élevé en cellules par volume unitaire au moment où le bouillon est déjà
<EMI ID=44.1>
cellules par ml, à comparer avec environ 27 x 108 cellules par ml dans l'exemple 1 (échantillon ? 18 où la phase de croissance exponentielle se termine). Par conséquent, du point de vue commercial (production de vaccin) le procédé
de fermentation "normale" de l'exemple 2 est préféré parce que la plus grande consommation de temps est plus que compensée par le rendement plus élevé de cellules utilisables dans la production ultérieure de vaccin.
Exemple 3
Cet exemple est un exemple comparatif qui montre
que la fermentation du H.pleuropneumoniae, sous-culture
4226, sur un substrat connu, conduit à un taux de croissance beaucoup plus lent et à un rendement beaucoup plus faible que la fermentation dans le substrat de la présente invention.
Le fermentateur est identique à celui utilisé aux exemples 1 et 2.
<EMI ID=45.1>
crobiology" publié par E. Merck, Darmstadt, République Fédérale d'Allemagne, auquel a été ajouté 6 mg de NAD par litre de bouillon. Le fermentateur est chargé avec 17 li-
<EMI ID=46.1>
est de 7,3.
Comme milieu d'inoculation on ajoute une seconde préculture de H.pleuropneumoniae ATCC 27089, sous-culture
4226. Cette préculture a été cultivée de la manière décrite plus haut. Au cours de la fermentation on maintient une
<EMI ID=47.1>
le laisse diminuer jusqu'à un pH final de 6,85. La concentration initiale en oxygène est de 10 ppm, mais elle tombe très rapidement à 0, en partie parce que le débit d'air est faible et en partie parce que l'agitation est immédiatement arrêtée après l'inoculation et non reprise jusqu'à ce qu'une
<EMI ID=48.1>
Donc, c'est une caractéristique de cette fermentation qu'elle doit avoir lieu dans des conditions presque anaérobies pour obtenir un rendement acceptable qui, néanmoins, est bas, cf. tableau VIII ci-dessous.
La période de fermentation est de 6 heures et
<EMI ID=49.1>
prélevés et analysés de la manière et pour le paramètre décrits à l'exemple 1. Les résultats de la fermentation sont résumés au tableau VIII.
<EMI ID=50.1>
<EMI ID=51.1>
<EMI ID=52.1>
<EMI ID=53.1>
Les résultats du tableau VIII ont été utilisés pour tracer la courbe de croissance représentée dans la figure 3 des dessins. Les abscisses et les ordonnées représentent les mêmes unités que celles citées à l'exemple 1 pour la figure 1. En comparant les courbes respectivement des figures 1 et 2, et de la figure 3, il apparait clairement que le taux de croissance de H. pleuropneumoniae est substantiellement plus rapide dans le substrat CAY de la présente invention (fig.l et 2� que dans le bouillon CASO connu
(figure 3), ceci étant confirmé par les calculs conformément <EMI ID=54.1>
sous.
Par la figure 3 on voit que la phase de croissance exponentielle des bactéries se termine environ 5 heures après l'inoculation et que cette phase, comme c'était le cas dans la fermentation de l'exemple 2, comporte deux phases différentes dont la phase 1 se termine environ 3 1/2 heures après l'inoculation, à savoir environ au moment où l'agitation reprise conduit à une concentration en oxygène supé-
<EMI ID=55.1>
sont faits comme décrit à l'exemple 1. De nouveau la base pour les calculs est constituée par le points de la courbe de la figure 3 qui sont représentés avec des cercles. Les résultats sont les suivants :
<EMI ID=56.1>
<EMI ID=57.1>
<EMI ID=58.1>
Ces résultats montrent que le taux de croissance exponentielle des bactéries de H. pleuropneumoniae, en cas de fermentation sur le substrat CAY de la présente invention, est étonnamment plus rapide que celui de la fermentation sur bouillon CASO, à savoir environ deux fois plus rapide dans la phase 1 (Tg = 39,7 et 45,5 minutes contre 78 minutes)
et que le taux de croissance dans la phase 1 sur bouillon CASO est même encore plus lent que le taux de croissance dans la phase 2 de l'exemple 2 sur substrat CAY (Tg = 78 minutes contre 75,7 minutes).
<EMI ID=59.1>
surprenamment plus élevés que le rendement sur bouillon CASO
(26,4 x 108 cellules par ml à l'exemple 1 à la fin de la phase de croissance exponentielle et 37,2 x 108 cellules
par ml à l'exemple 2 , contre 10,2 x 108 cellules par ml
à l'exemple 3). Par conséquent les rendements sur le substrat de la présente invention sont respectivement 2,6 et 3,6 fois le rendement sur le substrat connu.
Exemple 4
Après une période de fermentation de 7 1/2 heures, on stoppe la fermentation décrite à l'exemple 2 par l'addition de 60 ml de solution concentrée de formaldéhyde et
de 600 ml d'Alhydrogel. L'Alhydrogel ajouté est une solution à 2% en poids/volume d'hydroxyde d'aluminium. Après agitation vigoureuse durant une nuit (pendant environ 18 heures), on transfère le bouillon de fermentation dans un réservoir d'entreposage à partir duquel il est pompé dans une centrifugeuse à disque et séparé en une partie surnageante aqueuse de formaldéhyde qui est écartée et en un précipité comprenant les cellules de H. pleuropneùmoniae et l'Alhydrogel. Le volume de précipité représente environ 2% du volume initial de bouillon. On recueille le précipité dans un récipient. On prélève des échantillons et l'on vérifie que toutes les bactéries ont été tuées.
Le mode opératoire décrit dans cet exemple
est exécuté dans des conditions aseptiques, à savoir que les solutions ajoutées et l'équipement utilisé ont été stérilisés avant d'entrer en contact avec le bouillon de fermentation.
Exemple 5
Le précipité recueilli comme décrit à l'exemple
4 est utilisé pour la production d'un vaccin de H. pleuropneumoniae. On obtient un vaccin en diluant le précipité avec
un salin tamponné au phosphate (physiologique), solution
(PBS), ayant la composition montrée au tableau V, jusqu' environ la densité désirée pour le vaccin. Puis on ajoute
<EMI ID=60.1>
et facultativement de l'Alhydrogel, et on met en suspension le précipité, la solution PBS, le "Thiomersal" et l'Alhydrogel dans un tampon chlorure de sodium-phosphate ayant un pH de 7, on agite pendant 20 minutes et l'on prélève un échantillon pour l'analyse. Sur la base de cette analyse, on règle la densité du vaccin à la valeur désirée. Puis on ajoute une suspension de Bcrdetella pertussis (vaccin de
<EMI ID=61.1>
règle la densité et l'on verse le vaccin dans des fioles capsulées.
On comprendra que la totalité des stades décrits dans cet exemple sont exécutés dans des conditions aseptiques.
Pour l'utilisation ultérieure dans la vaccination de porcs, on a trouvé qu'une densité convenable du vaccin
est d'environ 20 I.O.U. et l'on préfère par conséquent que
le précipité de l'exemple 4 soit dilué avec la solution
de PBS à.environ cette valeur et que la densité finale du vaccin soit ajustée à un niveau de 20 I.O.U. avant l'addition de la suspension de B.pertussis. On a trouvé également qu'une concentration convenable de l'adjuvant "Thiomersal" est d'environ 0,01% en poids/volume et que l'adjuvant Alhydrogel devra de préférence être présent à une concentra-
<EMI ID=62.1>
Alhydrogel on doit tenir compte de ce qu'au moins la majeure partie de cet adjuvant a déjà été ajoutée au cours du traitement du bouillon de fermentation décrit à l'exemple 4. Ceci suppose en général qu'un ajustement mineur de la teneur en Alhydrogel est seulement nécessaire et qu'il peut même être superflu d'ajouter de l'Aihydrogel en même temps que le "Thiomersal".
