The interaction between ISAV with Atlantic salmon RBC and its relation to infectious salmon anaemia pathogenesis

Infeksiøs lakseanemi (ILA) har store økonomisk konsekvenser for oppdrett av Atlantisk laks, og vi opplevde en betydelig økning i antall utbrudd i Norge i 2020 og 2021. Sykdommen forårsakes av ILA-viruset, som er meldepliktig. Viruset er beslektet med influensavirus, men infiserer verken pattedyr eller fugl. Infeksjonen kan føre til alvorlig sirkulasjonsforstyrrelse, blødninger og blodmangel (anemi) hos oppdrettslaks. Vi har tidligere vist at viruset infiserer det innerste cellelaget av laksens blodkar, og at det også fester seg til RBC. Evnen enkelte virus har til å binde RBC danner grunnlag for flere klassiske laboratorietester. Likevel kunne vi ved planleggingen av dette prosjektet bare finne en håndfull vitenskapelige studier som har undersøkt dette samspillet med tanke på betydningen for sykdomsutvikling i dyr eller mennesker. I tillegg til å oppnå en bedre forståelse av sykdomsutviklingen i ILA, håpet vi derfor at prosjektet ville avdekke nye og mer generelle sykdomsmekanismer som kan ha betydning også i andre infeksjoner, noe vi mener det har lykkes med. Vi har karakterisert og dokumentert samspillet mellom ILA-virus og laksens RBC gjennom tre smitteforsøk. Vi har også brukt arkivmateriale fra diagnostiske prøver til å bekrefte funnene. Dette har gitt en mer detaljert beskrivelse av ILA-virusets binding til røde blodceller enn tidligere arbeider. Funnene fra denne delen av prosjektet er ikke overraskende, men viktige, siden de har skaffet fagfellevurdert dokumentasjon og nyansert tidligere funn. Videre har vi undersøkt samspillet mellom ILA-viruset og laksens RBC i laboratoriet. Dette har gjort det mulig å utforske underliggende mekanismer på et mer detaljert nivå enn det som er praktisk mulig i infisert fisk. Forsøkene har avdekket en mulig sykdomsmekanisme som ikke tidligere har vært beskrevet for noe virus: Det er godt kjent at reseptorødeleggende enzymer er viktige for virusets evne til å infisere celler. Imidlertid har ingen undersøkt hvor omfattende denne forandringen av vertscelleoverflaten er i infiserte individer eller hva dette kan bety for sykdom. Vi oppdaget at ILA-virusets reseptorødeleggende enzym forårsaker et fullstendig bortfall av virusets sialinsyrereseptor fra RBC i ILA-virusinfiserte fisk, og at dette påvirker bindingen av minst et protein som gjenkjenner sialinsyrer (WGA). Dette kan være både banebrytende og viktig, fordi sialinsyrer er med på å regulere viktige prosesser, som cellenes forflytning i kroppen og hvordan immunsystemet reagerer på dem. Kunnskap om mekanismene som påvirker sykdomsutvikling i infeksiøs lakseanemi kan hjelpe oss å forstå hvorfor noen fisk er mer motstandsdyktige, samt forskjeller mellom virusisolater. Det kan også være relevant å utforske om det samme skjer i andre virusinfeksjoner. Et eksempel på et virus som kan være aktuelt å undersøke er H5N1 høypatogen fugleinfluensa virus. Selv om denne infeksjonen sjelden smitter mennesker, har det store konsekvenser når det skjer. Vi planlegger nå å søke om videre midler for å studere dette. Vi har også kartlagt de røde blodcellenes respons på ILA-virusinfeksjon ved å analysere genuttrykket i RBC isolert fra infiserte fisk på to tidspunkter med høye virusnivåer i blod. Disse resultatene holder vi fremdeles på å analysere. Resultatene fra prosjektet er på kort sikt mest nyttige for forskningsfeltet (både ILA-forskning og bredere forskning på virus-vertsinteraksjoner), samt for kompetanseutvikling og overføring.

