HPRS‐103: A retro virus strikes back. The emergence of subgroup J avian leukosis virus

Abstract

In 1988, a new strain of avian leukosis virus (ALV) was isolated from meat‐type chickens in the UK. Studies on the prototype virus strain, HPRS‐103, placed it in a new envelope subgroup, designated J. The envelope gene of subgroup J ALV (ALV‐J) is closely related to endogenous retroviral sequences of the EAV family present in the normal chicken genome, suggesting that ALV‐J is a genetic recombinant. Sequence studies on the envelope gene of various field isolates of ALV‐J indicate the occurrence of frequent mutations leading to antigenic variation. Experimentally and in the field, HPRS‐103 and related viruses cause predominantly myeloid leukosis (myelocytomatosis: ML) and a variety of less common tumours, with experimentally a latent period between infection and the onset of ML mortality of 9 or more weeks and a median age at death of 20 weeks. The frequency of tumours varies considerably between lines of chickens. From some cases of ML, acutely‐transforming variant viruses can be isolated which are more rapidly tumourigenic. Cell tropism studies revealed that HPRS‐103 has a low tropism for bursal follicle cells, but high tropism for cultured blood monocytes. ALV‐J can be detected in the field using conventional ALV isolation and characterization methods. Recently, PCR assays specific for ALV‐J have been developed. Serum antibodies to ALV‐J can be detected using virus neutralization techniques and ELISA tests using crude antigen from ALV‐J infected fibroblasts or purified antigen produced in a baculovirus system. ALV‐J spreads vertically through the embryo and horizontally by contact, producing tolerant viraemic birds and immune birds, respectively. All birds of the former class are shedders and transmitters of ALV‐J to their progeny, as are a few birds in the immune class. Meat‐type birds infected soon after hatching are particularly prone to becoming tolerant also. Shedder hens can be identified by testing vaginal swabs and egg albumen for ALV group‐specific antigen by an ELISA, allowing ALV‐J eradication protocols to be designed. Commercial application of such an eradication programme over several years has resulted in a marked reduction in the prevalence of virus in infected breeding flocks.

Résumé

En 1988 une nouvelle souche de virus leucosique aviaire (ALV) a été isolée de poulets de chair au Royaume Uni. Les études conduites à partir de la souche prototype, HPRS‐103 l'ont placée dans le nouveau sous groupe J. Le gène de l'enveloppe du virus du sous groupe J des ALV (ALV‐J) est très proche des séquences des rétrovirus endogènes de la famille des EAV présents dans le génome du poulet, suggérant que l'ALV‐J est un recombinant génétique. Les études des séquences du gène de l'enveloppe de plusieurs isolats d'ALV‐J du terrain indique l'existence de mutations fréquentes conduisant à des variations antigéniques. Expérimentalement et sur le terrain, la souche HPR‐103 et les virus du même sous groupe entraînent des leucoses myéloïdes (myélocytomatose: ML) et des tumeurs plus ou moins communes, avec une période de latence entre l'infection et le début de la mortalité qui est expérimentalement de neuf semaines ou plus, et l'âge moyen lors des mortalités est de 20 semaines. La fréquence des tumeurs varient considérablement entre les lignées aviaires. A partir de certains cas de ML, des virus vivants, transformants puissants, peuvent être isolés et entraînent plus rapidement des tumeurs. Les études de tropismes cellulaires ont révélé que la souche HPRS‐103 présente un tropisme faible pour les cellules des follicules de la bourse mais un tropisme élevé pour les monocytes sanguins en culture. L'ALV‐J peut être détecté sur le terrain en utilisant des techniques conventionnelles d'isolement et de caractérisation des ALV. Récemment des techniques PCR, spécifiques de l'ALV‐J ont été mises au point. Les anticorps sériques anti‐ALV‐J peuvent être détectés en utilisant les techniques de séroneutralisation, les tests ELISA utilisant un antigène non traité à partir de fibroblastes infectés par l'ALV‐J ou un antigène purifié produit en baculovirus. L'ALV‐J se transmet verticalement par l'intermédiaire de l'embryon et horizontalement par contact, faisant que des poulets sont virémiques tolérants et que d'autres sont immuns. Tous les oiseaux virémiques tolérants sont des excréteurs et transmettent l'ALV‐J à leur descendance, seuls quelques oiseaux immuns ont les mêmes caractéristiques. Les poulets de chair infectés juste après l'éclosion sont également prédisposés à devenir tolérants. Les poules excrétrices peuvent être repérées en effectuant des écouvillonnages cloacaux ou en prélevant l'albumen de leurs oeufs qui sont soumis à un test ELISA dont l'antigène est spécifique du groupe ALV permettant ainsi l'éradication de l'ALV‐J. L'application commerciale d'un programme d'éradication portant sur plusieurs années a conduit à la réduction manifeste de la prévalence du virus dans les troupeaux de reproducteurs infectés.