La suspension de Bordetella pertussis qui, si on le désire, peut aussi être ajoutée sous la forme de biomasse de B. pertussis et/ou d'extraits de celui-ci,
est l'ingrédient dans le vaccin de H.pleuropneumoniae de la présente invention qui conduit aux propriétés et activités étonnamment supérieures du vaccin de l'invention lorsqu'il est utilisé pour la vaccination de porcs contre la pleuro-
<EMI ID=63.1>
Ni le vaccin de B. pertussis en lui-même
(biomasse et/ou extraits), ni la méthode pour sa production ne font partie de la présente invention, laquelle implique que tout vaccin de ce genre est utilisable comme adjuvant dans le vaccin de H.pleuropneumoniae de l'invention, à condition que le vaccin de B.pertussis ainsi que le vaccin final de la présente invention satisfassent à toutes les exigences imposées aux vaccins selon les standards nationaux et/ou internationaux. Donc, le vaccin de B.pertussis préféré pour l'usage dans la production d'un vaccin de H. pleuropneumoniae de la présente invention est un Vaccinum pertussis
qui a été préparé, identifié et testé comme décrit dans la Pharmacopée européenne, Vol. III (1975), 409, qui satisfait aux tests mentionnés ici.
Une quantité appropriée de l'adjuvant, la suspension de B. pertussis, dans le vaccin de H. pleuropneumoniae de l'invention, est d'environ 16 I.O.U. de vaccin, qui peut être adéquatement obtenue par l'addition de 100 ml de sus-
<EMI ID=64.1>
1 litre de suspension obtenue en mélangeant le précipité
de l'exemple 4, la solution PBS, le "Thiomersal", l'Alhydrogel quant il est utilisé, et le tampon chlorure de sodiumphosphate.
<EMI ID=65.1>
"Colorimètre Corning 252" à une longueur d'onde de 600 nm de la manière décrite plus haut.
Le vaccin est transféré dans des fioles capsulées
<EMI ID=66.1>
Exemple 6
En suivant le mode opératoire décrit à l'exemple 5, on prépare un vaccin de H. pleuropneumoniae comprenant :
<EMI ID=67.1>
tampon chlorure de sodium-phosphate (pH 7) pour faire 1 ml. Investigations cliniques
On a trouvé que le vaccin de la présente invention est efficace pour combattre la pleuropneumonie chez les porcs exposés à une infection par le micro-organisme Haemophilus pleuropneumoniae et qu'il est donc indiqué pour le traitement prophylactique des porcs, en particulier des porcs séronégatifs, avant qu'ils se rendent dans un environnement qui peut déjà être infecté par le H.pleuropneumoniae, ou bien où le risque d'une telle infection peut exister. En
vue de combattre la pleuropneumonie, les porcs sont vaccinés avec un vaccin de H. pleuropneumoniae de la présente invention par injection intramusculaire ou souscutanée du vaccin, une injection souscutanée étant préférable.
Pour assurer une vaccination efficace, le vaccin de la présente invention est administré deux fois, avec un intervalle adéquat entre les injections, qui est de préférence non inférieur à 3 semaines. La dose administrée dépendra évidemment du poids du corps des porcs, de la puissance du vaccin, des risques d'effets secondaires et de la nature de ces effets lorsqu'ils existent, ainsi que d'autres facteurs qui sont couramment pris en considération lorsqu'on effectue une vaccination, quelle que soit la substance active dans le vaccin. Toutefois, on a trouvé qu'une dose de 2 ml du vaccin décrit à l'exemple 6 est efficace en général chez les porcs
<EMI ID=68.1>
d'un poids du corps supérieur à 30 kg, une dose de 4 ml du vaccin peut convenir.
Les exemples suivants montrent les avantages obtenus par l'usage du vaccin de la présente invention pour la vaccination contre la pleuropneumonie, en faisant une
<EMI ID=69.1>
d'autres adjuvants.
Exemple 7
On donne à 45 porcs pesant environ 25 kg une injection souscutanée des vaccins A à E décrits plus en détail ci-dessous. 3 semaines plus tard on répète la vaccination. Le dosage est respectivement de 2 ml, 5 ml et 6 ml.
3 semaines après la seconde injection les porcs sont provoqués par des bactéries de H. pleuropneumoniae (environ
1010 bactéries de H. pleuropneumoniae par animal), et 3 porcs qui n'ont pas reçu de vaccination sont également provoqués et utilisés comme témoins. Les animaux témoins meurent et les animaux vaccinés survivent. Après abattage,
on examine les animaux pour établir si l'infection s'est traduite par des changements des poumons et/ou des changements pouvant affecter la valeur de l'animal abattu en vue de la livraison à la consommation humaine.
Les vaccins utilisés dans ce test de vaccination sont les suivants .
A. On cultive des cellules de H. pleuropneumoniae sur plaques d'agar et on les récolte avec une solution de
PBS (pour la composition cf. tableau V) contenant une solution à 0,01% en poids/volume de "Thiomersal". La suspen-
<EMI ID=70.1>
fugée et l'on ajoute 1 partie en volume d'adjuvant incomplet
de Freund à 3 parties en volume de la partie surnageante.
Dosage 2 ml (2 fois).
B. Comme le vaccin A, sauf que l'on fait bouillir
<EMI ID=71.1>
C. On cultive les cellules comme pour le vaccin A, on recueille avec une solution de PBS contenant une solution à 0,01% en poids/volume de "Thiomersal", on ajuste
à une densité de 20 I.O.U. et l'on ajoute alors 50% d'adjuvant incomplet de Freund. Dosage 5 ml (2 fois) contenant environ 10 9 cellules de H. pleuropneumoniae par ml.
D. On cultive des cellules de H. pleuropneumoniae dans une fiole jusqu'à ce que la densité atteigne 5 I.O.U., on les tue avec de la formaldéhyde et les précipite par l'addition d'Alhydrogel comme décrit à l'exemple 4. On dilue
le précipité avec de la solution de PBS jusqu'à une concen-
<EMI ID=72.1>
E. Vaccin de la présente invention de composition donnée à l'exemple 6 et préparé substantiellement comme décrit aux exemples 2, 4 et 5. Dosage 6 ml (2 fois).
Les résultats de la vaccination sont résumés au tableau ci-dessous.
TABLEAU IX
<EMI ID=73.1>
a) nombre d'animaux ayant des symptômes (changements, remarques)/nombre d'animaux testés. b) non déterminé. c) 1 animal mort, 2 sont tués alors qu'ils mouraient.
D'après le tableau IX, on voit que le vaccin E
<EMI ID=74.1>
de l'art antérieur dans l'apport d'une protection contre
les infections causées par les bactéries de H. pleuropneumoniae. Le vaccin E. est le seul pour lequel on n'observe pas de sympt8mes ou changements des poumons et/ou fait des remarques à l'abattage. Des changements dans les poumons,
à savoir des cicatrices dans le tissu du poumon à la suite d'une attaque de pleuropneumonie, sont observés chez 8 des
45 animaux vaccinés. A l'abattage on remarque une pleurésie chronique chez 4 des animaux. Néanmoins, tous les 45 animaux sont acceptables pour la consommation humaine.
