Tilbake til søkeresultatene

HAVBRUK2-Stort program for havbruksforskning

Development of tools for assessment of the immune competence of Atlantic salmon smolts and growers

Alternativ tittel: Utvikling av verktøy for vurdering av immun kompetansen til laksesmolt og laks i tilvekst

Tildelt: kr 8,2 mill.

Prosjektnummer:

267644

Søknadstype:

Prosjektperiode:

2017 - 2021

Samarbeidsland:

Oppdrettsnæringens suksess er avhengig av en smolt av høy kvalitet. Dramatiske endringer i laksens fysiologi, tilpasninger til nytt miljø, stress fra transport og økt forekomst av patogener gjør fisken sårbar, spesielt de første månedene etter utsett i sjø. En rask utvikling av nye produksjonssystemer ? og protokoller, som resirkulerende akvakultursystemer (RAS), hindres av naturlige begrensninger i laksens biologi. Dette er derfor et sentralt tema i akvakulturforskningen. Våre tidligere funn av en massiv immunsuppresjon under smoltifiseringen viser behovet for en helhetlig analyse av laksens immunkompetanse (ImCom), som kan supplere dagens verktøy for vurdering av smolt kvalitet. For å muliggjøre dette har prosjektet tatt i bruk avanserte analytiske metoder. Multigen ekspresjonsassays (MGE) tetter gapet mellom konvensjonell qPCR av få gener og stor-skala transkriptomikk, og er en lovende teknologi for bruk i diagnostikken. Kule-baserte multiplexede immunassays ble utviklet for måling av sirkulerende antistoff, og sekvensering av immunoglobulin (Ig)M repertoaret ble tatt i bruk for å studere antistoff repertoar og trafikk av B-celler. Prosjektets hovedmål har vært å utvikle diagnostiske verktøy som kan anvendes av næringen i en helhetlig analyse av laksens immunkompetanse som smolt og i tilvekstfasen i relasjon til ulike produksjonssystemer. Laksens antistoff-respons etter vaksinasjon og etter smitte med salmonid alfavirus (SAV) ble studert ved NMBU. Smolt eksponert for to ulike lysregimer viste i starten store forskjeller i antistoff nivåer, mens disse forskjellene ble mer eller mindre utvisket hos vaksinert fisk etter smitte. In situ hybridisering viste økte mengder B celler i hjertet etter SAV smitte. En markant forflytning av B celler fra milt til infisert hjerte ble observert i vaksinert, men ikke kontroll fisk, og vaksinert individer viste redusert sykdomsbelastning på hjertet. Vi fant videre en tydelig økning av polyreaktive antistoffer i plasma etter vaksinasjon og infeksjon, med en høy grad av korrelasjon til nivå av vaksine spesifikke antistoffer. Disse studiene bidrar med ny kunnskap om mekanismene bak vaksineresponser hos laksefisk. Multiplex immunassays er etablert som et tids- og kostnadsbesparende alternativ for studier av humoral immunitet. Et MGE assay ble utviklet på Fluidigm plattformen basert på resultater fra en transkriptom database (>100 forsøk og >5000 microarrays) utviklet av Nofima. Utvalgte gener representerer ulike funksjonelle grupper og prosesser i immunsystemet som har vist sterke og konsekvente ekspresjonsendringer i ulike forsøk. En database ble utviklet for lagring, håndtering og analyse av MGE data. Den første versjonen av MGE inkluderte 92 immun -og stressgener og 4 referansegener, og ble testet på materiale fra 7 uavhengige prosjekter som inkluderte laksens produksjonssyklus fra start f?ring til etter flere måneder i sjø, og fra ulike anlegg og regioner i Norge. Tekniske utfordringer i assay-utviklingen inkluderte identifisering av vev for best diskriminering av gener og antall nødvendige gener for å oppnå en god diskriminering. Gjellevev ble valgt for videre analyser, fordi det er tilgjengelig for ikke-invasiv prøvetaking fra levende fisk og viser tydelige endringer i forsøk. Et referansesett inkluderte 650 gjelleprøver fra frisk laks. En tilfredsstillende diskriminering mellom vilkårlige grupper ble oppnådd ved bruk av 10 analyserte gener, og 48- gen formatet inkludert 2 referansegener viste seg å kunne brukes til alle relevante formål. Versjon 2 av MGE ble brukt til analyser av feltprøver. Et proof-of-concept eksperiment sammenlignet smolt med lav, intermediær (IM) og høy (HM) dødlighet (Pharmaq Analytic). Det var forventet forskjellige varianter av kompromittert immunitet i gruppene; immunsuppresjon, immunstimulering pga infeksjon og en ubalanse mellom genekspresjon (mange opp -og nedregulerte gener). To ulike scenarier ble observert. IM fisk viste en generell immunsuppresjon, mens all HM-fisken lå over terskelen for kvadratisk avvik for referansegenet. Lignende resultater ble oppnådd ved analyse av gener fra oppdrettslaks fra polare områder. Et mindre 24-gener MGE assay anbefales for diagnostikk av akutte sykdomsutbrudd eller avvik. To longitudinelle studier ble utført på laks produsert ved et tradisjonelt gjennomstrømnings anlegg (FT) og i et moderne RAS anlegg, ved bruk av analysemetoder utviklet i ImCom. MGE resultater viste en jevn økning av immungenekspresjon i begge kohorter etter utsett i sjø, med ubetydelig påvirkning av andre faktorer (lysregime, salinitet og smolt størrelse). Til tross for forskjeller i både genekspresjon og nivå av sirkulerende antistoffer mellom de to produksjonssystemene, ble disse forskjellene jevnet ut etter 4 måneder i sjø. Våre resultater indikerer at oppdrettslaks er tilstrekkelig robuste til å kunne håndtere endringer underveis i produksjonsforholdene. Jevnlig overvåkning er anbefalt.

