Engineering of African swine fever virus using synthetic biology to accelerate vaccine Ingénierie du virus de la peste porcine africaine à l’aide de la biologie synthétique en vue d’accélérer la production d’un vaccin African swine fever is a devastating hemorrhagic disease with mortality rates up to 100% in infected herds. It is prevalent in many sub-Saharan African countries, causing major economic losses and threatening food security. Due to its sustained occurrence and the ever-increasing global traffic of people and goods, African swine fever poses an added global threat.

There is no vaccine for the virus that causes this disease. A major roadblock has been the lack of convenient genetic tools to study this pathogen, with periods of up to a year of labour-intensive effort just to generate one or two modified viruses (to enable vaccine candidates to be generated). This project will leverage new synthetic biology tools, including CRISPR-Cas, to break down the genome of African swine fever and then reassemble it into new live vaccine candidates with the capacity for faster reproduction. This breakdown will enable the use of bioinformatics to identify proteins that induce protective immune responses as well as eliminate those responsible for disease. The reassembled virus will have the capacity to replicate as well. 

The major effect of doing so will be the capacity to perform rapid and genome-wide modification of African swine fever virus and hence, significantly reduce the time to develop a variety of attenuated strains that can be tested as vaccine candidates. The research team expects to define the proteins in the African swine fever virus, generate a number of vaccine candidates using the CRISPR-cas technology, present a method for assembling the African swine fever virus genome, and present a method for booting the synthetic genome.

This project is a collaboration between the J. Craig Venter Institute and the International Livestock Research Institute with some additional collaboration from the Friedrich Loeffler Institute in Germany.
It is funded through the Livestock Vaccine Innovation Fund.

The Livestock Vaccine Innovation Fund is a partnership of the Bill and Melinda Gates Foundation, Global Affairs Canada, and IDRC. It represents a joint investment of CA$57 million over five years to support the development, production, and commercialization of innovative vaccines against priority livestock diseases in sub-Saharan Africa, South Asia, and Southeast Asia. La peste porcine africaine est une maladie hémorragique dévastatrice entraînant des taux de mortalité pouvant atteindre 100 % dans les troupeaux infectés. Elle est présente dans de nombreux pays de l’Afrique subsaharienne, cause d’importantes pertes économiques et menace la sécurité alimentaire. En raison de son occurrence soutenue et de l’intensification croissante de la circulation des personnes et des biens, la peste porcine africaine représente une menace mondiale accrue.

Il n’existe pas de vaccin contre le virus qui cause cette maladie. L’un des principaux obstacles est l’absence d’outils génétiques commodes pour étudier ce pathogène, puisqu’il faut compter jusqu’à un an d’efforts intensifs seulement pour produire un ou deux virus modifiés (pour permettre la production de vaccins candidats). Ce projet tablera sur de nouveaux outils de biologie synthétique, y compris le CRISPR-Cas, pour décomposer le génome de la peste porcine africaine et le recombiner en de nouveaux vaccins candidats vivants possédant la capacité de se reproduire plus rapidement. Cette décomposition permettra de faire usage de la bioinformatique pour cerner les protéines qui suscitent des réponses immunitaires protectrices tout en éliminant celles qui sont responsables de la maladie. Le virus recombiné aura également la capacité de se répliquer. 

Cette opération aura pour principal effet de permettre d’effectuer rapidement et à la grandeur du génome une modification du virus de la peste porcine africaine et, de ce fait, de réduire considérablement le temps nécessaire pour élaborer un éventail de souches atténuées susceptibles d’être mises à l’essai à titre de vaccins candidats. L’équipe de recherche espère pouvoir définir les protéines présentes dans le virus de la peste porcine africaine, générer un certain nombre de vaccins candidats au moyen de la technologie CRISPR-cas, et présenter une méthode de recombinaison du génome du virus ainsi qu’une méthode pour faire « démarrer » le génome synthétique.

Le Fonds d’innovation en vaccins pour le bétail (FIVB) est un partenariat entre la Fondation Bill et Melinda Gates, Affaires mondiales Canada et le CRDI. Cet investissement conjoint de 57 millions CAD sur cinq ans permet de financer le développement, la production et la commercialisation de vaccins innovants contre les maladies du bétail prioritaires en Afrique subsaharienne, en Asie du Sud et en Asie du Sud-Est.