Exemple 8
On exécute un autre test de vaccination sur 46 porcs et l'on utilise 2 animaux en guise de contrôle. Les animaux pèsent environ 25 kg. Les vaccinations et infections provoquées se font de la manière décrite à l'exemple 7. Les dosages utilisés pour la vaccination sont 2 fois 2 ml.
Le but principal de ce test est de comparer l'effet de l'adjuvant Bordetella pertussis de la présente inventio à celui de divers autres adjuvants, dont certains ont déjà été utilisés comme adjuvants dans l'art antérieur.
Les animaux témoins ont survécu jusqu'à l'abattage, mais 2 des animaux vaccinés sont morts avant abattage. Un porc du groupe L est tué; celui-ci montre clairement des signes de pleuropneumonie. Un porc du groupe E est mort
à la suite d'une bataille, autrement dit pour une raison qui n'a aucune liaison avec le test présent. L'examen des poumons n'a pas révélé de signes de pleuropneumonie. Les animaux abattus ont été examinés pour les buts indiqués à l'exemple 7.
Les compositions des vaccins d'essai sont données ci-dessous. On notera que le "vaccin L" n'est pas un vaccin dans le sens commun de ce terme; toutefois, les résultats obtenus démontrent que la pleuropneumonie n'est pas contrôlée avec succès par une administration pernasale et perorale de l'ingrédient actif dans le vaccin de la présente invention.
Les vaccins utilisés sont les suivants :
C,D,E : comme à l'exemple 7.
F. vaccin de la composition de l'exemple 6
(vaccin E), à l'exception d'une teneur en "Quil A" comme adjuvant au lieu du Vaccinum pertussis. Le "Quil A" est
un dérivé de saponine de composition connue, qui a été divulgué par K. Dalsgaard dans Acta Vet. Scand., Suppl. 69 (1978).
G. Comme F, à part une teneur en "Bortavac" comme adjuvant au lieu de "Quil A". Le "Bortavac" est un vaccin commercial de Bordetella bronchiseptica vendu par
le producteur, Kitasato, Tokyo, Japon.
H. Comme F, à part une teneur en "Levoripercol" comme adjuvant au lieu de "Quil A". Le "Levoripercol" est
du Levamisolum NFN anthelminticum vendu par la firme Lundbeck, Copenhagen, Danemark. Le Levamisolum est une dénomination non protégée, approuvée par le NFN (The Nordic Pharmacopoeia Council).
<EMI ID=75.1>
"Lymphocyte Proliferative Factor" (LPF) comme adjuvant
au lieu de Vaccinum pertussis. On extrait le LPF des bactéries Bordetella pertussis comme décrit par S.I. Morse et J.H.
<EMI ID=76.1>
K. Comme le vaccin E, à part une teneur de Vaccinum pertussis en une quantité de 180 I.O.U.
L. On cultive des cellules de H. pleuropneumoniae sur plaque d'agar, on les récolte et les transfère dans un aérosol, que l'on atomise dans le nez et la bouche des animaux.
Parmi les vaccins énumérés ci-dessus, les
<EMI ID=77.1>
Les résultats de la vaccination d'essai de cet exemple sont résumés au tableau X.
TABLEAU X
<EMI ID=78.1>
) nombre d'animaux ayant des symptômes (changements, re. marques)/nombre d'animaux d'essai. b) non déterminé. c) 1 animal meurt avant l'abattage.
Par le tableau X on voit que des symptômes cliniques n'apparaissent que chez les animaux traités par aérosol et chez les animaux témoins. Des 44 animaux restani 2 seulement montrent des changements dans les poumons et
<EMI ID=79.1>
que l'on puisse démontrer par des examens sérologiques que tous les animaux ont été attaqués par le H. pleuropneumoni:
At the beginning of 1960 bacteria of the genus Haemophilus were isolated in Great Britain, California and Argentina in herds of pigs which were attacked by pleuropneumonia. It was there
<EMI ID = 1.1>
pneumoniae like the Argentine strain was named - which was the cause of the disease, pleuropneumonia. Since then attacks of the disease have been reported in
many countries, including Denmark, cf. P. Nielsen, North.
Vet. Med. 22 (1970), 240-245.
The disease has a very acute course and is often accompanied by high mortality and, as it occurs quite frequently in many herds of pigs, efforts have been made to try to develop a vaccine which could protect pigs against the disease . A common feature of these vaccines is their use of killed cells
of H. pleuropneumoniaé and, in most cases also, an addition of an adjuvant.
Vaccination tests were also carried out under field conditions, cf. R. Nielsen, North. Vet. Med. 28 (1976), 337-348. In these tests, agar plate cultures aged 6 or 24 hours of H. pleuropneumoniae are used as antigen. The cells are killed with formaldehyde and the vaccine contains 1010 cells per ml in a phosphate buffered saline (physiological) (abbreviated below as PBS) containing 0.2% formaldehyde and with the addition of an adjuvant. The vaccine is administered as 2 x 4 ml or 2 x 2 ml subcutaneous injections at 14 day intervals.
The first vaccination is carried out when the pigs are 9 weeks old. 2 weeks after the second vac-
<EMI ID = 2.1> pleuropneumoniae. As adjuvants, 15% Alhydrogel (aluminum hydroxide gel) and incomplete Freund's adjuvant were used, cf. J. Freund, Am. Rev. Microbiol. 1 (1947), 291.
The results of these vaccination tests are summarized in Table I below.
TABLE I
<EMI ID = 3.1>
It will be added that the use of Freund's incomplete adjuvant gives rise to the formation of granulomas at the site of the injection.
Attempts have also been made to obtain protection using 20 hour cultures killed with formalin as antigen and respectively Alhydrogel and incomplete Freund's adjuvant as an adjuvant. The dose injected is 2 times 5 ml containing 10 bacteria / ml. The first injection is given intramuscularly in pigs aged 50 days and the second injection 1 week later. After 1 week the pigs are infected. The result is significant evidence that the vaccine has a protective effect, but there is no significant indication that one adjuvant offers advantages over the other.
E. Scholl et al. , cf. Proc. Int. Pig Vet. Soc. Congress, Ames, Iowa, USA (1976) used killed cultures of H. pleuropneumoniae as antigens and vaccinated by two methods: 1) with increasing doses, namely, 0.5, 1 and 3 ml and 2) with 2 times 5 ml. All injections are given at an interval of 2 weeks. Serological test of blood samples shows that repeated injections of small doses lead to antibodies
in the blood, but not to sensitized lymphocytes, while high dose injections lead to sensitized lymphocytes but not to antibodies in the blood.
The same authors, cf. Proc. Int. Pig. Vet.
Soc. Congress, Zagreb, Yugoslavia (1978) used cultures of H. pleuropneumoniae killed with formalin to
concentrations of 10 9 bacteria / ml. Vaccination doses and vaccination methods are the same
than in the works cited above; but, in these latter works, a group of placebo pigs is included and the animals are placed in a herd of chronically infected pigs. Clinical symptoms were observed and, following slaughter, the lungs were examined and
the chest cavity. The results show a good � ffet
of vaccination, but no differences between the two vaccination methods.
