New advances in fish immunology: Characterization of a newly discovered lymphoid organ and its involvement in immune responses.

Akvakultur står for halvparten av all fisken som konsumeres av mennesker og har derfor en betydelig role i matforsyningssystemet vårt. Dessverre er denne industrien stadig truet av infeksjonssykdommer, noe som truer både bærekraft, dyreveldferd og matsikkerhet. Å finne vaksiner og terapeutiske løsninger på slike infeksjonssykdommer er av høy prioritet, men vår begrensede forståelse av immunforsvaret til fisken har ført til få gjennombrudd i praksis. Vi har nylig oppdaget et mandel-lignende lymfeorgan, kalt “Nemausean Lymfeorgan (NELO) i Sebrafisk og laks, i gjellehulen en struktur som fungerer som hovedinngangen for patogener og er involvert i mange sykdommer som påvirker opprettsfisk. NELO inneholder mange immunforsvarceller og viser involvering i immunrespons. Denne oppdagelsen foreslår at NELO spiller en viktig rolle i fiskens immunforsvar når den nedkjemper infeksjoner. Hovedmålet med dette prosjektet er å undersøke NELOs rolle i fiskens immunforsvar og utforske muligheter for utvikling av vaksiner i akvakultur. For å oppnå vårt mål vil vi først undersøke nøkkeltrekk ved NELO i den mye studerte Sebrafiske. For dette vil vi bruke avanserte bildeteknikker og teknologier som kan markere immunfunksjon på protein- og RNA-nivå. Vi vil deretter undersøke NELO i laks. I tillegg vil vi i samarbeid med internasjonale partnere studere NELOs innflytelse på immunovervåkning under infeksjoner og vaksiner. Resultatene av dette prosjektet vil utvide vår forståelse av fiskeimmunsystemet, bidra til å håndtere utfordringene med infeksjonssykdommer i akvakultur og på lang sikt gi nye innsikter inn i menneskers helse.

Aquaculture faces major challenges posed by infectious diseases. Despite the importance of these issues, our knowledge of fish immunology, which is a crucial defense against infections and the foundation of vaccination strategies, is surprisingly limited. This is especially true concerning the branchial cavity region, even though it represents a major portal of entry for pathogens. We recently used the well-developed zebrafish model to explore the lymphoid organization of the gills and their surrounding tissues. We recently discovered a new mucosal lymphoid organ interconnected with the gill immune network, which we named the Nemausean Lymphoid Organ (NELO). We found that NELO is composed of numerous immune cells (T cells, B cells, and antigen-presenting cells) embedded in a complex network of supporting cells. Whereas it lacks key markers of primary lymphoid organs, it displays several other features of secondary lymphoid organs. Interestingly, the NELO of Salmon shows the same 3D organization, interconnections with gills, and abundance of T cells as the zebrafish NELO. The aim of this project is to determine the function of NELO and its relevance for fish diseases and vaccines. We will use the zebrafish and salmon models in a comparative and cost-effective approach. First, we will precisely define key features such as its entire cell composition, and functions; for this we will combine high-resolution 3D multiplex immuno-histology (immunofluorescence microscopy / in situ hybridization), single-cell RNA sequencing, and functional assays. Major findings in zebrafish will be compared to the investigations in salmon. Then, with collaborators from a European consortium (NucNanoFish), we will inspect antigen-sampling and immune reactions from NELO upon exposure to different diseases and vaccine treatments. Collectively, our data will greatly enhance our understanding of the fish immune system and be important for the aquaculture industry.