Prosjektnummer
901672
Karakterisering, prediksjon og reduksjon av kardiomyopatisyndrom (CMS) hos atlantisk laks (SALMOCARD)
Kardiomyopatisyndrom (CMS) er en alvorlig hjertesykdom hos atlantisk laks (Salmo salar). I løpet av det siste tiåret har det blitt en av de viktigste årsakene til sykdom og dødelighet i norsk oppdrettsnæring. Forståelse av patofysiologien som ligger til grunn for denne sykdommen samt nye, nøyaktige diagnostiske verktøy for å vurdere dødelighetsrisiko er derfor svært etterspurt av havbruksnæringen. Til tross for betydelig forskningsinnsats de siste tiårene, er det store kunnskapshull i vår forståelse av patogenesen som ligger til grunn for CMS. Spesielt er forståelsen av interaksjoner mellom laksens fysiologi og immunrespons i utvikling av sykdommen og alvorlighetsgrad av sykdommen dårlig forstått. Selv om sykdommen utløses av piscint myokardittvirus (PMCV), fører ikke PMCV-infeksjon nødvendigvis til klinisk CMS. Derfor er kunnskap om hvordan og hvorfor PMCV induserer CMS hos noen individer, men ikke hos andre, avgjørende for å løse sykdomsproblemet og for å utvikle forebyggende verktøy. Prosjektet vil jobbe etter hypotesen at individuell variasjon i stress- og immunresponsivitet (immun-nevroendokrin fenotype) kan forklare variasjonen i sårbarhet for CMS.
1. Å identifisere immun-nevroendokrine fenotyper (INP-er) av laks som er sårbare for å utvikle CMS.
2. Å undersøke om utvikling av CMS skyldes virus-indusert skade eller immun-patologi hos verten.
3. Å utvikle pålitelige biomarkører for CMS-relatert dødelighetsrisiko.
2. Å undersøke om utvikling av CMS skyldes virus-indusert skade eller immun-patologi hos verten.
3. Å utvikle pålitelige biomarkører for CMS-relatert dødelighetsrisiko.
CMS-relatert sykdom og dødelighet kompromitterer både operativ økonomi og fiskevelferd. Plutselig stressrelatert dødelighet av stor fisk like før slakt er spesielt bekymringsfullt. SALMOCARD vil frembringe kunnskap og verktøy som er nødvendige for å redusere slikt produksjonstap. For det første vil oppdrettere få kunnskap og nye avlsmål for utvelgelse av fenotyper som er resistente mot utvikling av CMS (og kanskje også andre patogener). For det andre vil personell, som arbeider med biosikkerhet og problemer knyttet til håndtering av CMS ute på oppdrettsanlegg, få verktøy og kunnskap som er avgjørende for å kontrollere sykdommen på en betydelig bedre måte enn i dag og for å vurdere risikoen for sykdommen i produksjonsplanleggingen. SALMOCARD vil utvikle biomarkører som kan brukes på stedet for pålitelig prediksjon av CMS-relatert dødelighet.
Prosjektet er inndelt i tre arbeidspakker (AP-er):
AP 1: Tidlige indikatorer for CMS-sårbarhet og alvorlighetsgrad
Ansvarlig: NMBU v/ Ida Beitnes Johansen
I denne arbeidspakken skal det undersøkes om forskjellige immunoneuroendokrine fenotyper (INP-er) eksisterer og om de kan forutsi CMS-patogenesen hos atlantisk laks. I så fall kan INP fungere som tidlig indikator for sårbarhet for alvorlig CMS-patogenese. For dette skal det gjøres eksperimentelle PMCV-infeksjoner i en gruppe fisk (n=300) der en samtidig karakteriserer stress- og immunresponsivitet hos alle individer. Fisken vil gjennomgå gjentagende stresstester for å vurdere stress-responsivitet (kortisol) og immun-responsivitet vurderes etter vaksinering. For å karakterisere immun-responsivitet vil man undersøke ikke-spesifikke antistoffresponser samt et stort panel med immungener (ved hjelp av såkalt multiplex gene expression assay (MGE), Fluidigm Biomark® HD) med vekt på Th1 (f.eks. IFNs (IFNa, b, c) og IFNγ, IL-2, 6, 12 og 18) versus Th2 (f.eks. INF 4 og 10)-polarisering av responsen. Etter virus-infeksjon vil det overvåkes sykdomsutvikling hos grupper av fisk på tidspunkter før, under og etter forventet virustopp.
