Prosjektnummer
901826
Patogendynamikk og desinfeksjon i resirkuleringsanlegg for laks (PathoRAS)
-
NOFIMA, Foredrag på Aquaculture Europe 2025 i Valencia, Spania. Av Carlo C. Lazado, Hanne Brenne, Didrik Olaisen, Gunhild S. Johansson, Miroslava Hansen, Bjørn Steinar Sæther, Jelena Kolarevic, Gerrit Timmerhaus, Torstein Tengs, Lill-Heidi Johansen
-
Vit.artikkel: Towards sustainable water disinfection with peracetic acid in aquaculture: A review
Reviews in Aquaculture, 2024; 1–26, By Dibo Liu (Leibniz-Institute of Freshwater Ecology and Inland Fisheries), David L. Straus (US Department of Agriculture, Agricultural Research Service, Harry K. Dupree-Stuttgart National Aquaculture Research Center), Lars-Flemming Pedersen (Technical University of Denmark, DTU-Aqua, National Institute of Aquatic Resources), Christopher Good (The Conservation Fund's Freshwater Institute), Carlo C. Lazado (NOFIMA), Thomas Meinelt (Leibniz-Institute of Freshwater Ecology and Inland Fisheries)
En rekke patogener på laksefisk er vist å utgjøre et alvorlig problem i resirkulerende akvakultursystem (RAS)-basert oppdrett. Disse patogenene setter fiskens helse og velferd i fare, og i verste fall kan de forårsake massedød og betydelige økonomiske tap for produsentene. Ettersom vannet i RAS-systemer skiftes ut bare i liten grad, skaper dette et unikt miljø som generelt inneholder større konsentrasjoner av vannbårne metabolitter, næringsstoffer, organisk materiale og oppløste metaller. Nivåene av og dynamikken for disse stoffene i systemet kan potensielt utløse spredning av opportunistiske patogener, eller skape et miljø som er gunstig for vekst og overlevelse for uønskede mikroorganismer. Et av de viktigste spørsmålene man må forske videre på er kritiske hotspots for etablering og spredning av patogener i RAS-anlegg.
Mange av de mekaniske delene i RAS-anlegg er vanskelige å komme til, så ofte antas det bare at de vanlige rengjørings- og desinfiseringsmetodene kan anvendes universelt, mens disse romlige forskjellene i praksis påvirker effektiviteten av disse. For å utvikle desinfeksjonstiltak er det viktig å forstå hvordan patogener etablerer seg i systemet.
Desinfeksjon dreper, inaktiverer og/eller eliminerer mikroorganismer, og anses som en viktig faktor i å ivareta biosikkerheten i RAS-systemer. Strategien omfatter tre hovedaspekter: i) desinfeksjon for å sørge for at patogener forhindres i å komme inn i systemet (dvs. desinfeksjon av inntaksvannet og hjelpematerialer); ii) desinfeksjon som sikrer at patogener og opportunistiske mikroorganismer ikke sprer seg og forårsaker sykdomsutbrudd (dvs. desinfisering av resirkulert vann i RAS); og iii) desinfeksjon som sørger for at patogener ikke befinner seg i systemet for neste produksjonssyklus, og at sykdom ikke overføres mellom anlegg (dvs. desinfisering av hele systemet).
Det finnes en rekke kjemiske desinfeksjonsmidler på markedet, med aktive komponenter som blant annet hydrogenperoksid, pereddiksyre, klor eller glutaraldehyd. Effektiviteten til et gitt desinfeksjonsmiddel avhenger av konsentrasjonen av middelet, kontakttid, halveringstid, temperatur, organisk partikkelkonsentrasjon, spesifikke mikroorganismer og om de befinner seg i en biofilm eller ikke (patogener i biofilm er vanskeligere å drepe). I dag er 28 handelsprodukter tilgjengelig for bruk i oppdrettsnæringen. Disse desinfeksjonsmidlene kan brukes i oppdrettsanlegg uten fisk. En undersøkelse gjennomført i norske RAS-anlegg for tre år siden avdekket visse særtrekk ved vanlige desinfeksjonsstrategier: i) norske RAS-anlegg har desinfeksjonstiltak på plass, men effektiviteten av disse har ikke blitt validert gjennom eksperimenter; men til tross for dette var ii) de tre vanligste kriteriene ved valg av desinfeksjonsmidler effekten på patogener, brukersikkerhet og brukervennlighet, og iii) peredikksyrebaserte desinfeksjonsmidler var de som ble brukt i størst grad.
