Virulence motifs of piscine myocarditis virus causing CMS in Atlantic salmon

Piscine myocarditis virus (PMCV) er den første virusvarianten i sin familie som smitter virveldyr. Infeksjon forårsaker sykdommen kardiomyopati syndrom (CMS) hos atlantisk laks. I dag vet vi ikke når fisken blir smittet, men det er indikasjoner for at laksemolt blir utsatt for viruset etter overføring til sjøvann. Vi vet at det tar lang tid (måneder) for den infiserte fisken å vise kliniske tegn, dette fordi PMCV gir en kronisk infeksjon og fisken vil bære viruset i lengre perioder. Kliniske tegn på sykdom sees når fisken håndteres / fraktes / behandles mot lus osv., Og symptomene som syk fisk viser er brå død med få forutgående tegn til sykdom, typisk ved håndtering eller transport. Grupper av fisk som lider av CMS med uttalte hjerteforandringer dør av at hjerteveggen sprekker, noe som fører til blødninger til hjertesekken. Viruset deler likhet i genomet med virus som infiserer sopp, parasitter, insekter og reker, og nylig har et lignende virus blitt funnet også i andre fiskearter, både i ferskvann og sjøvann. Virus fra denne gruppen som infiserer fisk har et særegent gen som koder for et enda mer underlig protein som kan ødelegge fiskeceller i løpet av få dager når de produseres/uttrykkes i laboratoriet. Viruset kan ikke dyrkes på laboratoriet, og i denne studien vil vi teste mange forskjellige cellelinjer, inkludert celler som vi har endret slik at de ikke reagerer på virusinfeksjon ved å bruke CRISPR / cas9-metoder. Dette kan gi økte muligheter for å få dyrke virus i laboratoriet. Vi vil også benytte metoder der vi tar hele virusgenomet, legger dette inn i et plasmid og leverer dette til frisk laks med det mål å få viruset til å formere seg i målorganer. Dette kan gi muligheter for mer detaljerte studier av infeksjonsmekanismer og samtidig gi mulighet for utvikling av en vaksine. Vi vil også gjennomføre studier hvor virus fra feltutbrudd sekvenseres i forbindelse med sykdomsutbrudd med høy og lav dødelighet, med hensikt å påvise sammenhenger med genetiske fingeravtrykk hos virus og dødelighet ved sykdomsutbrudd.

Piscine myocarditis virus (PMCV) is the first member of the Totiviridae family shown to infect a vertebrate host. It is the causative agent of cardiomyopathy syndrome (CMS) of Atlantic salmon. The sequence of events during an infection is not well understood, indications are that primary replication occurs in headkidney and spleen, while the cardiomyocyte is infected at later stage. Infection persists and fish will carry the virus for extended periods. The atrium and the spongious part of the heart ventricle take a hard hit from the infection resulting in necrosis and severe inflammatory changes. PMCV differs from other members of Totiviridae family in the sense that its genome has a 3rd open reading frame (ORF3) that encodes a protein that has acute cytotoxic effects when expressed in vitro in fish cell lines. ORF3 sequences obtained from clinical cases of CMS show variation and we have found that certain variants of the ORF3 protein are non-toxic when expressed in vitro. We will use this information to design full length constructs encoding the entire genome and inject plasmids into parr and postsmolt of salmon, and follow the development of virus replication and formation of progeny over periods of 30 weeks. The need for long term studies come from cohabitation studies in fingerlings/parr showing that 24 weeks are needed for an infection to be established. For in vitro culture, cell lines will be gene edited using CRISPR/Cas9 methods and sensors and effectors of the antiviral genes will be knocked out, i.e. TLR3, PKR, and downstream genes like STAT1/2 or Mx. Edited cell lines will be infected with material from clinical cases of CMS and also from the challenge experiment described. Finally, lab scale studies will be validated through field screening and sequencing of virus strains associated with high and low mortality outbreaks of disease, to possibly link controlled studies with real life situations.