AP 2: CMS i fisk som dør i oppdrett før slakt
Ansvarlig: UiO v/ Michael Frisk
Eksperimentelle PMCV-infeksjoner fremkaller typisk ikke like alvorlig hjertepatologi og dødelighet slik det observeres i felt. Dette indikerer at miljøforhold og stressende inngrep i produksjon av laks kan bidra til utviklingen av alvorlig hjertepatologi og CMS-dødelighet. Siden individuelle INP-er sannsynligvis påvirker i hvor grad slike miljøfaktorer innvirker på CMS-patogenesen, er det sentralt å identifisere INP-er og CMS-alvorlighetsgrad under autentiske akvakulturforhold. I denne arbeidspakken skal en derfor ta ut prøver fra laks fra minst fem forskjellige oppdrettsanlegg med bekreftet klinisk CMS-utbrudd. En rekke prøver fra andre pågående prosjekter vil dessuten brukes som negative kontroller i denne arbeidspakken. Alle hjerter vil bli underlagt molekylære (basert på AP1), morfologiske og histologiske undersøkelser for å knytte sykdomsutvikling til INP. I alle oppdrettsanlegg forventer man å identifisere to kontrastgrupper: 1) Fisk med alvorlig hjertesykdomsprogresjon, inkludert fisk som dør av hjertesprekk og 2) Fisk med PMCV-infeksjon, men uten kliniske symptomer på CMS. Disse kontrastgruppene vil bli identifisert ved å ta prøver av fisk før og etter en avlusning. For å indikere hjertesykdomsprogresjon hos individer som blir prøvetatt før avlusing, vil hjertefunksjonen bli vurdert ikke-invasivt ved hjelp av ekkokardiografi.
AP 3: Biomarkører for CMS-relatert dødelighet
Ansvarlig: NMBU v/ Hege Lund
Biomarkører er avgjørende for diagnostikk, hjerteforskning og behandling av hjertesykdom hos mennesker. Hjertetroponiner (cTn) I, T og C er biomarkører for hjerteskade siden de frigjøres i blodsirkulasjonen fra skadede hjerteceller (kardiomyocytter). L-plastin er en ofte brukt betennelsesmarkør hos pattedyr og en validert leukocyttmarkør hos fisk. Man har preliminære data fra et pågående FHF-finansiert prosjektet “Etablering av multiplex immun-assays for måling av biomarkører for helse og velferd hos Atlantisk laks (Salm-Plex)” (FHF-901462) som indikerer at CMS-relatert dødelighet er assosiert med økte plasmanivåer av L-plastin, så denne kandidaten skiller seg ut som en spesielt lovende biomarkør. I denne arbeidspakken vil det utvikles verktøy for å måle hjertetroponiner og L-plastin og validere biomarkøranalysene ved hjelp av blodprøver fra AP1 og 2. I tillegg vil man gjøre “shot-gun” plasmaproteomikk i samarbeid med SINTEF for påvisning av nye hjertebiomarkører. Prøver vil bli valgt fra fisk med og uten bekreftet CMS-relatert hjertepatologi i AP1 og 2.
Arbeidsmøter (workshops) med samarbeidspartnere og brukere som er involvert i prosjektet vil bli organisert minst to ganger (foreløpig i 2021 og 2023). Første møte planlegges i samarbeid med andre pågående prosjekter innen området hjertehelse. Det er også et tydelig innovasjonspotensial i prosjektet. Spesielt åpner utviklingen av validerte biomarkører for hjertesykdom og skade (AP3) for kommersialisering av prosjektresultatene. Prosjektresultater vil bli delt med det vitenskapelige miljøet og havbruksnæringen på nasjonale og internasjonale møteplasser for fiskehelse og velferd.
I tillegg til disse nasjonale konferansene, vil prosjektresultatene bli presentert på konferansen Aquaculture Europe for å nå et bredere publikum. Videre forventer man at prosjektresultatene ikke bare kommer til å interessere havbruksforskere, men også fysiologer, kardiologer, immunologer, endokrinologer og forskere innen biomedisin. For at resultatene skal nå de aktuelle vitenskapelige miljøene, vil resultatene også bli presentert på konferanser organisert av Scandinavian Physiological Society og Society for Experimental Biology, som allerede har en stor andel forskere fra et bredt spekter av disse fagene. Populærvitenskapelige rapporter fra det prosjektet vil bli utarbeidet for ulike nasjonale medier som Forskning.no og andre nyhetsmedier. Det er viktig at resultatene vil bli publisert i både generelle og spesialiserte vitenskapelige tidsskrifter, fortrinnsvis i tidsskrifter med åpen tilgang.
I tillegg til disse nasjonale konferansene, vil prosjektresultatene bli presentert på konferansen Aquaculture Europe for å nå et bredere publikum. Videre forventer man at prosjektresultatene ikke bare kommer til å interessere havbruksforskere, men også fysiologer, kardiologer, immunologer, endokrinologer og forskere innen biomedisin. For at resultatene skal nå de aktuelle vitenskapelige miljøene, vil resultatene også bli presentert på konferanser organisert av Scandinavian Physiological Society og Society for Experimental Biology, som allerede har en stor andel forskere fra et bredt spekter av disse fagene. Populærvitenskapelige rapporter fra det prosjektet vil bli utarbeidet for ulike nasjonale medier som Forskning.no og andre nyhetsmedier. Det er viktig at resultatene vil bli publisert i både generelle og spesialiserte vitenskapelige tidsskrifter, fortrinnsvis i tidsskrifter med åpen tilgang.