International Laboratory for Research on Animal Diseases

CGSpace (CGIAR)

Future challengesDespite the complexities of T. parva and the immune responses to it, a subunit vaccinefor this parasite is now on the horizon. The demonstration that cattle can be protectedagainst T. parva sporozoites suggests that ILRAD's approach to a vaccine against T.parva may profitably be applied to research on other economically important tick­borneparasites, such as Theileria annulata. This parasite is the cause of Mediterranean (ortropical) theileriosis in northern Africa, southern Europe and Asia. The sporozoite form ofT. annulata has a surface antigen whose amino acid sequence is very similar to that of T.parva p67. It is possible, therefore, that a recombinant T. parva p67 antigen can be madeto stimulate immune responses against T. annulata as well as T. parva.With tools now available to manufacture parasite molecules and to test their ability toprotect animals against subsequent parasite infection, the challenge for the future is .todesign a vaccine that will immunize cattle in a single dose against all the important tick­borne diseases—anaplasmosis (gall sickness), babesiosis (redwater or tick fever) andcowdriosis (heartwater) as well as theileriosis (East Coast fever and Mediterraneantheileriosis). Genes encoding antigens of the organisms that cause these diseases couldall be expressed as components of a single live vaccine that would protect animals fromall tick­borne diseases.The most sophisticated technologies and expertise of modern biology will be needed tobring this research to fruition. The rewards will be lasting. Development of a novelvaccine against tick­borne parasites will lift some of the burden of animal disease fromThird World farmers. In addition, because no broadly effective recombinant vaccineagainst a protozoan parasite has yet been developed, such an achievement would alsobe a major biological breakthrough, ushering in a new era of human as well as veterinarymedical care.____________________________This article is based on recent work by ILRAD scientists Tony Musoke, DeclanMcKeever, Vish Nene, Evans Taracha and Subhash Morzaria. The Editor thanks DeclanMcKeever for greatly improving many drafts of the article.ILRAD's links with global animal disease researchThrough ILRAD's links with research institutions in regions where trypanosomiasis andtick­borne diseases are a problem, the Laboratory is ensuring that results of its researchgain currency among all scientists endeavouring to control global livestock diseases. Thefollowing are examples of ILRAD's collaborations.TrypanosomiasisMechanically transmitted trypanosome parasites, which are spread by means other thanthe tsetse fly, occur over vast areas in and outside sub­Saharan Africa. In Asia,trypanosomiasis due to Trypanosoma evansi kills horses and pigs and is a severeconstraint on the productivity of cattle and working buffalo. This disease severely affectscamels in western Asia and northern Africa and cattle and horses in Latin America andthe Caribbean. In the latter region, trypanosomiasis due to T. vivax also adversely affectscattle raising.To improve detection of trypanosome parasites in their animal hosts and insect vectors,ILRAD scientists have developed enzyme­linked immunosorbent assays (ELISAs) basedon monoclonal antibodies that specifically recognize molecules unique to given species oftrypanosomes. These tests are being used to diagnose T. evansi infections in Asia and T.vivax infections in South America.The tests were first used at ILRAD on parasites and sera from infected animals in theseregions. ILRAD then transferred the diagnostic technology to laboratories in Thailand(National Animal Health and Production Institute, Bangkok), Indonesia (Balitvet, Bogor),French Guyana (Institute for Animal Husbandry and Veterinary Medicine in TropicalCountries [IEMVT] Laboratory, Cayenne) and Argentina (Centro de DiagnosticoVeterinarias, Formosa). ILRAD staff has provided these laboratories with reagents andtraining in their use and makes periodic visits to the laboratories for hands­on instructionand problem solving.Isolates of T. vivax from cattle in Colombia have been subjected to a range of molecularand serological analyses at ILRAD to determine similarities among parasite isolates fromSouth America, similarities between South American and African parasites, and thepossible contribution of characterized differences to cattle diseases in both regions.Scientists from around the world are kept abreast of developments in research on T.evansi by paying visits to ILRAD to conduct further research and to attend workshops ondiagnostic antigens and chemotherapy for trypanosomiasis.ILRAD has given training in general diagnostic technologies to staff of the Indian Councilof Medical Research and has provided laboratories in India with monoclonal antibodiesfor categorizing bovine cells and isotypes of serum antibodies in infected cattle.Although trypanosomiasis is not endemic to Japan, ILRAD has introduced Japanesescientists to research methodologies appropriate for tackling problems in trypanosomiasisresearch and control in developing countries. The trypanosomiasis research program atILRAD has been