M.F. de Jong, cf. Proc. Int. Pig Vet. Soc. Congress, Zagreb, Yugoslavia (1978), carried out vaccination tests with cultures of H. pleuropneumoniae
24 hours to which an incomplete adjuvant has been added
based on mineral oil. For each dose we use 20 mg
(wet weight) of antigen and two injections are made
at an interval of 3 weeks, the first vaccination when pigs are 10 weeks old. 3 weeks after the second vaccination, the pigs are challenged with 16 or 24 hour cultures. With 24 hour challenge cultures, pigs get sick, but recover after 1 week. On the other hand, pigs challenged with a 16-hour provocative culture die in the
36 hours. Provocation, a thing well known to man
of art, involves an experimental infection of animals tested with living cells of the infectious microorganism.
M.F. de Jong, loc. cit., then used 6 hour cultures for both vaccination and challenge. Pigs are provoked with different quantities of cells and the death rate is a function
the number of cells used. In addition, pigs which
have been vaccinated with 6 hour cultures are challenged with 16 hour cultures and 50% of pigs survive.
1 week later the surviving pigs are infected with a 6 hour culture and then they do not even show any more symptoms of disease.
The work on the vaccination tests mentioned above clearly shows the need to add an adjuvant to a vaccine containing antigens
of H. pleuropneumoniae in order to obtain a satisfactory effect from vaccination. The substances most commonly used as adjuvants are Alhydrogel and the adjuvant
Freund (complete or incomplete). Among these substances, Freund's adjuvant has so far been the most effective, but, as also pointed out, cf. R. Nielsen, loc. cit. (1976), this results in the formation of granulomas at the injection site and
this is why it is considered improper. Therefore the problem of providing an adjuvant which is effective but which does not interfere with animals has not yet been resolved.
by the experimental vaccinations previously reported.
Another unresolved problem is the preparation of an antigen for the production of the vaccine. This issue
lies in the fact that H. pleuropneumoniae has quite poor growth on the conventional substrates used previously, which imposes very restrictive limits as to the quantity of vaccine that it is possible to produce.
Thus J. Nicolet, cf. Zbl. Bakt. I Abt. Orig.
216 (1971), 487-495, in its serological studies used a substrate comprising PPLO-agar (cf. DIFCO-Manual IX,
<EMI ID = 4.1>
pneumoniae) to which were added 0.1% glucose, 2.5% yeast extract, 5% horse serum and 5 mg / liter
NAD (beta-nicotinamide-adenine-dinucleotide). The same substrate is used by R. Nielse, loc. cit. (1976).
M.F. de Jong, loc. cit., used a brain-heart infusion containing NAD as a substrate and M. Kilian et al., cf. Int. J. Syst. Bacteriol. 28 (1978), 20-26,
have carried out taxonomic studies of H. pleuropneumoniae, cultivating the strains on a substrate comprising:
1% neutralized bacteriological peptone ("Oxoid") 1% yeast extract,
1% glucose,
10 mg / liter of NAD and
saline as disclosed by L.V. Holdeman and W.E.C. Moore in Anaerobe Laboratory Manual,
3rd ed. , Virginia Polytechnic Institute, Anaerobe Laboratory, Blacksburg (1975).
Some other authors have cultivated H. pleuropneumoniae in liquid cultures, but with rather poor results.
An object of the invention is to provide a new and improved vaccine for the effective control of pleuropneumonia in pigs, by also providing a new and improved adjuvant for this vaccine, without the side effects associated with adjuvants of the prior art .
Another object of the invention is to provide a new and improved fermentation process for the preparation of the antigen necessary for the production of the vaccine of the present invention, so that it is possible to produce an effective vaccine by suf- quantities. fisantes for an extended vaccination if the thing is desired.
Another object of the invention is to provide a new and improved substrate for the cultivation of H. pleuropneumoniae, so as to obtain a growth of the microorganism which is substantially better than when cultivated on substrates of the prior art .
Yet another object of the invention is to provide a method for combating pleuropneumonia in pigs by administering the vaccine of the present invention.
These and other objectives are achieved by providing a vaccine which comprises Haemophilus pleuropneumoniae cells, parts of these cells, extracts and / or metabolic products thereof, which are obtained by culture of a strain of H. pleuropneumoniae
in a liquid culture based on the substrate disclosed by
S.M. Cohen and M.W. Wheeler in Am. J. Publ. Hlth. 36 (1946),
371-376, this vaccine also comprising, as an adjuvant, aluminum hydroxide gel and / or incomplete or complete Freund's adjuvant and / or Bordetella pertussis vaccine, a biomass and / or extracts thereof , as well as a sterile buffer solution as a diluent.
The bacterium used for the production of the vaccine of the present invention is a strain of Haemophilus pleuropneumoniae, a known microorganism deposited in various collections of cultures, see below, and available from
of these.
Investigations have shown that there are at least 6 different serotypes of H. pleuropneuinoniae, cf.
M. Kilian et al. , loc. cit. (1978). This reference from
the literature also explains why the name of H. pleuropneumoniae is considered to be the correct name of the organism causing pleuropneumonia in pigs and it
gives a general overview of the characteristics of the microorganism.
Among the various serotypes of H. pleuropneumoniae described in the above reference of the literature, some have been deposited, thus serotype 1 in the American Type Collection, RocKville, Md., U.S.A. under the N [deg.] ATCC
27088, serotype 2 under the. N [deg.] ATCC 27089 and serotype 3 under N [deg.] ATCC 27090. In addition serotype 2 has been deposited
in the National Collection of Type Cultures, Colindale, London, United Kingdom under N [deg.] NCTC 10976 and these three serotypes have all been deposited in the Czechoslovak Collection of Microorganisms, Brno, Czechoslovakia, under
N [deg.] CCM 5869, CCM 5870 and CCM 5871, respectively.
In addition, M. Kilian et al. loc. cit. (1978) describe serotypes designated by serotypes 4, 5 and NT. However, deposit numbers are not indicated.
Applicant's own investigations
confirmed that the bacteria of H. pleuropneumoniae
are small, stationary gram-negative sticks that can take a number of configurations depending on the growing medium and surrounding conditions.
Thus, on agar plates they are most often small sticks of the shell or short kind, while
that in liquid cultures they can vary from rods in the form of shells to slender sticks longer or thick, with the exception (quite rare) even of pleomorphic filamentary configurations.
Grown on agar plates on the substrate
of the present invention (for the composition refer
in Table III below), the bacteria of H. pleuropneumoniae have the configuration of small shell-like sticks
and the individual colonies have a diameter of up to 3 mm after 48 hours at 37 [deg.] C. Fermented in the nutritive broth of the present invention (for the composition refer to Table IV below), the bacteria of H. pleuropneumoniae are short sticks which often are in shorter or longer chains.
At the biochemical level, the bacteria of H. pleuropneumohiae behave as described by M. Kilian, J. Gen. Microbiol. 93 (1976), 9-62, having the following characteristic properties which together make them different from other Haemophilus species: dependence on factor V, ability to synthesize porphyrin from delta-aminolevulinic acid, production urease and ability to ferment mannitol, xylose and deoxyribose.
More specifically, a strain of
H. pleuropneumoniae which was isolated from a pig suffering from pleuropneumonia. This strain is of serotype 2,
cf. R. Nielsen, loc. cit. (1976) and was submitted to the Statens Veterinaere Serumlaboratorium (State Veterinary Serum Laboratory), Copenhagen, Denmark, where it was designated as subculture 4226.
The substrate used in the implementation of
the present invention is based on the substrate disclosed by
S.M. Cohen and M.W. Wheeler, loc. cit., having the composition given in Table II below.
