Virus entry and receptors in fish

En bærekraftig havbruksnæring er avhengig av at man kan forebygge og kontrollere infeksiøse sykdommer. Virussykdommer utgjør en betydelig trussel mot bærekraften i norsk lakseoppdrett og medfører økonomiske tap. God helse hos oppdrettsfisken bidrar til god dyrevelferd og er miljømessig gunstig, da det reduserer spredningen av patogene mikroorganismer til miljøet. For at et virus skal forårsake sykdom, må det trenge inn i vertens celler for å produsere nye virus som kan spre seg i verten. Identifisering av hvilke komponenter hos virus og cellen som er viktig for opptak, er sentral kunnskap for å forstå sykdommen og for målrettet forebygging. Hovedmålet med VERIFIcation-prosjektet er å identifisere bindingen og opptaksmekanismen som gjør at piscine orthoreovirus (PRV) tas opp i vertscellene til atlantisk laks. PRV er det mest utbredte viruset i oppdrettslaks i Norge, og er årsaken til den vanlig forekommende sykdommen hjerte- og skjelettmuskelbetennelse (HSMB). Det er for øyeblikket ingen kommersiell vaksine tilgjengelig mot denne sykdommen. Viruset lar seg ikke dyrke i kjente cellekulturer, og dette forhindrer oss fra å bruke flere av de klassiske strategiene for å studere infeksjonen og utvikle virusvaksiner. Vi har tidligere funnet at de røde blodcellene i laksen er viktige målceller for viruset PRV. I dette prosjektet ønsker vi å studere bindingen av PRV til de røde blodcellene og finne ut hvordan viruset kommer seg inn i disse cellene. I prosjektet har vi etablert en modell for å studere interaksjonen mellom virus og de røde blodcellene. Dette gir oss god kontroll på når bindingen skjer og lar oss studere opptak av virus i detalj. Modellen har gitt oss grunnleggende kunnskap om binding og opptak av PRV inn i de røde blodcellene. Dette bruker vi til å studere hvilke spesifikke faktorer hos viruset og hos cellen som er viktige. Prosjektet har klart å identifisere faktorer hos viruset som er sentrale i prosessen. Vi har videre etablert ulike metoder og verktøy for å lete etter gener og proteiner hos de røde blodcellene som er involvert. Fokus for videre arbeid er å forstå mekanismen for opptak i mer detalj og identifisere de spesifikke faktorene som er viktig i denne virus-vert-interaksjonen. Arbeidet i prosjektet fremskaffer sentral kunnskap om hvordan viruset gir sykdom som vil være viktig i arbeidet for forebygging og kontroll av viruset. Prosjektet er et samarbeid mellom SINTEF og NMBU, som besitter ekspertise innen fiskevirus og metoder som er avgjørende for å oppnå målene i prosjektet. Forskere ved University of Pittsburgh (Pennsylvania, USA) med lang erfaring innen lignende problemstillinger knyttet til humane virus med nær slektskap til PRV, fungerer som mentorer for prosjektet. Detaljert kunnskap om bindingen og opptaket av PRV er essensielt for å forstå sykdommen og kan bidra til å utvikle verdifulle verktøy for vaksineutvikling, og muligens også for selektiv avl. Dette kan føre til en reduksjon i forekomsten av PRV hos oppdrettslaks. Ved å dra nytte av ekspertisen innen human virologisk forskning for å fremme forskningen om bindingen og opptaket av fiskevirus, ønsker vi å etablere en grunnleggende verktøykasse for å studere sentrale nåværende og fremtidige virussykdommer i akvakultur.

Viral diseases pose a significant threat to the productivity and sustainability of aquaculture with over 400 viral disease outbreaks in Norwegian salmon aquaculture annually, causing substantial economical losses to the industry. Sustainable and environmentally responsible aquaculture will require better control and prevention of diseases, to improve fish health, and hinder spread of pathogenic viruses. A key event during infection is the entry of the virus into the host cell. Revealing the entry process and identification of the key cellular and viral components that interact is pivotal to establish targeted preventive efforts. The main aim of this project is to identify the cellular receptor used by Piscine orthoreovirus (PRV) to enter the host cell in Atlantic salmon. PRV is the most widespread virus in Atlantic salmon aquaculture, and the causative agent of heart and skeletal muscle inflammation – an important and widespread disease in farmed salmon. There are currently no vaccine available against PRV infection and development has been hampered by the lack of efficient propagation of PRV in cell culture, making void the classical strategies for viral vaccines and studies of infection. We recently determined that erythrocytes are the target cells of PRV in salmon, and succeeded with purification of PRV. Thus, it is now possible to study the virus cellular uptake, which will be done by two complementary approaches, namely proteome and genetic screening. Identification of the receptor for PRV will provide a valuable new target for vaccine development or selective breeding, that can ultimately lead to reducing the prevalence of this virus in Atlantic salmon aquaculture. By translating expertise built in the human virology sphere to advance receptor research on fish viruses we will create a fundamental toolbox to study the central present and future viral diseases in aquaculture.