What is measured by the ELISA tests?

Most animals infected with the porcine reproductive and respiratory syndrome virus (PRRS) develop antibodies in a 7 to 14 days range period from the start of infection; A small percentage – usually less than 5% – will develop those before day 21st.

These initial antibodies are directed against the N protein of the virus, which is one of the most antigenic, but those antibodies do not have direct relationship with the protection since they are devoid of virus neutralization capacity. Most commercial ELISAs use this N protein for diagnosis as it allows a quite early detection. On the other hand, N protein shares epitopes that are common to type-1 and type-2 PRRS virus, allowing the ELISA based on this protein to be universal. Some commercial kits have added other antigens (eg GP5) in order to gain detection spectrum. Current ELISAs cannot differentiate between infected and vaccinated animals.

Most PRRS ELISAs are based on a format known as indirect ELISA, although there are other types on the market. The indirect ELISA is based on attaching the virus antigen to the microtiter plates used to perform the test, and adding afterwards the serum sample to be tested. The reaction is usually revealed by the addition of an antibody to porcine IgGs that it is bound to an enzyme. When a suitable substrate is added, if the antigen-antibody reaction has occurred and the enzyme is present, it will change colour. In this ELISA type, the colour intensity that the substrate develops is proportional to the amount of antibodies, which allows a semi-titration of the serum, that it is usually expressed as the amount of colour of a particular serum compared to that used as a standardized positive.

This is what is referred as the S / P ratio. The S / P value of a particular serum varies depending on the brand of the kit being used and, therefore, value comparison ​​cannot be made directly. It is often mentioned that the S / P ratio is higher in infected animals than in those vaccinated. Although this is generally true, it cannot be assumed in an individual basis since there are field strains that induce low S / P ratios but cause disease. In other words, the prediction of virulence cannot be made on the basis of S/ P.

When we use the ELISA in a previously PRRS virus free population that it is not being vaccinated, seroconversion detection is excellent and allows an adequate diagnosis. In these cases, S / P ratios are usually high and the change from negative to positive (healthy to infected) is very evident. On the contrary, in animals that are already being vaccinated this seroconversion is not so clear. In fact, a significant percentage of multivaccinated sows did not increase their S / P ratio after a booster dose of the vaccine. This may be due to various circumstances.

One explanation could be the saturation of the immune response, that is, there comes a point where no higher levels of antibodies will be produced irrespectively of the number of booster doses applied. Another reason is that the immunodominant antigens can change as the response evolves. Finally, it cannot be ruled out that some animals become unresponsive to N protein when they are vaccinated many times (which does not mean that they lose protective immunity).

In summary, ELISA results should generally only be used to determine if an animal was in contact with the virus – vaccine or field virus – and not to predict the virulence of the strain that infected them or to determine the degree of immunity of an animal or herd.

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¿Qué miden las pruebas ELISA?

La mayoría de animales infectados por el virus del síndrome reproductivo y respiratorio porcino (PRRS) desarrollan anticuerpos en un periodo que oscila entre los 7 y los 14 días desde el inicio de la infección; una pequeña minoría – generalmente inferior al 5%- lo hará antes del día 21.

Estos anticuerpos iniciales van dirigidos frente a la proteína N del virus, que es una de las más antigénicas, pero no guardan una relación directa con la protección ya que están desprovistos de capacidad de neutralización del virus. La mayoría de ELISAs comerciales emplean esta proteína N para el diagnóstico ya que permite una detección relativamente precoz. Por otra parte, la proteína N comparte epítopos que son comunes al virus PRRS de tipo 1 y tipo 2, lo que permite que el ELISA elaborado en base a esta proteína sea universal. En algunos formatos comerciales se pueden añadir otros antígenos (por ejemplo la GP5) con el fin de ganar espectro de detección. Los ELISA actuales no pueden diferenciar animales infectados de los vacunados.

En la mayoría de casos, los ELISAs para PRRS se basan en un formato conocido como ELISA indirecto, aunque hay otros formatos en el mercado. El ELISA indirecto se basa en tapizar las placas de plástico en las que se realizará la prueba con el antígeno del virus, añadiendo posteriormente el suero a probar. La reacción se suele revelar al añadir un anticuerpo frente a IgGs porcinas que va unido a un enzima. Al añadir un sustrato adecuado, éste cambiará de color si se ha producido la reacción antígeno-anticuerpo y el enzima está presente. En este tipo de ELISA, la intensidad del color que desarrolla el sustrato es proporcional a la cantidad de anticuerpos, lo que permite una semi-titulación del suero, que suele expresarse como la cantidad de color de un suero concreto frente a la que resulta empleando un positivo estandarizado. Esto es lo que se suele denominar ratio S/P.

El valor de S/P de un suero concreto varía en función de la marca comercial del kit que se use y, por lo tanto, no pueden hacerse comparaciones de valores directamente. Muchas veces se indica que la ratio S/P es más alta en animales infectados que en los vacunados. Aunque esto es cierto de forma genérica, no puede asumirse de forma individual ya que hay cepas de campo que inducen ratios S/P bajas y causan enfermedad. En otras palabras, la predicción de la virulencia no puede hacerse en base a las S/P. Cuando aplicamos el ELISA a una población previamente libre del virus del PRRS y en la que no se estuviese vacunando, la detección de la seroconversión es excelente y permite un diagnóstico adecuado. En estos casos, las ratios S/P suelen ser altas y es muy evidente el paso de negativo a positivo (sano a infectado). Por el contrario, en animales que ya se estén vacunando esta seroconversión no es tan clara. De hecho un porcentaje importante de cerdas multivacunadas no aumenta su ratio S/P después de una dosis de recuerdo de la vacuna. Esto puede ser debido a diversas circunstancias.

Una primera es la saturación de la respuesta inmune, es decir, llega un punto en el que ya no se van a producir niveles de anticuerpos más elevados por muchas dosis de recuerdo que se den. Otra razón está en que los antígenos inmunodominantes pueden cambiar a medida que madura la respuesta. Por último, no puede descartarse que algunos animales se conviertan en poco reactivos frente a la proteína N cuando se vacunan muchas veces (lo que no significa que pierdan inmunidad protectiva).

En resumen, de forma general, los resultados del ELISA sólo deberían usarse para determinar si un animal estuvo en contacto con el virus –vacunal o de campo- y no para predecir la virulencia de la cepa que los infectó o para determinar el grado de inmunidad efectiva de un animal o de un rebaño.

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