Novel vaccines against tenacibaculosis and mouth rot.

Dette samarbeidsprosjektet mellom Benchmark Animal Health Norway AS og Cermaq Group AS hadde som mål å utvikle en sikker og effektiv vaksine mot tenacibaculose og munnråte, som forårsakes av Tenacibaculum finnmarkense og Tenacibaculum maritimum hos atlantisk laks. Tenacibaculose og munnråte er en bekymring for lakseindustrien både når det gjelder fiskehelse og dyrevelferd, samt økonomiske tap på grunn av økt dødelighet, redusert kvalitet ved høsting og kostnader forbundet med bruk av antibiotika. De økonomiske tapene, dyrevelferd og bærekraftsproblematikken forbundet med disse sykdommene gjør at en kommersielt tilgjengelig vaksine vil være en viktig milepæl for laksenæringen i Norge og globalt. Dette prosjektet hadde som mål å adressere dette behovet. Flere tidligere prosjekter har evaluert vaksiner mot Tenacibaculum i laks, med liten suksess, og for øyeblikket eksisterer det ingen kommersielt tilgjengelig vaksine. Prosjektet evaluerte prototypevaksiner for sikkerhet og effekt hos laks etter smitte med T. maritimum, for å fastslå om en beskyttende vaksine kunne utvikles. Hvis vellykket, skulle disse vaksinene testes også testes i ett T. finnmarkense-smitteforsøk for å avgjøre om de valgte antigenene var kryssbeskyttende. BAH identifiserte kandidatvaksineantigener for evaluering, som ble produsert ved bruk av rekombinant teknologi. Prosjektet utforsket hvordan man ytterligere kunne optimalisere effekten og sikkerheten til antigenene ved å bruke forskjellige adjuvans- og vaksineplattformer for levering. Følgende resultater ble oppnådd; - En forbedret sikkerhetsprofil for et antigen brukt tidligere i et vaksineutviklingsprosjekt som hadde vist en dårlig sikkerhetsprofil, men demonstrert noe effekt. Sikkerhetstesting utført av Cermaq Group AS. - Utviklet et nytt målantigen for T. maritimum, uttrykt det in vitro, renset det og brukt det i en sikkerhets- og effekttest utført av Cermaq Group AS. Delvis konstruert et antibiotikafritt uttrykkssystem i E. coli ved bruk av RelE/RelB, toksin/anti-toksin promoter kontrollsystem. RelE-genet ble satt inn i T7 Express E. coli-genomet og RelB-genet innenfor pKD46-plasmidet i cytoplasmaet. Produksjonen av denne cellelinjen beviste at det hypotetiske toksin/anti-toksin-systemet var oppnåelig, men krever videre kloningstrinn for å erstatte RelB-pKD46-plasmidet med pET-proteinuttrykkingsvektoren som inneholder anti-toksinet RelB og vaksineantigenet. Bare celler som uttrykker vaksineantigenet og RelB anti-toksin fra pET-vektoren vil overleve under fermenteringsforhold, og eliminerer behovet for antibiotika. Effektivitetstesting av begge kandidatantigenene i vaksineformuleringer med forbedret sikkerhetsprofil (reduksjon i lesjonspoeng og god vekst hos vaksinert fisk) etter intraperitoneal vaksinering, resulterte i lav effekt i en T. maritimum smittemodell (ved samhold og ved nedsenkningsbaserte utfordringer). På grunn av lav effekt i smitteforsøk ble prosjektet stoppet før de endelige planlagte forsøkene med T. maritimum og T. finnmarkense. Dette ble avtalt med Cermaq Group AS for å redusere bruken av forsøksdyr. Selv om prosjektet delvis oppnådde målene om å produsere sikre intraperitoneale vaksiner formulert med Tenacibaculum antigen, viste vaksinene seg ikke å være effektive. Tidligere observert effekt i en annen adjuvansformulering var potensielt på grunn av uspesifikk immunrespons på den reaktive formuleringen.

BAH identified candidate vaccine antigens for evaluation, that were produced using recombinant technology. The project explored how to further optimise the efficacy and safety of the antigens by using different adjuvant and vaccine platforms for delivery. The following outcomes were achieved; 1) An improved safety profile for an antigen used previously in a vaccine development project that had shown a poor safety profile but demonstrated some efficacy. Safety testing performed by Cermaq Group AS. 2) Developed a new target antigen for T. maritimum, expressed it in vitro, purified it and used it in a safety and challenge efficacy test performed by Cermaq Group AS. 3) Partially engineered an antibiotic free expression system in E. coli using the RelE/RelB, toxin/anti-toxin promoter control system. The RelE gene was inserted into the T7 Express E. coli genome and the RelB gene within the pKD46 plasmid in the cytoplasm. Production of this cell line proved the hypothesised toxin/anti-toxin system was achievable, but requires further cloning steps to replace the RelB-pKD46 plasmid with the pET protein expression vector containing the anti-toxin RelB and the vaccine antigen of choice. Only cells expressing the vaccine antigen and RelB anti-toxin from the pET vector will survive during fermentation conditions, negating the requirement for antibiotics. 4) Efficacy testing of both candidate antigens in vaccine formulations with an improved safety profile (reductions in lesion scores and good fish growth) following intraperitoneal vaccination, resulted in low efficacy in a T. maritimum challenge model (by cohabitation and by immersion-based challenges). 5) Due to low efficacy against a valid challenge the project was stopped before the final planned challenges with T. maritimum and T. finnmarkense. This was agreed with Cermaq Group AS to reduce animal use. Although the project partially met the aims of producing safe intraperitoneal vaccines formulated with Tenacibaculum antigens, the vaccines proved not to be efficacious. Previously noted efficacy in a different adjuvant formulation was potentially due to non-specific immune response to the reactive formulation.

This project aims to develop a safe and efficacious vaccine against tenacibaculosis and mouthrot, attributed to Tenacibaculum finnmarkense and T. maritimum in Atlantic salmon. Tenacibaculosis and mouthrot are of concern to the industry in terms of both fish health and welfare issues, as well as significant economic losses due to increased mortality, reduced quality at harvest and growth, and cost associated with the use of antibiotic treatments. The project will evaluate prototype vaccines for safety and efficacy in salmon post-challenge with T. finnmarkense and T. maritimum, establishing if a cross-protective vaccine against two different Tenacibaculum spp. can be achieved. The project will explore how to further optimise the efficacy and safety of the antigens by using different adjuvant and vaccine platforms for delivery. The mucosal and systemic immune response of the salmon post-vaccination and challenge will also be studied to assess whether a correlate of protection can be established. This study will lay the foundation for the potential of a commercial vaccine against tenacibaculosis and mouthrot, both unmet needs of the industry in Norway and globally. A commercially viable vaccine would have a significant impact on the salmon farming industry helping to reduce antibiotic use even further and improving sustainability and fish welfare.