greatly assisted by Japanese­funded research staff working at theLaboratory. These scientists return to their home institutions to continue work ofrelevance to ILRAD's trypanosomiasis program.Tick­borne diseasesTick­borne diseases of livestock—principally theileriosis, babesiosis, anaplasmosis andcowdriosis—are widespread in the tropical, subtropical and temperate regions of theworld. Theileria parasites severely constrain livestock productivity in Africa and Asia.Babesia and Anaplasma parasites occur globally. Cowdria ruminantium, the causativeagent of cowdriosis (heartwater), is found in African and Caribbean countries.ILRAD keeps in close contact with scientists and research institutes in India, where theparasite Theileria annulata causes tropical theileriosis. ILRAD staff members haveexchanged visits with senior Indian scientists from the National Dairy DevelopmentBoard, in Anand, Gujarat, and with staff from the Punjab Agricultural University,Ludhiana. Discussions with the latter institute have concentrated on development of newmethodologies for immunizing calves against theileriosis and simple tests for diagnosingtheilerial infections.In Japan, where theileriosis due to Theileria sergenti and Theileria orientalis constrainslivestock production, ILRAD enjoys close links with two institutes—The TropicalAgricultural Research Centre and the National Institute for Animal Health. Severalscientists from these institutes have conducted research at ILRAD for periods of up totwo years. Japanese scientists have played key roles in ILRAD's development ofmonoclonal antibody markers and protein analytical techniques used to define antigenicmolecules of theilerial parasites. Employing the markers and techniques on return to theirhome institutes, these scientists have helped to identify antigens with vaccine anddiagnostic potential for the disease caused by T. sergenti.A recent comparison was made between Japanese and African Theileria parasites usingspecies­specific diagnostic DNA probes. Results of this work have helped to clarify thespecies complexity of Theileria parasites in both regions. Japanese scientists have alsohelped ILRAD staff to establish the technology needed to express parasite antigens in abaculovirus expression system for experimental vaccine research.ILRAD's collaborative links with universities in the US and research laboratories inAustralia help to integrate research on tick­borne disease problems in South America, theCaribbean, Asia and the Pacific islands.For more information, contact Dr. Peter Gardiner, Information & Planning officer.ILRAD Research UpdatesImproved technology for labelling DNA probesANIMAL DISEASE control agents and researchers in developing countries have longneeded improved methods of accurately detecting parasite infections in animals andprecisely identifying the infecting organisms. Vector­borne parasitic protozoa endemic inthe tropics have traditionally been detected and identified by staining and microscopicexamination of specimens from infected host animals and insect vectors, by propagatingparasites in tissue culture and experimental animals and by characterizing the organismsusing isoenzymes and serological reagents. Each of these methods has drawbacks,making diagnosis and parasite identification problematical and often unreliable.THESE TRADITIONAL methods may now be complemented, and in many instancesreplaced, by new methods employing recombinant DNA reagents. Some of the latter alsoexploit the polymerase chain reaction, to amplify copies of a given DNA fragment, andhybridization of single strands of DNA with their complementary strands. DNA probes,consisting of single strands of parasite DNA fragments, have now been made to identifymany important parasitic protozoa. The probes are conventionally labelled withradioisotopes to detect their binding to parasite DNA. By screening field samples ofparasites with a panel of DNA probes for different species and subspecies, laboratoryworkers are identifying parasites with unequalled precision.IN MOST THIRD WORLD laboratories, however, use of radioisotopes is constrained bylack of technical expertise and expensive equipment. The latter includes intensifyingscreens and special refrigerators for amplifying the radioisotope signal at very coldtemperatures (–80 °C) and darkrooms for processing the exposed x­ray films. A searchwas therefore undertaken at ILRAD to find alternative, safer and more convenientmethods for labelling DNA probes. Several commercially available kits were evaluated fortheir ability to reveal parasites in crude samples prepared from infected mammalian hostsand insect vectors. Of the kits tested, the most valuable proved to be one employingdigoxigenin molecules with an antibody visualization system (Boehringer MannheimBiochemica Company, Germany).Diagnostic tests using this technology require relatively simple laboratory support: signalsfrom the probe bound to parasite DNA are visualized by a change of colour on filter

ILRAD's links with global animal disease research

https://cgspace.cgiar.org/bitstream/10568/16306/1/ilrads_links.pdf

ILRAD's links with global animal disease research

Abstract

Similar works

Full text

Available Versions

CGSpace (CGIAR)