The project developed methods for assessment of immune competence of Atlantic salmon smolts and growers that have been validated on field material and can be transferred to the industry. The toolbox includes multigene expression assays supplemented with database, computer program, and reference data set and antibodies assays. Field research showed high adaptability of Atlantic salmon to different aquaculture systems and production methods and indicated problems that require monitoring of the immune status. The project enhanced competence and strengthened the collaboration network between participants, results of high scientific interest were produced.

Despite steady growth and improvements of Atlantic salmon production over the last decades, infectious diseases and unacceptably high smolt mortality after seawater transfer are hampering further development. While methods for evaluation of salmon welfare and productive traits are available, the lack of integrative tools for assessment of immune competence is a significant hindrance for further progress and success of health management. The aim of this project is to refine the existing tools and develop novel methodology that can be integrated into a complete assay of immune competence of Atlantic salmon smolts and growers (ImCom). This will be achieved by utilizing cutting edge analytical techniques including multiplex gene expression assays, immunoglobulin mRNA sequencing and bead-based multiplex assays of vaccine-induced and natural antibodies. The participants will employ outcomes of their previous activities: data from transcriptome research of infectious diseases and inflammatory conditions, bioinformatic tools, analytic protocols and experimental models. Relevant aquaculture practices will be used as biological models for ImCom development: immune suppression during smoltification, high and low responses to vaccines and good and poor protection against bacterial and viral pathogens; quality standard of salmon smolts and growers will be defined and scores of immune status will be elaborated. ImCom will be further validated and improved on material from industrial experiments on smolt production from farms and in-land based containment systems. Research issues will be comparison of production protocols (water salinity, light regime, size at seawater transfer, spring and autumn smolts, vaccination regime) and the relationship between immune status, health and performance of salmon. The project will follow 3Rs principles, aiming at effective use of samples from previous and ongoing activities thus minimizing the need for novel trials with fish.

Publikasjoner hentet fra Cristin

Ingen publikasjoner funnet

Ingen publikasjoner funnet

Ingen publikasjoner funnet

Budsjettformål:

HAVBRUK2-Stort program for havbruksforskning