TABLE II
<EMI ID = 5.1>
<EMI ID = 6.1>
For the purposes of the present invention, this substrate is modified so as to improve the growth of H. pleuropneumoniae and to provide a suitable substrate for the preparation of an H. pleuropneumoniae vaccine.
<EMI ID = 7.1>
if desired. Two different modifications are used for culture on agar plates and respectively fermentation in a liquid medium.
For agar plates, a substrate comprising casamino acid is used as essential ingredients,
<EMI ID = 8.1>
adenine dinucleotide (hereinafter called NAD). Furthermore,
this substrate must contain suitable salts and other nutritive ingredients conventionally used in the culture of microorganisms, in particular of the Haemophilus species. A substrate especially preferred to the composition given in Table III below.
TABLE III
<EMI ID = 9.1>
<EMI ID = 10.1>
This substrate is prepared in the following manner:
casamino acid, yeast extract, glucose, NaCl,
<EMI ID = 11.1>
cysteine.HCl and agar-agar and regulates the volume to 1000 ml by the addition of H2O treated by ion exchange. The solution is heated to the boil (in order to dissolve the agar) and it is autoclave at 121 [deg.] C under a pressure of 2 atmospheres
<EMI ID = 12.1>
the NAD and the substrate is poured into petri dishes.
The substrate of the present invention for use in fermentation in a liquid medium also includes casamino acid, yeast extract, glucose and NAD as essential ingredients. This substrate must contain suitable salts and other nutritive ingredients commonly used in the fermentation of microorganisms, in particular of the Haemophilus species. A substrate especially preferred to the composition given in Table IV below.
TABLE IV
Substrate for fermentation in liquid medium
<EMI ID = 13.1>
This substrate, abbreviated as CAY substrate, is prepared as follows:
casamino acid, yeast extract, glucose,
<EMI ID = 14.1>
CuS04.5H20 and cysteine.HCl, the volume is adjusted to 1000 ml by the addition of H2O treated by ion exchange and the solution is autoclave at 121 [deg.] C under a pressure of 2 atmospheres for 15 minutes. After cooling, the NAD is added and the substrate is ready for use.
The two substrates disclosed in Tables III and IV include assimilable sources of carbon and nitrogen which can be assimilated by the microorganism H. pleuropneumoniae. On both substrates we obtain an abundant and dense growth of the organism.
The fermentation process is as follows:
the strains of bacteria in the lyophilized state are stored in ampoules prepared by one of the methods described below. Storage is carried out in a refrigerator at 5 [deg.] C.
Method A
The bacteria are cultivated at 37 [deg.] C for 18 hours on agar plates with a substrate having a composition like that indicated in Table III. The cells are harvested by the addition of 1 ml of PBS (composition given in table v below), with subsequent abrasion of the cells. The cells are transferred to ampoules which are immediately cooled to -25 [deg.] C., then they are transferred to a freeze dryer and are freeze dried.
TABLE V
Composition of PBS
<EMI ID = 15.1>
The salts are dissolved in distilled water and autoclave at 12 l [deg.] C under a pressure of 2 atmospheres for 15 minutes. pH = 7.3.
Method B
This method is similar to Method A, but use 1 ml of skim milk for each plate
instead of PBS. The skimmed milk was treated hot at 100 [deg.] C for 15 minutes for the next 3 days.
Method C
The bacteria are cultivated for 6 hours in a bain-marie in CAY substrate (see Table IV). The fully grown suspension of bacteria is centrifuged and the bacterial cells are resuspended in sterile skim milk, which is transferred to vials which are cooled and lyophilized as described in Method A.
The bacteria are restored from the lyophilized vials by the addition of substrate followed by inoculation on agar plates and in tubes containing the liquid substrate.
Live cultures are maintained by daily inoculation on fresh agar plates containing the substrate of Table III. Plates are subject to
incubation in an incubator at 37 [deg.] C.
A preculture is prepared by propagation of the bacteria. This is done by inoculation from an agar plate in a vial containing 50 ml of liquid CAY substrate. The flask is subjected to incubation in an incubator at 37 [deg.] C
<EMI ID = 16.1>
inoculation of the second preculture.
The second preculture consists of 500 ml of liquid CAY substrate in a 1 liter conical flask which is subjected to incubation on a water bath with continuous shaking. The temperature is 32 [deg.] C and the incubation period is 18 hours.
The second preculture is used for the main fermentation during which the liquid CAY substrate of Table IV is used as the fermentation medium.
The medium is prepared as described above for the CAY substrate, namely by dissolving the casamino acid, the extract
yeast, glucose, NaCl, KH2PO4 and MgCl2.
6H20 in ion exchange treated water, adjusting the pH to around 7.2, adding the remaining ingredients
with the exception of NAD, autoclaving the medium at a temperature of at least about 121 [deg.] C under a pressure of at least about 2 atmospheres for at least 15 minutes,
<EMI ID = 17.1>
controlling and readjusting the pH to about 7.2, and adding the NAD.
Then the fermenter is inoculated with the second preculture of H. pleuropneumoniae obtained as described above. During fermentation, a temperature is preferably maintained of around 37 [deg.] C and air circulation is used through the medium in order to maintain an adequate concentration of oxygen in the medium. This can be done in part by controlling the air flow rate and in part
by adjusting the speed of the agitator device of the fermenter, thus taking into consideration that these parameters are mutually dependent, in the sense that an increase in
one of these leads to an increased concentration of oxygen which, in turn, may require a decrease in the other parameter.
For the fermentation of H. pleuropneumoniae, the oxygen concentration can vary from approximately 1 to approximately
30 ppm, the most suitable concentration being around
8 to about 20 ppm, in particular about 8 to about 12 ppm, more specifically still from about 10 to about 12 ppm.
The air flow and stirring speed required for
to maintain such an oxygen concentration will obviously depend on the dimensions, the equipment and the arrangement of the fermenter; however, it has been found that an air flow rate of up to about 0.5 liters of air per minute per liter of fermentation medium, in particular from about 0.15 to about 0.4 liters, more specifically d about 0.2 to about 0.3 liters of air per minute per liter of fermentation medium is most suitable in a fermenter with a capacity of about 20 liters. For this fermenter an appropriate stirring speed is from about 200 to about 600 rpm, in particular from about 500 rpm.
It will be emphasized that these parameters are not critical in the practice of the present invention and that, for any fermenter, one skilled in the art will be able to adjust the parameters so as to maintain the desired oxygen concentration.
During fermentation it is preferable
to maintain a substantially constant pH. A suitable pH is in the range of about 6.0 to about
7.9, in particular from approximately 6.9 to approximately 7.5, more specifically from approximately 7.1 to approximately 7.4, preferably approximately 7.3. This can be accomplished by the addition of a base, preferably an aqueous solution of sodium hydroxide if necessary.
It is best not to add an anti-foaming agent, but it may be necessary to do so. Any conventional anti-foam agent for the use of fermentation processes is suitable for this purpose, in particular a silicone anti-foam agent.
The fermenter is preferably provided with
means allowing automatic addition of pH adjustment base and / or anti-foaming agent during fermentation. However the addition can also be done manually
if it's necessary.
During fermentation, samples are taken intermittently and used to determine cell density. The density is measured with a "Corning 252 colorimeter" at a wavelength of 600 nm and expressed as a number of colony-forming units (CFU) using a standard reference curve. The purpose of this density measurement
<EMI ID = 18.1>
fermentation at the most appropriate time for the subsequent production of a vaccine, i.e. when the phase
in which the bacteria show exponential growth is expired.
