Immunosuppression of Aquaglyceroporins in Salmon Lice

Parasittisk lakselus utgjør en stor trussel mot helsen til ville og oppdrettslaksefisk, men deres økte motstand mot flere legemidler betyr at det må utvikles alternative behandlinger for å redusere infeksjoner. Den mest effektive, bærekraftige, trygge og miljøvennlige metoden for forebygging av smittsomme sykdommer er vaksinasjon. Vi har dermed identifisert spesifikke proteiner som er viktige for lusens osmoregulering og metabolisme og gjennomført flere immuniseringer av laks med syntetiske fragmenter for å danne en immunrespons. To separate peptidfragmenter fra de identifiserte proteinene ble brukt til å immunisere laksefisk ved hjelp av standardprotokoller. Våre resultater avslører at hvert peptid hadde en stabil halveringstid på mellom 2 til 7 dager og induserte en spesifikk immunrespons hos henholdsvis 78 og 87% av den immuniserte fisken. Gjentatte vaksinasjoner viste videre en boost-effekt. Eksperimentene trente dermed laksens immunsystem til å spesifikt reagere på lusepeptidene. For å sikre at det ikke ville være noen autoimmun respons hos den immuniserte laksen, gjennomførte vi omfattende evolusjonsstudier for å identifisere alle glyseroltransportørene i laksegenomet. Dette avslørte en kompleks historie med genutvikling i laksen og avdekket nye glyseroltransportører. Ved å uttrykke hvert av de funksjonelle genproduktene i froskocytter, testet vi om antistoffene som ble reist mot lusepeptidene, kunne immunsupprimere funksjonen til enten laks eller lusglyseroltransporterende proteiner. Resultatene viste at bare funksjonen til lusglyseroltransportørene var immunsupprimert, uten risiko for en autoimmun respons hos immunisert laks. I våre endelige analyser gjennomførte vi en omfattende evolusjonsanalyse av glyseroltransportørene i krepsdyr for å forstå opprinnelsen til lusegenene. Dette avslørte at gener og oversatte proteiner er unike for slekten, med spesifikke motiver i de intracellulære domenene som potensielt er assosiert med membranhandel. Eksperimenter for å teste de identifiserte motivene, avslørte hvilke signaloverføringsveier som styrer membraninnsatsen av proteinene. Dette er viktig for å forstå hvordan eksponering av proteiner for lakseantistoffer kan forbedres, og forbedrer muligheten for fremtidig vaksineutvikling.

Å finne ikke-kjemiske miljøvennlige løsninger på det utbredte problemet med lakselusangrep, er av stor betydning for samfunnet. Vaksiner er velkjente løsninger som kan løse store samfunnsproblemer. Dette prosjektet har med hell lagt grunnlaget for vaksineutvikling i laksen mot glyseroltransportproteiner i lusen. Fremtidige studier kan øke tilnærmingene som er utviklet i prosjektet, og utvide muligheten for suksess ved å studere den grunnleggende biologien av veier som forbedrer lusttransportørens eksponering for laksens immunrespons. Prosjektet integrerte partnernes innsats for å oppnå disse resultatene og bidro videre til den akademiske utviklingen av to postdoktorer. Hver doktorgradsstipendiat publiserte og leverte artikler til internasjonalt anerkjente vitenskapelige tidsskrifter, og har nå med suksess søkt og fått nye stillinger.

Epizootics caused by ectoparasitic sea lice are a severe threat to wild and domestic salmonids and the extended food networks and human activities that depend upon them. The increasing instances of multiple levels of drug resistance in Norway means that alternative therapeutic approaches to dealing with this pest are needed. The most effective, sustainable, safe and environmentally friendly method of preventing infectious diseases is vaccination. Due to the ectoparasitic lifestyle of sea lice, however, antigenic targets are challenging to identify. Amongst other ectoparasitic arthropods which feed on the blood of their hosts, including malaria mosquitoes and cattle ticks, immunogenic targeting of proteins involved in osmoregulation and nutrient mobilisation is proving highly successful. Since osmoregulation represents a major vulnerability of sea lice compared to their hosts, where cell volume regulation breaks down in fresh or brackish waters, this project aims to lay the groundwork for developing a vaccine in Atlantic salmon against sea lice osmoregulatory proteins as a part of a future integrated louse management strategy.