Det finnes en rekke kjemiske desinfeksjonsmidler på markedet, med aktive komponenter som blant annet hydrogenperoksid, pereddiksyre, klor eller glutaraldehyd. Effektiviteten til et gitt desinfeksjonsmiddel avhenger av konsentrasjonen av middelet, kontakttid, halveringstid, temperatur, organisk partikkelkonsentrasjon, spesifikke mikroorganismer og om de befinner seg i en biofilm eller ikke (patogener i biofilm er vanskeligere å drepe). I dag er 28 handelsprodukter tilgjengelig for bruk i oppdrettsnæringen. Disse desinfeksjonsmidlene kan brukes i oppdrettsanlegg uten fisk. En undersøkelse gjennomført i norske RAS-anlegg for tre år siden avdekket visse særtrekk ved vanlige desinfeksjonsstrategier: i) norske RAS-anlegg har desinfeksjonstiltak på plass, men effektiviteten av disse har ikke blitt validert gjennom eksperimenter; men til tross for dette var ii) de tre vanligste kriteriene ved valg av desinfeksjonsmidler effekten på patogener, brukersikkerhet og brukervennlighet, og iii) peredikksyrebaserte desinfeksjonsmidler var de som ble brukt i størst grad.
Hovedmål
Å kunne sørge for førsteklasses biosikkerhetstiltak i RAS-anlegg for lakseoppdrett gjennom en bedre forståelse av hvordan patogener sprer seg, etablerer seg og overlever i det komplekse økosystemet i RAS-miljøer.
Å kunne sørge for førsteklasses biosikkerhetstiltak i RAS-anlegg for lakseoppdrett gjennom en bedre forståelse av hvordan patogener sprer seg, etablerer seg og overlever i det komplekse økosystemet i RAS-miljøer.
Delmål (med tilhørende arbeidspakker AP-er)
1. Å simulere et patogent brudd på biosikkerheten i et RAS-system og kartlegge miljøfaktorene som påvirker etableringen av patogener i ulike deler av systemet (AP1 og AP2).
1. Å simulere et patogent brudd på biosikkerheten i et RAS-system og kartlegge miljøfaktorene som påvirker etableringen av patogener i ulike deler av systemet (AP1 og AP2).
2. Å kartlegge hvor lenge patogener overlever i systemet, og effektiviteten av systemdesinfeksjon i etterkant av et sykdomsutbrudd (AP1 og AP3) .
3. Å kartlegge hvordan det patogene bruddet på biosikkerheten påvirker fiskehelsen, systemytelsen og de mikrobielle samfunn i RAS (AP1 og AP2).
4. Å undersøke biofilmdannelsen in vitro og in situ for ulike akvakulturrelevante patogener på overflater i RAS-systemer, og deres følsomhet for desinfeksjonsmidler (AP1, AP2 og AP3).
5. Å sammenstille historiske og empiriske data for å utarbeide en overordnet anbefaling til praksiser for RAS-biosikkerhet (AP1–AP3).
De forventede prosjektresultatene er mangefasetterte og relevante både nasjonalt og internasjonalt. Resultatene vil være nyttige for ulike sektorer i oppdrettsnæringen, spesielt innen lakseoppdrett, herunder for forskere og akademikere, leverandører av fiskehelsetjenester, oppdrettere og teknologileverandører samt nasjonale og internasjonale regulerings- og lovgivningsorganer (f.eks. Mattilsynet, Miljødirektoratet og Statens legemiddelverk).
PathoRAS skal identifisere de områdene i RAS-anlegg der patogener trives best og overlever i størst grad. Prosjektet vil gi viktig informasjon om hvordan man kan utvikle desinfeksjonsstrategier rettet mot kritiske punkter som må overveies nøye. Denne informasjonen kan også brukes av teknologileverandører i arbeidet med å bygge nye RAS-oppdrettsanlegg, særlig for å kunne ta hensyn til disse patogen-hotspotene i utviklingen av blant annet desinfeksjonsteknologier, hydrodynamikk, osv.
