Rational vaccine design as an approach to protect against PMCV infection in salmon

Totivirus er virus som vanligvis infiserer protozoer og sopp og noen virveldyrarter. Laks er infisert med et virus kalt piscine myocarditis virus (PMCV), og dette viruset ligner på totivirus og har fått evnen til å spres mellom verter, en evne som mangler i de fleste totivirus. PMCV-infeksjon er en kronisk infeksjon hos laks og forårsaker en alvorlig hjertesykdom kalt kardiomyopatisyndrom (CMS) der hjerteveggen i forkammeret blir så skjør av skadene forårsaket av viruset at den kan sprekke når fisk utsettes for fysisk stress/håndtering. Målsetting med prosjektet er å teste ut prototypevaksiner mot PMCV infeksjon hos atlantisk laks basert på kunnskap om overflatestrukturen hos virus. Dette kan gi grunnlag for å utvikle vaksiner som er spesifikt rettet mot ulike strukturer på overflaten og som har betydning for en vellykket infeksjon og/eller de innledende faser av virusinfeksjonen. Det har så langt bydd på utfordringer å skaffe tilveie tilstrekkelig mengder med opprenset virus og av den grunn har vi brukt IPN virus som modell for strukturstudier av dobbelttrådet RNA virus. Studiene har vært vellykket og detaljert informasjon er skaffet tilveie som om overflatestrukturer hos IPNV som har komparativ interesse overfor andre dsRNA virus. En annen del av prosjektet har hatt fokus på utvikling av et hybdridvirus hvor deler av PMCV er uttrykt under replikasjon av VHS virus. Dette kan benyttes for å studere effekt av vaksinasjon og etterfølgende smitte, samt at hybridvirus vil testes som pseudovirus med fokus på å karakterisere nøytraliserende antistoffer etter smitte eller vaksinasjon. Så langt er det utviklet tre ulike varianter av hybridvirus som er under uttesting.

Totiviridae viruses infect protozoa and fungi while a handful of metazoan totivirus-like viruses infect vertebrates and invertebrates. Salmon piscine myocarditis virus (PMCV) is a totivirus-like viruses, and like dsRNA viruses, metazoan totivirus-like viruses have acquired capsid structures and/or bystander proteins that contribute to extracellular transmission and intra-particle genome transcription. PMCV is the causative agent of cardiomyopathy syndrome (CMS) of Atlantic salmon. PMCV has acquired a unique strategy to adapt to the metazoan host, including two fundamental functions different from the protozoan totiviruses, i.e., extracellular transmission and intra-particle genome transcription. Currently no prophylactic or treatment options exist for PMCV infection in salmon, and our hypothesis is that a better understanding of the PMCV structure will facilitate vaccine design. Further, can protection against infection and/or disease come from antibodies alone or is cell mediated immunity also required. Topological complementarity of the surface contours of the virus particle and the antibody variable domains decides if the antigen is recognized (WP1). Structure-based design relies on which specific sites on the surface protein to target, and we begin with identifying pathogen-specific antibodies with neutralizing properties (WP2). Peptide scanning using sera from survivors of infection will pinpoint domains important for binding, and with structure studies of virus particle and ORF3 protein, this will guide us towards optimal vaccine design. This will be used for recombinant protein design of ORF1 and ORF3 (WP3) encoded viral proteins, and tests for ability to protect against infection/pathology. Next, to explore involvement of cell mediated immunity, a vector vaccine approach is used (WP4) based on attenuated strain of VHS virus expressing ORF1 or ORF3 subdomains. Effects are assessed using immunisation and challenge followed by assessment of pathogenic events.