When the fermentation has been completed, a concentrated formaldehyde solution and an Alhydrogel solution are added to the fermentation medium and, after stirring for a substantial period, for example overnight, the suspension is subjected to cantrifugation, which gives a supernatant part containing formaldehyde and a precipitate comprising the cells of H. pleuropneumoniae and Alhydrogel. The precipitate is collected in a sterile container. A sample is taken to verify that the bacteria have been killed.
The following examples will further illustrate the advantages obtained by cultivating H. pleuropneumoniae on the CAY substrate of the present invention.
Example 1
This example shows the fermentation of Haemophilus pleuropneumoniae, strain ATCC 27089, subculture
4226, on the CAY substrate of the present invention.
The fermenter is a "Biomat E 20" (Moeller
<EMI ID = 19.1>
nir 20 liters of substrate in each fermentation and being equipped with a stirring means, means which allows manual variation of the stirring speed, an instrument which continuously indicates the stirring speed (in revolutions / minute) , means for supplying sterile air, means for continuous measurement and recording of the oxygen concentration of the fermentation medium, continuous means for automatic measurement and adjustment of the temperature at a predetermined value, of a means for continuous measurement and recording of the pH of the fermentation medium and for the manual or automatic addition of pH control bases or acids, of a means for controlling the foaming in the fermenter and for the automatic addition of an anti-foaming agent if necessary, and of a means for taking samples during fermentation
The fermenter is charged with 17 liters of water treated by ion exchange and one begins to agitate. Then add 306 g of casamino acid, 238 g of yeast extract,
187 g glucose, 42.5 g NaCl, 8.5 g KH2PO4 and 1.7 g
<EMI ID = 20.1>
42.5 ml of a 1% w / v solution of cysteine.HCl. The fermenter is closed and autoclaved for 15 minutes at
121 [deg.] C under a pressure of 2 atmospheres then it is cooled to
36 [deg.] C. 17.0 ml of a 2.5% w / v solution of NAD is then added. This procedure leads to a fermentation medium having the composition given in Table IV, with a pH of 7.45.
The fermenter is inoculated with 600 ml of a second preculture of H. pleuropneumoniae prepared from a stock of lyophilized bacteria and cultured as described above. The fermentation period is 7 hours and 50 minutes and samples are taken intermittently and used to determine the absolute density of cells in the fermentation medium. The density is measured with the "Corning 252 Colorimeter" at a wavelength of 600 nm and is converted into cells per ml using a standard reference and a conversion table which makes it possible to plot a growth curve and determine when the exponential growth phase of bacteria has ended.
This fermentation is carried out mainly as experimental fermentation and that is why
we have taken the liberty to proceed in a somewhat "normal" manner, which includes the fact that the pH is not adjusted during fermentation and that no anti-foaming agent is added.
The results obtained from the analysis of the samples are given in Table VI below.
It will be seen that the oxygen concentration, which should preferably be 8 to 10 ppm, decreases drastically during the fermentation, in particular in the exponential growth phase. This is combated by partly increasing the air flow and partly the stirring speed. We will also see that the pH decreases to a final pH of 5.30.
<EMI ID = 21.1>
<EMI ID = 22.1>
<EMI ID = 23.1>
<EMI ID = 24.1>
The results from Table VI were used to plot the growth curve shown in Figure
1 of the drawings. In the figure, the abscissa indicates the time after inoculation and the ordinate indicates the number of cells per ml of fermentation medium. Note that the ordinates are represented with a logarithmic scale. The figure shows that the exponential growth phase ends about 5 hours after inoculation, which means that the fermentation should have been stopped
at this point if the medium was intended to be used for the production of a vaccine. However, as this fermentation is an experimental fermentation, it is continued until the stationary growth phase.
Fig. 1 of the drawings also allows to calculate
the time (Tg) necessary to double the bacteria content in the fermentation medium during the exponential growth phase. Tg is given by the formula:
<EMI ID = 25.1>
<EMI ID = 26.1>
<EMI ID = 27.1>
where C2 is the number of cells per unit volume at time
<EMI ID = 28.1>
In Figure 1 the exponential growth phase is represented by the rectilinear part of the curve. We see that this phase extends from no later than 1 hour until about 5 hours after inoculation. By using this part of the curve (results marked by a circle in FIG. 1, namely the samples bearing? 6 to 18) for a calculation according to formula (II), we see that:
<EMI ID = 29.1>
<EMI ID = 30.1>
According to formula (I) this means that:
<EMI ID = 31.1>
which equals 39.6 minutes.
Example 2
This example describes a "normal" fermentation
<EMI ID = 32.1>
adjusted to around 7.2 an anti-foaming agent is automatically added if necessary, more vigorous stirring is maintained and the oxygen concentration
is continuously maintained at a relatively high level.
The fermenter is identical to the fermenter used in Example 1. The volume of the fermentation medium is approximately 20 liters of which the inoculation medium provides 0.5 liters, the balance being 19 liters of water treated by exchange of ions containing casamino acid, yeast extract, glucose and salts in amounts producing
a CAY substrate whose relative composition is given in Table IV. Loading the fermenter, autoclaving,
the cooling and the subsequent addition of NAD are carried out as described in Example 1. The initial pH of the medium is
<EMI ID = 33.1>
When the inoculation medium has been added, fermentation is started and continued for 7 hours
and 30 minutes. The inoculation medium consists of
500 ml of a second preculture of H. pleuropneumoniae,
ATCC 27089 strain, subculture 4226, grown from
as described above.
During fermentation the pH is maintained at
an almost constant value of approximately 7.2 by automatic addition of a 1 N NaOH solution when necessary. Stirring is carried out at 500 revolutions / minute and the oxygen concentration is maintained between approximately 8 and approximately 12 ppm. This is achieved by increasing the air flow when necessary. A commercial brand anti-foam agent "Silicone RS Antifoam C. DAK" is automatically added when necessary.
Samples are taken during fermentation and analyzed as described in Example 1 to be able to follow the growth rate. The fermentation period is 7 hours and 30 minutes.
The fermentation results are summarized in Table VII.
<EMI ID = 34.1>
<EMI ID = 35.1>
<EMI ID = 36.1>
<EMI ID = 37.1>
The results given in Table VII were used to plot the curve shown in Figure 2 of the drawings. The abscissa and the ordinate have the meanings given for figure 1, cf. Example 1. From FIG. 2, it can be seen that the fermentation is stopped while the microorganism is still in the exponential growth phase, although the growth rate is slightly less pronounced than in the initial phase of the fermentation. , a slight decrease in the slope of the curve occurring at around 3 hours and 30 minutes
after inoculation.
Measurements indicated with circles
in Figure 2 were used for calculations according to formulas (I) and (II) of Example 1, partly for the initial phase (phase 1, samples
<EMI ID = 38.1>
samples? 15 to 27) of fermentation. The units used in the calculations in Example 1 are also used in these calculations, which gives the following results.
<EMI ID = 39.1>
which equals 45.5 minutes
<EMI ID = 40.1>
<EMI ID = 41.1>
which equals 75.7 minutes.
