I dette prosjektet har målet vært å «finslipe» avlsarbeidet AquaGen driver på virusresistens, ved å ta i bruk nye og enda mer presise metoder innen genomikk/molekylærgenetikk. Vi skal bruke disse metodene til å ta tak i noen nye problemer som har oppstått i næringen de siste årene eller som kan bli problemer i fremtiden.
I den første arbeidspakken skulle vi se på om resistens mot laksepox er genetisk betinget, og om vi kan avle laksen til å bli mer resistent mot denne sykdommen. Vi hadde fra før samlet data fra tre ulike utbrudd av laksepox, hvorav ett skjedde i en fiskegruppe tilhørende AquaGens avlskjerne og to skjedde hos noen av AquaGens kunder. Resultatene tydet på at vi hadde avdekket et område på genomet (en QTL) som har en konsistent effekt på laksepox. I prosjektet har vi opparbeidet ytterligere ett datasett, og vi har gått samtlige datasett grundig i sømmene. Dessverre ble ikke nevnte QTL validert i det fjerde datasettet, og vi oppdaget også en feil i et av de tidligere datasettene. Følgelig ble resultatet på denne arbeidspakken at det ikke finnes en QTL med stor effekt på resistens mot laksepox, snarere er den genetiske kontrollen av egenskapen styrt av et stort antall gener spredt utover genomet til fisken. Arvegraden til resistensen ble estimert til 0.35, hvilket betyr at omtrent en tredjedel av variasjonen i resistens er arvelig. Det er derfor mulig å selektere for økt resistens, men det finnes ingen «enkel løsning» i form av en QTL med stor effekt. For tiden er interessen for resistens mot pox-virus begrenset blant AquaGen’s kunder. Satsingen på resistens mot pox-virus ligger derfor på is inntil videre.
I arbeidspakke nummer to så vi på resistens mot IPN. Ny forskning har nemlig vist at det finnes varianter av viruset som virker på en annen måte enn den varianten som er mest utbredt. I prosjektet har vi gjennomført smittetester mot både 1) et nytt isolat av viruset som man mistenker ikke lar seg påvirke av den kjente IPN-QTLen og 2) et gammelt isolat som man vet påvirkes av IPN-QTLen. Slike tester ble kjørt både i 2021 og i 2022. Resultatene viste tydelig at QTLen ikke virker på den nye varianten av viruset, også i AquaGen sin laksestamme. Vi testet også to nye isolater i smittetest, med det formål å undersøke om isolatene er «QTL-sensitive» eller ikke. Dessverre fikk vi lav dødelighet i den smittetesten, slik at vi ikke kunne konkludere. Derimot utviklet vi også en «ex vivo» test, hvor snitt av leverceller ble holdt levende og testet for IPN-resistens i cellemedium. Denne testen lyktes i å vise at QTLen ikke virker på det ene nye isolatet (det andre nye isolatet var ikke med i testen). Testen er relativt enkel og billig i bruk og kan erstatte dyre smittester hvor man må avlive store antall fisk.
I den siste arbeidspakken ønsket vi nemlig å finne ut om genredigering (CRISPR-Cas9) kan brukes til å finne gener i laksen som er nødvendige for at et virus skal kunne infisere celler i laksen. Hvis vi finner slike gener og fremtidig lovgiving skulle tillate det, vil vi kunne gjøre laksen mer resistent ved å «slå ut» disse genene ved hjelp av CRISPR. I denne arbeidspakken brukte vi en metodikk som er utviklet og brukt i pattedyr: Genome-Scale CRISPR-Cas9 Knockout (GeCKO) screen. I et GeCKO-screen slår man ut samtlige gener i en cellekultur fra den aktuelle organismen, men på en slik måte at kun ett gen blir slått ut i hver enkeltcelle. Etter at genene er slått ut infiserer man cellekulturen med virus. Metoden kan brukes til å identifisere gener som er essensielle for virusinfeksjon, fordi kun de cellene som har fått slått ut slike gener vil overleve. Vi har møtt på svært mange hindringer underveis, hvorav de fleste er relatert til at metoden er utviklet for pattedyr og ikke for fisk. Vi har derfor måttet modifisere svært mange av metodens enkeltsteg. Hovedproblemet har vært å få CRISPR-maskineriet inn i laksecellene på en reproduserbar måte, samt å få det til å utføre den «foreskrevne» genredigeringen. Vi har klart å løse de fleste av disse problemene, men ikke å komme helt i mål i løpet av prosjektets levetid. Denne arbeidspakken videreføres i et nytt prosjekt, PetriFISH, og vi ligger an til å klare å fullføre GeCKO-screenet i løpet av 2026.
Contrary to expectations, the project did not yield finished new projects, because the scientific challenges were larger than anticipated. However, many of the results are being built upon in ongoing follow-up projects. Thus, finalised products or prototypes will emerge from these projects.
Scientific papers, encompassing projects results, are being worked on.
This project will address three topics related to the Atlantic salmon's resistance to viral diseases, aiming at making the salmon more resistant to viruses. The project will use technologies connected with Precision Breeding; selecting the animals based on a detailed understanding of how genes work and interact. The topics are:
1. Resistance to POX virus: Salmon gill poxvirus (SGP), is an emerging pathogen in Atlantic salmon aquaculture. A pilot study has indicated that resistance is influenced by genetics and that there are intriguing correlations between resistance to poxvirus and resistance to pancreas disease (PD) and heart- and skeletal muscle inflammation (HSMI). The project aims to lay the foundations for marker-assisted- or genomic selection for resistance to SGPV, and to describe and understand these correlations in detail.
2. Resistance to IPN: Marker-assisted selection for IPN resistance, utilizing a major QTL for IPN resistance, has lead to a marked decrease in the number of IPN outbreaks. However, a newly discovered isolate of the virus has been reported to sidestep the QTL. We want to investigate whether this finding also applies to AquaGen’s production of “IPN eggs”, and (if so) to understand the biology underlying these results and make sure that AquaGen’s IPN product covers resistance to all strains of the virus.
3. Gene editing to promote viral resistance: Genome-Scale CRISPR-Cas9 Knockout (GeCKO) screening can be used to identify salmon genes necessary for viral infection. We want to use GeCKO to identify genes necessary for infection by the newly discovered IPN isolates and additionally, by the more well-known isolates. This work package will add to add to our understanding of the relationship between virus isolate and host genetics. The work package will also provide tools and competence which could be applied if gene editing should become a more broadly applied tool it the future.
In December 2022 we applied for a one-year extension of the project. In the added year (2024) the project will focus on these tasks:
1. Workpackage H3: GeCKO-screening with other viruses. The GeCKO-screening procedure is, to some extent, the same irrespective of target virus. Other parts of the procedure is unique to each virus. We have now solved some of the biggest technical challenges of the method, and we are keen to exploit this advantagous position by performing GeCKO-screening for another salmon virus, namely the Infectious Salmon Anemia (ISA) virus.
2. Workpackage H1: We have lots of interesting results on the viruses CMS, HSMI, and PD. We would like to extend our research into genetic architecture to those viruses as well, focusing in particular on whole-genome sequencing.