Zusammenfassung

Im Jahre 1988 wurde ein neuer Stamm des aviaren Leukosevirus (ALV) aus Hühern vom Fleischtyp in Großbritannien isoliert. Untersuchungen über den Prototyp‐Virusstamm, HPRS‐103, führten zu dessen Einordnung in eine neue, als J bezeichnete Envelope‐Untergruppe. Das Envelope‐Gen der ALV‐Untergruppe J (ALV‐J) ist eng verwandt mit endogenen Retrovirus‐Sequenzen der EAV‐Familie, die im normalen Hühner‐Genom vorhandenen sind, was darauf hingeutet, daß ALV‐J eine genetische Rekombinante ist. Sequenz‐Studien über das Envelope‐Gen verschiedener Feldisolate von ALV‐J zeigen das Vorkommen von häufigen Mutationen, die zur Antigenvariation führen. Experimentell und im Feld verursachen HPRS‐103 und verwandte Viren hauptsächlich myeloide Leukose (Myelocytomatose, ML) und eine Reihe von nicht so häufigen Tumoren mit einer experimentellen Latenzzeit von neun oder mehr Wochen Zwischen Infektion und Beginn der ML‐Mortalität und einem mittleren Sterbealter von 20 Wochen. Die Tumorhäufigkeit variiert unter den Hühnerlinien beträchtlich. Von manchen ML‐Fällen können akut‐transformierende variante Viren isoliert werden, die rascher tumorbildend wirken. Zelltropismus‐Untersuchungen ergaben, daß HPRS‐103 einen schwachen Tropismus für Bursafollikelzellen, aber einen starken Tropismus für kultivierte Blutmonozyten hat. ALV‐J läßt sich im Feld mit Hilfe der konventionellen ALV‐Isolierungs‐ und Charakterisierungsmethoden nachweisen. Vor kurzem sind PCR‐Tests entwickelt worden, die für ALV‐J spezifisch sind. Serumantikörper gegen ALV‐J können mit Virus‐Neutralisationsverfahren und mit ELISA‐Tests mit rohen Antigen aus ALV‐J‐infizierten Fibroblasten oder mit gereinigtem, in einem Baculovirus‐System produzierten Antigen nachgewiesen werden. ALV‐J wird vertikal über den Embryo und horizontal durch Kontakt übertragen, wobei tolerante virämische Tiere bzw. immune Tiere erzeugt werden. Sämtliche Tiere der ersteren Kategorie sind Ausscheider und Überträger von ALV‐J auf ihre Nachkommen, ebenso wie ein paar Tiere in der immunen Gruppe. Küken vom Fleischtyp, die bald nach dem Schlüpfen infiziert werden, neigen besonders dazu, ebenfalls tolerant zu werden. Ausscheider‐Hennen können durch die Untersuchung von Vaginalabstrichen und Eiklar auf gruppenspezifisches ALV‐Antigen mit einem ELISA identifiziert werden, was die Planung von ALV‐J‐Ausmerzungen ermöglicht. Die kommerzielle Anwendung eines solchen Tilgungsprogramms über mehrere Jahre hat zu einer deutlichen Reduzierung der Prävalenz des Virus in infizierten Zuchtbeständen geführt.

Resumen

En 1988 se aisló una neuva cepa del virus de la leucosis aviar (ALV) a partir de gallinas de carne en el Reino Unido. Estudios realizados en la cepa de virus prototipo HPRS‐103 lo incluyeron en un neuvo subgrupo de virus envueltos designado J. El gen de la envoltura del subgrupo J ALV (ALV‐J) está muy relacionado con secuencias de retrovirus endógenos de la familia EAV presente en el genoma normal de la gallina sugiriendo que ALV‐J es un recombinante genético. Los estudios de la secuencia del gen de la envoltura de varios aislamientos de campo de ALV‐J indican que la aparición de mutaciones frecuentes llevó a la variación antigénica. En estudios experimentales y en los de campo HPRS‐103 y virus relacionados producen predominantemente leucosis mieloide (mielocitosis; ML) y otros tumores menos comunes, con un período latente entre la infección y la aparición de mortalidad por ML a partir de las neuve semanas siendo la mortalidad medía a las 30 semanas de edad. La freceuncia de los tumores varia considerablemente entre las lineas de gallinas. Se peudan aislar variantes virales transformadoras agudas con una capacidad tumorigénica mas rápida a partir de ciertos casos de ML. Los estudios de tropismo celular revelaron que HPRS‐103 tiene un tropismo bajo para las células de la bolsa de fabricio pero un tropismo elevado para monocitos de sangre cultivada. ALV‐J puede ser detectado en el campo mediante métodos convencionales de aislamiento y caracterización de ALV. Se han producido recientemente métodos de PCR específicos para ALV‐J. Se pueden detectar anticuerpos para ALV‐J mediante métodos de seroncutralizacion y preubas de ELISA empleando para ello antigeno crudo de fibroblastos infectados con ALV‐J o antigeno purificado producido en un sistema de baculovirus. ALV‐J se disemina verticalmente en el embrión y horizontalmente por contacto, produciendo aves viremicas tolerantes y aves inmunes, respectivamente. Todas las aves del grupo primero son elimadoras y transmisoras de ALV‐J a su progenie asi como algunas aves del grupo inmune. Las aves de carne infectadas poco despues de eclosionar son particularente receptivas a convertirse en tolerante también. Las gallinas ponedoras eliminadoras de virus peuden ser identificadas mediante detección de antigeno especifico de virus del grupo ALV en el raspado vaginal y en la albúmina de huevo mediante ELISA lo que permite un protocolo deerradicación de ALV‐J. La aplicación comercial de tales programas de erradicación de ALV‐J. La aplicación comercial de tales programas de erradicación durante varios años ha dado como resultado una reducción marcada de la prevalencia del virus en grupos reproductores infectados.