A comparison of the results obtained according to Examples 1 and 2 shows that although the process of iron-
<EMI ID = 42.1>
the lowest, which means faster growth
bacteria in the fermenter and therefore a shorter fermentation period before the broth is ready for use in the production of a H. pleuropneumoniae vaccine, it also leads to a faster transition to the stationary growth phase , namely after a fermentation period of around 5 hours, while "normal" fermentation leads to an extended period
<EMI ID = 43.1>
more than 7 1/2 hours. Most important . "normal" fermentation also leads to a higher yield of cells per unit volume when the broth is already
<EMI ID = 44.1>
cells per ml, compare with approximately 27 x 108 cells per ml in Example 1 (sample? 18 where the exponential growth phase ends). Therefore, from a commercial point of view (vaccine production) the process
"Normal" fermentation of Example 2 is preferred because the greater consumption of time is more than offset by the higher yield of cells usable in subsequent vaccine production.
Example 3
This example is a comparative example which shows
that the fermentation of H. pleuropneumoniae, subculture
4226, on a known substrate, leads to a much slower growth rate and a much lower yield than the fermentation in the substrate of the present invention.
The fermenter is identical to that used in Examples 1 and 2.
<EMI ID = 45.1>
crobiology "published by E. Merck, Darmstadt, Federal Republic of Germany, to which was added 6 mg of NAD per liter of broth. The fermenter is loaded with 17 li-
<EMI ID = 46.1>
is 7.3.
As a inoculation medium, a second preculture of H. pleuropneumoniae ATCC 27089, subculture is added.
4226. This preculture was cultivated as described above. During fermentation we maintain a
<EMI ID = 47.1>
let it decrease to a final pH of 6.85. The initial oxygen concentration is 10 ppm, but it drops very quickly to 0, partly because the air flow is low and partly because the agitation is immediately stopped after inoculation and not resumed until what a
<EMI ID = 48.1>
Therefore, it is a characteristic of this fermentation that it must take place under almost anaerobic conditions to obtain an acceptable yield which, nevertheless, is low, cf. table VIII below.
The fermentation period is 6 hours and
<EMI ID = 49.1>
sampled and analyzed in the manner and for the parameter described in Example 1. The results of the fermentation are summarized in Table VIII.
<EMI ID = 50.1>
<EMI ID = 51.1>
<EMI ID = 52.1>
<EMI ID = 53.1>
The results from Table VIII were used to plot the growth curve shown in Figure 3 of the drawings. The abscissas and the ordinates represent the same units as those cited in Example 1 for FIG. 1. By comparing the curves respectively in FIGS. 1 and 2, and in FIG. 3, it is clear that the growth rate of H. pleuropneumoniae is substantially faster in the CAY substrate of the present invention (fig. 1 and 2) than in the known CASO broth
(Figure 3), this being confirmed by calculations in accordance <EMI ID = 54.1>
under.
FIG. 3 shows that the exponential growth phase of the bacteria ends approximately 5 hours after inoculation and that this phase, as was the case in the fermentation of Example 2, comprises two different phases, the phase of which 1 ends approximately 3 1/2 hours after inoculation, i.e. approximately when the resumption of agitation leads to a higher oxygen concentration.
<EMI ID = 55.1>
are made as described in example 1. Again the base for the calculations is constituted by the points of the curve of figure 3 which are represented with circles. The results are as follows:
<EMI ID = 56.1>
<EMI ID = 57.1>
<EMI ID = 58.1>
These results show that the exponential growth rate of H. pleuropneumoniae bacteria, when fermented on the CAY substrate of the present invention, is surprisingly faster than that of fermentation on CASO broth, namely approximately twice as fast in phase 1 (Tg = 39.7 and 45.5 minutes versus 78 minutes)
and that the growth rate in phase 1 on CASO broth is even even slower than the growth rate in phase 2 of Example 2 on CAY substrate (Tg = 78 minutes versus 75.7 minutes).
<EMI ID = 59.1>
surprisingly higher than the yield on CASO broth
(26.4 x 108 cells per ml in Example 1 at the end of the exponential growth phase and 37.2 x 108 cells
per ml in Example 2, against 10.2 x 108 cells per ml
in example 3). Consequently, the yields on the substrate of the present invention are 2.6 and 3.6 times, respectively, the yields on the known substrate.
Example 4
After a fermentation period of 7 1/2 hours, the fermentation described in Example 2 is stopped by the addition of 60 ml of concentrated formaldehyde solution and
600 ml of Alhydrogel. The added Alhydrogel is a 2% w / v solution of aluminum hydroxide. After vigorous stirring overnight (for about 18 hours), the fermentation broth is transferred to a storage tank from which it is pumped in a disc centrifuge and separated into an aqueous supernatant part of formaldehyde which is separated and separated. a precipitate comprising the cells of H. pleuropneumia and the Alhydrogel. The volume of precipitate represents approximately 2% of the initial volume of broth. The precipitate is collected in a container. Samples are taken and it is checked that all the bacteria have been killed.
The procedure described in this example
is performed under aseptic conditions, i.e. the added solutions and the equipment used have been sterilized before coming into contact with the fermentation broth.
Example 5
The precipitate collected as described in the example
4 is used for the production of an H. pleuropneumoniae vaccine. A vaccine is obtained by diluting the precipitate with
phosphate buffered saline (physiological), solution
(PBS), having the composition shown in Table V, up to about the desired density for the vaccine. Then we add
<EMI ID = 60.1>
and optionally Alhydrogel, and the precipitate, PBS solution, "Thiomersal" and Alhydrogel are suspended in a sodium chloride-phosphate buffer having a pH of 7, stirred for 20 minutes and take a sample for analysis. Based on this analysis, the density of the vaccine is adjusted to the desired value. Then a suspension of Bcrdetella pertussis (vaccine of
<EMI ID = 61.1>
regulate the density and pour the vaccine into capped vials.
It will be understood that all of the stages described in this example are carried out under aseptic conditions.
For subsequent use in vaccination of pigs, it has been found that a suitable density of the vaccine
is around 20 I.O.U. and therefore we prefer that
the precipitate of example 4 is diluted with the solution
of PBS to about this value and that the final density of the vaccine is adjusted to a level of 20 I.O.U. before the addition of B. pertussis suspension. It has also been found that a suitable concentration of the "Thiomersal" adjuvant is about 0.01% w / v and that the Alhydrogel adjuvant should preferably be present at a concentration
<EMI ID = 62.1>
Alhydrogel it must be taken into account that at least most of this adjuvant has already been added during the treatment of the fermentation broth described in Example 4. This generally assumes that a minor adjustment of the Alhydrogel content is only necessary and it may even be superfluous to add Aihydrogel at the same time as "Thiomersal".
The suspension of Bordetella pertussis which, if desired, can also be added in the form of biomass of B. pertussis and / or extracts thereof,
is the ingredient in the H. pleuropneumoniae vaccine of the present invention which leads to the surprisingly superior properties and activities of the vaccine of the invention when used for the vaccination of pigs against pleuro-
<EMI ID = 63.1>
Neither the B. pertussis vaccine itself
(biomass and / or extracts), nor the method for its production do not form part of the present invention, which implies that any vaccine of this kind can be used as an adjuvant in the H. pleuropneumoniae vaccine of the invention, provided that the B. pertussis vaccine as well as the final vaccine of the present invention meet all the requirements imposed on the vaccines according to national and / or international standards. Therefore, the preferred B. pertussis vaccine for use in the production of an H. pleuropneumoniae vaccine of the present invention is a Vaccinum pertussis
which has been prepared, identified and tested as described in the European Pharmacopoeia, Vol. III (1975), 409, which satisfies the tests mentioned here.
An appropriate amount of the adjuvant, the suspension of B. pertussis, in the H. pleuropneumoniae vaccine of the invention is about 16 I.O.U. vaccine, which can be adequately obtained by adding 100 ml of the above
<EMI ID = 64.1>
1 liter of suspension obtained by mixing the precipitate
of Example 4, the PBS solution, the "Thiomersal", the Alhydrogel when used, and the sodium phosphate chloride buffer.