PathoRAS skal bruke erfaringsbasert kunnskap og generere empiriske bevis. Næringen kan gjennomgå eksisterende rutiner på nytt, revidere risikostyringsplanene sine og redesigne praksiser og tilnærminger basert på anbefalingene fra PathoRAS. Ved å identifisere noen av faktorene som bidrar til sykdomsutbrudd, vil man kunne fremme forbedrede proaktive og stedspesifikke tiltak.
PathoRAS skal være en pådriver for etablering av empirisk støttede desinfeksjonstiltak i RAS-systemer. Dette vil gi næringen kunnskap om gjennomføring av patogenspesifikk og/eller rutinemessig generell desinfisering.
PathoRAS skal utarbeide anbefalte retningslinjer for desinfisering i RAS. De anbefalte retningslinjene som utvikles på slutten av prosjektet, skal fungere som en protokol som kan anvendes av næringen i sine egne produksjonsmiljøer. Retningslinjene skal også fungere som en veiledning for lovgivning om godkjente rutiner i RAS-systemer, særlig med tanke på at denne teknologien blir stadig mer utbredt i Norge.
Prosjektet er delt inn i 4 arbeidspakker (AP-er). Tre av disse arbeidspakkene er eksperimentelle, mens den siste omfatter prosjektledelse.
AP 1: Innførsel av, etablering av og overlevelse for patogener i RAS
Mål: Å simulere et brudd på biosikkerheten i et RAS-anlegg, og kartlegge hvordan patogenet etablerer seg og overlever i systemet.
Denne AP-en skal utføre en simulering av et brudd på biosikkerheten i RAS. Det skal brukes to modellpatogener: Yersinia ruckeri og infeksiøs pankreasnekrose-virus. Simuleringsforsøket skal også kartlegge hvordan mengden organisk materiale i systemet påvirker sprednings- og infeksjonsdynamikken i systemet. Etter bruddet på biosikkerheten skal sykdomsetableringen og forekomsten av patogener i systemet overvåkes i en periode på 3–6 uker. Etter infeksjonsperioden og når de siste prøvene er samlet inn, skal all gjenværende fisk tas ut av systemet. For å studere hvor lenge patogenet overlever i RAS, skal systemet holdes i drift i ytterligere 3 uker. Biofilm og biomedia skal samles inn på flere ulike tidspunkter. Etter de tre ukene skal systemet desinfiseres, og effekten av desinfiseringen skal evalueres som beskrevet i AP3.
AP 2: Biofilmdannelse og biofilterinfeksjon
Mål: Å undersøke biofilmdannelsen for relevante patogener og innvirkningen ulike fysiske og kjemiske faktorer har for overlevelsen av patogener i biofiltre.
Denne AP-en skal identifisere evnen til biofilmdannelse in vitro for en rekke patogene bakterier som er relevante for RAS-systemer for lakseoppdrett. Stammespesifikk biofilmdannelse er undersøkt i liten grad. Det skal testes 10–20 patogener fra kulturlagrene til Nofima og SINTEF, og disse skal suppleres med feltisolater fra Pharmaq. Biofilm finnes i RAS, men man vet svært lite om hvordan patogener etablerer seg i biofilm i en operasjonell setting i RAS-systemer med og uten fisk. Bærere i ulike egnede materialer skal utplasseres på flere steder i RAS-enheten i AP1 (oppgave 1.1 og 1.2) for å tilrettelegge for dannelse av biofilm. Ved hjelp av et biofilter-mesokosmosoppsett utviklet i Nofimas CtrlAQUA-prosjekt skal det undersøkes hvordan ulike forhold påvirker biofilmdannelsen og/eller etableringen av enkelte relevante patogener i biofiltre. Biofilterparametrene som skal testes omfatter blant annet modenheten til biofilm, typen materiale for biomedier, vannets pH-verdi og organisk materiale.
