Zakażenie PRRS może rozwijać się w stadzie, zanim jego skutki staną się oczywiste. Gdy pojawiają się problemy z rozrodem loch albo gorsze przyrosty u warchlaków i tuczników, wirus może już krążyć wśród zwierząt. Dlatego zespół naukowców z Uniwersytetu Illinois pracuje nad urządzeniem, które ma wykrywać PRRSV bezpośrednio w powietrzu chlewni, bez konieczności pobierania próbek od świń.
Urządzenie przypomina czujnik dymu. Zamiast wykrywać cząstki dymu, zbiera unoszące się w powietrzu drobiny, a następnie sprawdza, czy jest w nich materiał genetyczny wirusa. Wyniki są obiecujące, ale nie oznaczają jeszcze, że detektor jest dostępny w sprzedaży ani że zastąpi diagnostykę weterynaryjną.
Od badań nad wirusami ludzi do chlewni
Podstawą urządzenia jest platforma bioAerium, opracowana wcześniej przez dr. Igora Paprotnego i dr. Michaela Caffreya z University of Illinois Chicago. Początkowo rozważano jej zastosowanie do wykrywania wirusów u ludzi, między innymi grypy lub
SARS-CoV-2. Współpraca inżyniera specjalizującego się w urządzeniach do analizy aerozoli z wirusologiem pozwoliła połączyć pobieranie cząstek z powietrza z ich automatycznym badaniem. Projekt finansowało amerykańskie Swine Health Information Center (SHIC), organizacja wspierająca badania nad zdrowiem świń.
Początkowo naukowcy rozważali wykrywanie kilku wirusów, w tym PRRSV, wirusa grypy świń i wirusa epidemicznej biegunki świń. Ostatecznie skupili się na PRRSV, wskazywanym przez producentów jako szczególnie ważny problem dla ferm. Jak podano w podsumowaniu projektu, konstrukcję można dostosować do innych patogenów przez zmianę odczynników.
Jak działa czujnik wykrywający PRRS
To nie jest czujnik, który wykrywa cząstki dokładnie tak, jak detektor dymu. Urządzenie najpierw zasysa powietrze i zbiera z niego drobne cząstki, które mogą przenosić materiał wirusowy. Następnie próbka trafia do części analitycznej, w której test LAMP sprawdza, czy obecny jest charakterystyczny materiał genetyczny PRRSV. Test nie wykrywa więc całej cząstki wirusa bezpośrednio – wykrywa określony fragment jego materiału genetycznego, a następnie wielokrotnie go namnaża w stałej temperaturze. Jeśli fragment jest obecny, jego ilość rośnie do poziomu umożliwiającego uzyskanie sygnału testu. Dzięki temu analiza nie wymaga typowych dla badania PCR cyklicznych zmian temperatury.
W uproszczeniu urządzenie składa się z dwóch funkcjonalnych części: układu pobierającego i wychwytującego aerozol oraz modułu analitycznego, w którym zachodzi reakcja. Samo zebranie wirusa z powietrza nie jest jednak prostym zadaniem. W próbce może znajdować się go niewiele, a warunki w chlewni są trudne dla tak precyzyjnego sprzętu – występują kurz, zmienna wilgotność i gazy. Dlatego jednym z celów dalszych prac jest zwiększenie odporności urządzenia na całoroczne warunki pracy w chlewni. Planowane jest również odróżnianie szczepów szczepionkowych od wirusa terenowego, aby wynik można było właściwie interpretować na fermach prowadzących szczepienia.
Warto też zaznaczyć, że wykrycie materiału genetycznego w próbce powietrza nie jest samo w sobie dowodem, że wykryte cząstki są zdolne do zakażania. Urządzenie ma służyć do monitorowania obecności PRRSV w powietrzu, a wynik należy interpretować łącznie z sytuacją w stadzie i, zależnie od potrzeby, potwierdzać innymi badaniami. Niemniej, według opublikowanego podsumowania projektu, prototypy mogły wykrywać wirusa PRRS w warunkach fermowych, a uzyskana czułość była porównywalna z czułością badania płynu ustnego. To ważna wskazówka, że próbki powietrza mogą być przydatnym źródłem informacji o obecności wirusa w chlewni.
PRRS: kosztowny problem, który łatwo przeoczyć
Zespół rozrodczo-oddechowy świń może powodować straty na różnych etapach produkcji. U loch zakażenie wiąże się między innymi z zaburzeniami rozrodu, poronieniami, przedwczesnymi porodami i rodzeniem słabych lub martwych prosiąt. U młodych świń wirus może wywoływać problemy oddechowe, pogarszać przyrosty i zwiększać podatność na inne zakażenia. Skutki dla gospodarstwa nie ograniczają się do pojedynczych upadków. Choroba może oznaczać więcej pracy przy obsłudze zwierząt, koszty badań i leczenia, gorsze wyniki produkcyjne oraz trudniejsze planowanie produkcji. Przebieg zakażenia zależy między innymi od sytuacji w stadzie, wieku zwierząt i współwystępowania innych problemów zdrowotnych.
Wirus zespołu rozrodczo-oddechowego świń może rozprzestrzeniać się między świniami, a jego materiał bywa wykrywany także w próbkach powietrza. Dlatego monitoring aerozoli może dostarczyć dodatkowej informacji o tym, co dzieje się w budynku. Wczesna informacja daje hodowcy i lekarzowi weterynarii więcej czasu na ocenę sytuacji i podjęcie działań. Można szybciej sprawdzić podejrzany sektor, zlecić badania potwierdzające zakażenie, przeanalizować przepływ zwierząt i obsługi oraz dostosować zasady bioasekuracji. W zależności od wyników i planu opracowanego z lekarzem weterynarii może to pomóc ograniczyć ryzyko dalszego szerzenia się zakażenia.
W przyszłości sieć czujników w całej fermie
Czujnik wykrywający materiał wirusa w powietrzu ma być narzędziem nadzoru, które szybciej sygnalizuje możliwy problem. Tradycyjne badania wymagają pobrania materiału od zwierząt, na przykład krwi lub płynu ustnego zbieranego przy użyciu lin do żucia, a następnie jego analizy. Czujnik powietrza mógłby ograniczyć część pracy związanej z regularnym pobieraniem próbek i dostarczać informacji częściej. Jego rzeczywista przydatność będzie jednak zależała od kosztu, liczby potrzebnych urządzeń oraz tego, jak szybko i wiarygodnie będzie przekazywać wyniki.
W przyszłości kilka urządzeń rozmieszczonych w różnych częściach fermy mogłoby pomóc w porównywaniu wyników między budynkami lub sektorami. Naukowcy zakładają również możliwość dostosowania systemu do monitorowania więcej niż jednego wirusa. Taki kierunek mógłby ułatwić stały nadzór nad zagrożeniami przenoszonymi w powietrzu. Na razie są to jednak plany rozwoju technologii. Przed komercjalizacją trzeba dopracować jej działanie w długim okresie, sprawdzić niezawodność w różnych warunkach i przygotować rozwiązanie, które będzie praktyczne dla gospodarstw produkujących świnie.
Dominika Stancelewska