<EMI ID = 65.1>
"Corning 252 colorimeter" at a wavelength of 600 nm as described above.
The vaccine is transferred to capped vials
<EMI ID = 66.1>
Example 6
Following the procedure described in Example 5, an H. pleuropneumoniae vaccine is prepared comprising:
<EMI ID = 67.1>
sodium chloride-phosphate buffer (pH 7) to make 1 ml. Clinical investigations
It has been found that the vaccine of the present invention is effective in combating pleuropneumonia in pigs exposed to infection by the microorganism Haemophilus pleuropneumoniae and that it is therefore indicated for the prophylactic treatment of pigs, in particular seronegative pigs, before they travel to an environment which may already be infected with H. pleuropneumoniae, or where the risk of such infection may exist. In
In order to combat pleuropneumonia, the pigs are vaccinated with an H. pleuropneumoniae vaccine of the present invention by intramuscular or subcutaneous injection of the vaccine, a subcutaneous injection being preferable.
To ensure effective vaccination, the vaccine of the present invention is administered twice, with an adequate interval between injections, which is preferably not less than 3 weeks. The dose administered will obviously depend on the body weight of the pigs, the potency of the vaccine, the risks of side effects and the nature of these effects when they exist, as well as other factors which are commonly taken into account when vaccination is carried out, regardless of the active substance in the vaccine. However, it has been found that a dose of 2 ml of the vaccine described in Example 6 is generally effective in pigs
<EMI ID = 68.1>
weighing more than 30 kg, a 4 ml dose of the vaccine may be suitable.
The following examples show the advantages obtained by using the vaccine of the present invention for vaccination against pleuropneumonia, by making a
<EMI ID = 69.1>
other adjuvants.
Example 7
45 pigs weighing about 25 kg are given a subcutaneous injection of the vaccines A to E described in more detail below. 3 weeks later the vaccination is repeated. The dosage is 2 ml, 5 ml and 6 ml respectively.
3 weeks after the second injection, the pigs are caused by H. pleuropneumoniae bacteria (approximately
1010 bacteria of H. pleuropneumoniae per animal), and 3 pigs which did not receive vaccination are also provoked and used as controls. Control animals die and vaccinated animals survive. After slaughter,
animals are examined to determine if the infection has resulted in changes to the lungs and / or changes that may affect the value of the animal slaughtered for delivery to human consumption.
The vaccines used in this vaccination test are as follows.
A. H. pleuropneumoniae cells are grown on agar plates and harvested with a solution of
PBS (for the composition see Table V) containing a 0.01% w / v solution of "Thiomersal". The suspension
<EMI ID = 70.1>
fugée and add 1 part by volume of incomplete adjuvant
of Freund to 3 parts by volume of the supernatant part.
Dosage 2 ml (2 times).
B. Like vaccine A, except that it is boiled
<EMI ID = 71.1>
C. The cells are cultured as for vaccine A, collected with a PBS solution containing a 0.01% w / v solution of "Thiomersal", adjusted
at a density of 20 I.O.U. and then 50% of incomplete Freund's adjuvant is added. Dosage 5 ml (2 times) containing approximately 10 9 cells of H. pleuropneumoniae per ml.
D. H. pleuropneumoniae cells are cultivated in a flask until the density reaches 5 IOU, they are killed with formaldehyde and precipitated by the addition of Alhydrogel as described in Example 4. diluted
precipitate with PBS solution to a concentration
<EMI ID = 72.1>
E. Vaccine of the present invention of composition given in Example 6 and prepared substantially as described in Examples 2, 4 and 5. Dosage 6 ml (2 times).
The results of the vaccination are summarized in the table below.
TABLE IX
<EMI ID = 73.1>
a) number of animals with symptoms (changes, remarks) / number of animals tested. b) not determined. c) 1 dead animal, 2 are killed while dying.
From Table IX, we see that the E vaccine
<EMI ID = 74.1>
of the prior art in providing protection against
infections caused by H. pleuropneumoniae bacteria. The E. vaccine is the only vaccine for which no symptoms or changes in the lungs are observed and / or comments made at slaughter. Changes in the lungs,
namely scars in the lung tissue following an attack of pleuropneumonia, are observed in 8 of
45 vaccinated animals. At slaughter, chronic pleurisy was noted in 4 of the animals. Nevertheless, all 45 animals are acceptable for human consumption.
Example 8
Another vaccination test is carried out on 46 pigs and 2 animals are used as a control. The animals weigh approximately 25 kg. The vaccinations and infections caused are carried out as described in Example 7. The dosages used for the vaccination are 2 times 2 ml.
The main purpose of this test is to compare the effect of the adjuvant Bordetella pertussis of the present invention with that of various other adjuvants, some of which have already been used as adjuvants in the prior art.
Control animals survived to slaughter, but 2 of the vaccinated animals died before slaughter. A group L pig is killed; this clearly shows signs of pleuropneumonia. Group E pig is dead
following a battle, in other words for a reason unrelated to the present test. Examination of the lungs revealed no signs of pleuropneumonia. The slaughtered animals were examined for the purposes indicated in Example 7.
The compositions of the test vaccines are given below. Note that the "L vaccine" is not a vaccine in the common sense of this term; however, the results obtained demonstrate that pleuropneumonia is not successfully controlled by pernasal and peroral administration of the active ingredient in the vaccine of the present invention.
The vaccines used are:
C, D, E: as in Example 7.
F. vaccine of the composition of Example 6
(vaccine E), with the exception of a "Quil A" content as an adjuvant instead of Vaccinum pertussis. The "Quil A" is
a saponin derivative of known composition, which was disclosed by K. Dalsgaard in Acta Vet. Scand., Suppl. 69 (1978).
G. Like F, apart from a content of "Bortavac" as an adjuvant instead of "Quil A". "Bortavac" is a commercial Bordetella bronchiseptica vaccine sold by
the producer, Kitasato, Tokyo, Japan.
H. Like F, apart from a content of "Levoripercol" as an adjuvant instead of "Quil A". The "Levoripercol" is
Levamisolum NFN anthelminticum sold by the company Lundbeck, Copenhagen, Denmark. Levamisolum is an unprotected name approved by the NFN (The Nordic Pharmacopoeia Council).
<EMI ID = 75.1>
"Proliferative Factor Lymphocyte" (LPF) as an adjuvant
instead of Vaccinum pertussis. The LPF is extracted from Bordetella pertussis bacteria as described by S.I. Morse and J.H.
<EMI ID = 76.1>
K. Like vaccine E, apart from a content of Vaccinum pertussis in an amount of 180 I.O.U.
L. Cells of H. pleuropneumoniae are cultured on an agar plate, harvested and transferred to an aerosol, which is atomized in the nose and mouth of the animals.
Among the vaccines listed above,
<EMI ID = 77.1>
The results of the test vaccination in this example are summarized in Table X.
PAINTINGS
<EMI ID = 78.1>
) number of animals with symptoms (changes, re. marks) / number of test animals. b) not determined. c) 1 animal dies before slaughter.
From Table X we see that clinical symptoms appear only in animals treated with aerosol and in control animals. Only 44 restani animals 2 show changes in the lungs and
<EMI ID = 79.1>
that it can be demonstrated by serological examinations that all animals have been attacked by H. pleuropneumoni: