Safety and Efficacy of a Metabolic Drift Live Attenuated Salmonella Gallinarum Vaccine Against Fowl Typhoid

SUMMARY. Fowl typhoid (FT), a systemic disease that results in septicemia in poultry, is caused by Salmonella enterica serovar Gallinarum biovar Gallinarum (SG). Mortality and morbidity rates from FT can reach up to 80%. Attenuated live Salmonella vaccine candidates have received considerable attention because they confer solid immunity, and they can produce systemic and mucosal immunity in the gut when administered orally. In the present study, five metabolic drift (MD) mutants with a single- (designated SG-Rif1, SG-Sm6) or double-attenuating marker (designated SG-Rif1-Sm4, SG-Sm6-Rif10, and SG-Rif1-Sm10) were isolated. The relative colony sizes to wild-type strain after 24 hr at 37 C incubation were 50%, 40%, 30%, 30%, and 20%, respectively. The probability of a back mutation can almost be excluded because the reduced colony sizes were stable after at least 50 passages on culture media. The safety and immunogenicity were evaluated in susceptible 1-day-old commercial layer chickens. After oral administration of 108 colony-forming units (CFU), all developed MD mutants proved to be safe and did not cause death of any infected birds during 15 days postvaccination, whereas chickens receiving 106 CFU SG wild-type strain showed a high mortality rate (40%). Vaccination of commercial layer chicks with SG-Rif1, SG-Sm6, SG-Rif1-Sm4, and SG-Sm6-Rif10 MD mutants could protect chickens against challenge by homologous wild-type strain; however, SG-Rif1-Sm10 could not protect against challenge, indicating hyperattenuation. In conclusion, vaccination with SG MD mutant vaccine appears to be safe and offers protection against FT in chickens. RESUMEN. Seguridad y eficacia de una vacuna variante metabólica de Salmonella Gallinarum viva atenuada contra la tifoidea aviar. La tifoidea aviar, una enfermedad sistémica que produce septicemia en aves de corral, es causada por Salmonella enterica serovar Gallinarum biovar Gallinarum (SG). Las tasas de mortalidad y morbilidad de la tifoidea aviar pueden alcanzar hasta el 80%. Candidatos de vacunas vivas atenuadas de Salmonella han recibido una atención considerable porque confieren inmunidad sólida, y pueden producir una inmunidad sistémica y en la mucosa intestinal cuando se administran por vía oral. En el presente estudio, se aislaron cinco mutantes metabólicas con un solo marcador (designadas SG-Rif1 y SG-Sm6) o con marcador de atenuación doble (designadas SG-Rif1-Sm4, SG-Sm6-Rif10 y Rif1 SG–Sm10). Los tamaños de colonia relativos a la cepa de tipo silvestre después de 24 h con incubación a 37 C fueron de 50%, 40%, 30%, 30%, y 20%, respectivamente. La probabilidad de una mutación en reversa pudo excluirse porque las colonias con tamaños reducidos fueron estables después de al menos 50 pases en medios de cultivo. La seguridad y la inmunogenicidad se evaluó en aves de postura comerciales susceptibles de un día de edad. Después de la administración oral de 108 unidades formadoras de colonias (UFC), todas las mutantes metabólicas MD desarrolladas demostraron ser seguras y no causaron la muerte de las aves infectadas dentro de los quince días después de la vacunación, por su parte, las aves que recibieron 106 UFC de S. Gallinarum de tipo silvestre mostraron una alta tasa de mortalidad (40%). La vacunación de ponedoras comerciales con las mutantes metabólicas SG-Rif1, SG-Sm6, SG-Rif1 Sm4, y SG-SM6-Rif10 pudo proteger a los pollos contra el desafío con cepas silvestres homólogas, sin embargo, la vacuna SG-Rif1-SM10 no pudo proteger contra el desafío, indicando hiperatenuación. En conclusión, la vacunación con vacunas mutantes metabólicas de S. Gallinarum parece ser segura y ofrece protección contra la tifoidea aviar en pollos.