AP 3: Desinfeksjonsstrategier
Mål: Å undersøke patogeners følsomhet overfor desinfeksjonsmidler som er godkjent av Mattilsynet, og etablere metoder for desinfeksjon av RAS-enheter etter bakterielle patogener og viruspatogener.
For å kartlegge den eksisterende kunnskapen om hvor følsomme patogener i laksenæringen er for ulike desinfeksjonsmidler, skal det sammenstilles informasjon fra fagfellevurderte og tekniske rapporter samt anbefalinger fra ulike leverandører av desinfeksjonsmidler. Her skal det testes hvor følsomme viktige patogener er for desinfeksjonsmidler som er godkjent av Mattilsynet for bruk i oppdrettsnæringen, for å fastslå effektiviteten av disse midlene. Disse skal grupperes etter kategorier, dvs. pereddiksyre-, hydrogenperoksid-, klor-, glutaraldehyd- og pentakaliumbasert. Videre skal følsomheten enkelte viktige patogener (10–20 målpatogener) har for desinfeksjonsmidlene som er godkjent for oppdrettsnæringen evalueres, og effektive behandlingsprotokoller identifiseres. Det skal utvikles in vitro-eksponeringssystemer for bakterier (SINTEF) og virus (Nofima). Det skal også utvikles desinfeksjonsprotokoller for desinfisering av infiserte biofiltre (AP2) og RAS (AP1).
Formidlings- og kommunikasjonsplanen for PathoRAS omfatter de ulike aktørene i hele verdikjeden fra forskere til produsenter, til beslutningstakere og til allmennheten. Prosjektresultatene skal bearbeides til fagfellevurderte vitenskapelige artikler, og publiseres under Open Access-ordningen. Det tas sikte på minst 5 forskningsartikler i viktige tidsskrifter. Populærvitenskapelige artikler skal publiseres i nasjonale og internasjonale mediekanaler. Resultatene skal også presenteres på nasjonale og internasjonale konferanser. Det skal samarbeides med European Aquaculture Society om å arrangere RAS@EAS ved Aquaculture Europe-konferansen, der man skal ha en rundebordsdebatt med hovedsakelig vektlegging på biosikkerhet i RAS-anlegg.
For å engasjere et bredere publikum gjennom digital formidling, skal det produseres to korte videoanimasjoner om prosjektet. Den ene skal introdusere prosjektet, med fokus på nye teknologiske fremskritt i RAS, mens den andre skal presentere prosjektresultatene.
I samarbeid med prosjektet “CandRAS Kompetanse og utdanning innen landbasert produksjon av laks i resirkuleringsanlegg” som finansieres av Forskningsrådet (Forskningsrådets prosjektnr. 331892), skal RAS-biosikkerhet fremmes som en del av etter- og videreutdanningskursene for havbruksnæringen i regi av UiT, som tar sikte på å styrke RAS-utdanningen i Nord-Norge.
På slutten av prosjektet skal det utvikles en liste med anbefalte praksiser for biosikkerhet i RAS, som skal publiseres på både norsk og engelsk. I samarbeid med FHF skal det arrangeres et teknisk møte for å presentere resultatene for bransjen når prosjektet avsluttes.
For å engasjere et bredere publikum gjennom digital formidling, skal det produseres to korte videoanimasjoner om prosjektet. Den ene skal introdusere prosjektet, med fokus på nye teknologiske fremskritt i RAS, mens den andre skal presentere prosjektresultatene.
I samarbeid med prosjektet “CandRAS Kompetanse og utdanning innen landbasert produksjon av laks i resirkuleringsanlegg” som finansieres av Forskningsrådet (Forskningsrådets prosjektnr. 331892), skal RAS-biosikkerhet fremmes som en del av etter- og videreutdanningskursene for havbruksnæringen i regi av UiT, som tar sikte på å styrke RAS-utdanningen i Nord-Norge.
På slutten av prosjektet skal det utvikles en liste med anbefalte praksiser for biosikkerhet i RAS, som skal publiseres på både norsk og engelsk. I samarbeid med FHF skal det arrangeres et teknisk møte for å presentere resultatene for bransjen når prosjektet avsluttes.
Medieomtale
Introduksjonsvideo til prosjektet
vimeo.com