Resultatene fra prosjektet er på kort sikt mest nyttige for forskningsfeltet (både ILA-forskning og bredere forskning på virus-vertsinteraksjoner), samt for kompetanseutvikling og overføring. Den første delen av prosjektet beskrev ILA-virusets binding til røde blodceller i større detalj enn tidligere arbeider. Funnene fra denne delen av prosjektet er ikke overraskende, men viktige, siden vi har skaffet fagfellevurdert dokumentasjon på "kjente" fenomener og dessuten nyansert tidligere funn. Med utgangspunkt i observasjoner fra den første delen av arbeidet har vi i tillegg avdekket en mulig sykdomsmekanisme som ikke tidligere har vært beskrevet for noe virus: Det er godt kjent at reseptorødeleggende enzymer er viktige for virusets evne til å infisere celler. Imidlertid har ingen undersøkt hvor omfattende denne forandringen av vertscelleoverflaten er i infiserte individer eller om dette kan ha betydning for sykdom. Vi oppdaget at ILA-virusets reseptorødeleggende enzym fullstendig fjerner virusets sialinsyrereseptor fra RBC i ILA-virusinfiserte fisk, og at dette påvirker bindingen av minst et protein som gjenkjenner sialinsyrer (WGA). Dette kan være både banebrytende og viktig, fordi sialinsyrer er med på å regulere viktige prosesser, som cellenes forflytning i kroppen og hvordan immunsystemet reagerer på dem. Kunnskap om mekanismene som påvirker sykdomsutvikling i infeksiøs lakseanemi kan hjelpe oss å forstå hvorfor noen fisk er mer motstandsdyktige, samt forskjeller mellom virusisolater. Det kan også være relevant å utforske om det samme skjer i andre virusinfeksjoner. Et eksempel på et virus som kan være aktuelt å undersøke er H5N1 høypatogen fugleinfluensa virus. Selv om denne infeksjonen sjelden smitter mennesker, har det store konsekvenser når det skjer. Vi planlegger nå å søke om videre midler for å studere dette. Vi planlegger nå å søke om videre midler for å studere dette fra EU og NFR. Analysen av RBC-responsen på ILA-virusinfeksjon er viktig fordi den belyser hvordan fiske-RBC svarer på en kraftig virusinfeksjon. Vi viser også for første gang at forskjellige subtyper av RBC reagerer forskjellig på stimuli. Prosjektet har dessuten identifisert forskjeller mellom forskjellige ILA-virusisolater som kan ha betydning for infeksjonsforløpet.

This project aims at understanding the interaction between infectious salmon anemia virus (ISAV), an orthomyxovirus infecting salmon, and red blood cells (RBCs). Combining pathology, virology, cell biology, and immunology in an interdisciplinary approach that also includes transcriptional profiling, the project will address mechanisms of disease pathogenesis in infectious salmon anaemia (ISA). ISA is an economically important disease in farmed Atlantic salmon that appears as a disseminated, fatal infection of the cardiovascular system and results in haemorrhages, severe anaemia, and haemophagocytosis. Previously, we discovered large amounts of virus attaching to RBCs during ISAV infection, and we believe this interaction is significant for disease pathogenesis. Surprisingly, the scientific literature is in essence devoid of considerations of virus-RBC interaction as a mechanism for disease pathogenesis of haemagglutinating viruses. Thus, the results obtained from this project could also be of significance for the pathogenesis of diseases caused by other haemagglutinating viruses. Originally, the project was designed to fund one Ph.D. student in addition to part time scientists, a part time technician and running costs. The project is well defined within the research environment at the Norwegian Veterinary Institute and meets the strategic research priorities set by the institute. The revised project will be run by Dr. Johanna Hol Fosse with mentoring from Dr. Falk, and in addition to her salary fund a 2-year post-doc position, running costs, and a part-time technician.