FRANTIC
Bedret resistens mot francisellose hos atlantisk oppdrettstorsk
Prosjektets mål er å forbedre den atlantiske oppdrettstorskens evne til å motstå francisellose, gjennom økt kunnskap om de underliggende genetiske, fysiologiske og immunologiske mekanismene som regulerer francisellosis-resistens.
Start
01. jul 2023
Slutt
31. mar 2028
Finansiert av
Norges forskningsråd
Samarbeid
Universitetet I Oslo, Memorial universitetet i Newfoundland, Canada, og NORCE.
Prosjektleder(e):
Bakgrunn
Francisellose, en sykdom forårsaket av bakterien Francisella noatunensis ssp. noatunensis, er en trussel mot fiskehelse og fiskevelferd, kan forårsake store økonomiske tap for oppdrettere og hindre bærekraftig vekst av nåværende og fremtidig akvakultur.
Det finnes ingen forebyggende tiltak eller behandlinger mot francisellose. Det er avgjørende med en tverrfaglig tilnærming som kombinerer de nyeste metodene innen genetikk, immunologi, fiskebiologi, mikrobiologi og vaksinologi for å finne løsninger som kan motvirke de negative effektene av francisellose.
Mål
Hovedmålet for FRANTIC er å utvikle bedre resistens mot francisellose hos oppdrettet atlantisk torsk, ta vare på fiskens helse/velferd og sikre bærekraftig vekst av nåværende og fremtidig torskeoppdrett.
Hovedmålet skal nås gjennom en omfattende evaluering av de underliggende genetiske, fysiologiske og immunologiske mekanismene som bestemmer resistens mot francisellose.
Delmål
- Forstå termisk sensitivitet i sykdomsutvikling og patogen-vert interaksjoner.
- Identifisere, utforske og fastsette nye fenotyper som viser resistens og kan brukes i selektiv avl.
- Kvantifisere genetisk variasjon i resistens, identifisere genomisk og funksjonell genetisk variasjon som er årsaken til avvik i franciselloseresistens.
- Evaluere lovende vaksinasjonsmetoder og vaksinekandidater. Vurdere virkningen av to tilgjengelige levende attenuert-baserte vaksinekandidater med utslåtte (knock out) virulensgener i atlantisk torsk, og utvikle dobbel- eller trippelmutanter for å kunne styrke vaksinens sikkerhet og effekt.
- Fastslå de etiske og sosiale konsekvensene av å utvikle atlantisk torsk som er resistent mot francisellose, gjennom medvirkning av prioriterte interessegrupper.
Hva gjør vi?
I første fase blir fisken eksponert for F. noatunensis ved 12 °C og 15 °C i henhold til den nylig etablerte kohabitant-smittemodellen, for å avdekke tidlige og nye stadier i sykdomsutviklingen, forstå effekten av temperaturer på sykdomsutvikling og motstandskraft hos verten, og identifisere fenotypiske markører/egenskaper som kan brukes i avl.
Vi vil studere den histopatologiske utviklingen av granulomer ved hjelp av histologi.
Vi vil vurdere anvendeligheten av hyperspektral avbildning som en metode for å avdekke sykdommens alvorlighetsgrad hos levende dyr.
Enkeltcelletranskriptomikk vil bli brukt til å bestemme cellulær sammensetning og aktiveringsstatus i granulomer.
Transkriptomikk og proteomikk vil bli brukt til å avdekke et bredere utvalg av responser i relevante organer (milt, lever, fiskeskinn, slim) og for å kvantifisere forskjeller mellom temperaturene.
Virulensmarkører uttrykt under endrede forhold og i in vitro-forsøk med celle- og organkulturer kan avdekke detaljerte verts-/patogenegenskaper, som er viktige for utvikling av vaksiner og behandlinger og kan bidra til bedre kunnskap om sykdomsutbrudd hos atlantisk torsk.
Basert på erfaringene fra innledende smittetester vil vi undersøke og finne ut hvordan sykdommen og alvorlighetsgraden av den kan registreres hos flere individer, og hvordan registreringene kan utnyttes i avl.
Vi vil vurdere hvor stor andel av forskjellene i resistens mellom familier og individer som er genetisk, og om mulig hvilke genetiske varianter eller gener som påvirker resistens.
Vi vil gjøre dette ved å utsette familiegrupper av torsk for sykdommen og registrere hvordan sykdommen rammer ulike fisker og familier (fenotypisk forsøk), samle inn vevsprøver for fastsetting av SNP-genotype og genuttrykksprofiler.
Fenotypisk informasjon om utviklet resistens kombineres med SNP-genotypedata, for å identifisere genomiske markører som er knyttet til franciselloseresistens og -mottakelighet.
Vi skal bruke de nyeste statistiske modellene og metodene (f.eks. lineære blandede modeller, bayesianske metoder) for å finne QTL-er (Quantitative Trait Loci). De potensielle QTL-er, eller genomiske områder med de største SNP-effektene, vil bli nøyaktig kartlagt.
I tillegg vil kombinasjonen av SNP-genotyper og genuttrykksprofiler gjøre det mulig å identifisere gener med ulikt uttrykk, som kan ha en betydning i vertens resistens mot francisellose.
Vi vil undersøke effekten av eksisterende vaksinekandidater og utvikle nye vaksiner. Deretter vil vi vurdere om vaksinasjon kan være en del av strategien mot utbrudd av francisellose i oppdrettsanleggene.
Immunologiske responser mot kandidatene vil bli evaluert både gjennom in vitro-forsøk og i et in vivo vaksinasjonsforsøk.
I vaksinasjonsforsøket blir fisken immunisert gjennom både intraperitoneal og nasal administrasjon av vaksine, og etter 6 uker utsatt for F. noatunensis smitte.
Dødelighet vil bli registrert både etter vaksinasjon og infeksjon. Milt, hodenyre, gjeller og lukteorgan vil bli utsatt for molekylær analyse av immunrespons ved RNA-Sekvensering, og utvalgte gener vil bli ytterligere verifisert av qPCR. Serum og slim fra fiskeskinnet vil undersøkes ved metabolomikkanalyse, samt antistoffanalyse i Bio-Plex 2000 med bruk av vaksineantigener og antigener for ikke-spesifikke (naturlige) antistoffer (f.eks. IgM).
Forskningsanlegg