Prosjektnummer
901564
Samspill mellom lakselus og laks (ModuLus)
Ny kunnskap om samspillet mellom lakselus som parasitt, og laks som vert
• Hele 15 spyttkjertelgen er nå identifisert og karakterisert i lakselus, der flere ser ut til å være
viktig i vert-parasitt-interaksjonen ved å indirekte eller direkte modulere immunresponser.
• En rekke aktuelle vaksinekandidater, spesielt da fra lakselus, men også for skottelus er dermed identifisert.
• Ny kunnskap om den første etableringsfasen til både skottelus og lakselus vil gjøre at fremtidig forskning på disse to artenes vert-parasitt-interaksjon kan bli utført med større nøyaktighet og uten utviklingsrelaterte artefakter.
• En rekke aktuelle vaksinekandidater, spesielt da fra lakselus, men også for skottelus er dermed identifisert.
• Ny kunnskap om den første etableringsfasen til både skottelus og lakselus vil gjøre at fremtidig forskning på disse to artenes vert-parasitt-interaksjon kan bli utført med større nøyaktighet og uten utviklingsrelaterte artefakter.
Sammendrag av resultater fra prosjektets faglige sluttrapport (English summary further below)
Å dempe immunresponser er essensielt for at lakselusen skal greie å etablere seg på en laks, og dette gjør den ved å sekrere substanser ned på laksens hud fra eksokrine kjertler – kjertler med en utførselskanal. I dette prosjektet har man forsket på slike immunmodulerende substanser for å frembringe ny kunnskap om lakselusens vert-parasitt-interaksjon og slik kunne skape innovasjon innen nye immunbaserte bekjempelsesstrategier. Man har fokusert på en kjerteltype, spyttkjertelen, da denne sekrerer substanser på lakselusens mandibeltenner som lusen bruker for å introdusere laksehud inn i munnen. Lakselusens spytt var derfor trodd å bli avsatt direkte ned i såret, og i dette prosjektet har en greid å vise at dette sekretet faktisk blir avsatt på laksens hud.
I alt 15 proteiner som med høy sannsynlighet er en del av dette sekretet ble også identifisert. Både in vivo-studier der man har nedregulert uttrykket av disse proteinene i lusen (KD-lus) og analysert hvordan dette endret immunresponsen til laksen, samt in vitro-studier der primære leukocytter eller blod har blitt behandlet med rekombinante spyttkjertelproteiner har blitt gjort for å få indikasjoner på deres funksjon.
Med dette arbeidet har en funnet at lakselusen sekrerer proteiner som indirekte eller direkte demper inflammasjon, et protein som dreper immunceller, enzymer som muligens er anti-mikrobielle og da indirekte demper immunresponser i sårflaten samt et protein som ser ut til å inhibere blodkoagulering. Disse proteinene er uttrykt allerede før lakselusen er infektiv, og understreker viktigheten av proteinene under den første etableringsfasen til lakselusen.
Man har også gjort komparative studier der en har sammenlignet lakselusens vert-parasitt-interaksjon med skottelusens, da denne i motsetning til lakselus er en generalist som infiserer mange fiskearter og i enkelte stadier irriterer laksen betydelig mere. Skottelusen viste seg å ha de samme kjerteltypene som lakselus, og skottelusens spyttkjertel sekrerer mange av de samme proteinene som lakselusen, men også egne proteiner ble funnet for begge artene. Det så også ut til at skottelusens evne til å dempe laksens immunrespons var overlegen lakselusens, og er muligens en evolusjonær tilpasning til det å være en generalist som kan infisere og modulere immunresponsen til en rekke fiskearter.
Begge artene så imidlertid ikke ut til å ha et spyttkjertelprotein som kan ansees som en nøkkelfaktor, og i den videre utviklingen av immunbaserte behandlingsmetoder som vaksiner er dette et verdifullt resultat å ta med seg videre.
Summary of results from the project’s final reporting
Dampening immune responses is essential to enable the salmon louse to establish on a salmonid host, and this is done by secreting substances onto the salmon's skin from exocrine glands that are glands with ducts. In ModuLus, an investigation was conducted on these immunomodulating substances in order to generate new knowledge about the salmon louse's host-parasite interaction to create innovation within new immune-based treatment strategies. The primary focus was on one gland type, the salivary gland, as they secrete substances onto the salmon louse mandibel teeth which the louse uses to introduce host skin into the mouth. It was previously believed that the salmon louse's saliva was directly deposited into the skin wound, but research in ModuLus has confirmed that this secretion is indeed placed on the salmon's skin.
Furthermore, a total of 15 proteins that are likely to be part of this secretion were also identified. Both in vivo studies involving the downregulation of protein expression in the lice (KD lice) and the analysis of how this affected the salmon's immune response, as well as in vitro studies in which primary leukocytes or blood were exposed to recombinant salivary gland proteins, were conducted to elucidate their functions.
This research revealed that the salmon louse secretes proteins with the ability to indirectly or directly suppress inflammation, a protein that can eliminate immune cells, enzymes with potential antimicrobial properties, thus indirectly reducing immune responses in the wound, and a protein that can inhibit blood coagulation. These proteins are expressed even before the salmon louse is infective and emphasize the importance of the proteins during the first establishment phase of the lice.
Comparative studies were also carried out to compare the host-parasite interaction of the salmon louse with that of Caligus elongatus, as C. elongatus, in contrast to the salmon louse, is a generalist that infects many fish species and induce more irritation in Atlantic salmon upon infestation. The C. elongatus was found to have the same gland types as the salmon louse, and also the salivary gland secretes contain many of the same proteins. Separate proteins were, however, found for both species. It also appeared that the C. elongatus’s ability to suppress the salmon's immune response was superior to that of the salmon louse and is possibly an evolutionary adaptation to being a generalist that can infect and modulate the immune response of a variety of fish species.
However, both species did not appear to have a salivary gland protein that could be considered a key factor, and in the further development of immune-based treatment methods such as vaccines, this is a valuable result to take forward.
Å dempe immunresponser er essensielt for at lakselusen skal greie å etablere seg på en laks, og dette gjør den ved å sekrere substanser ned på laksens hud fra eksokrine kjertler – kjertler med en utførselskanal. I dette prosjektet har man forsket på slike immunmodulerende substanser for å frembringe ny kunnskap om lakselusens vert-parasitt-interaksjon og slik kunne skape innovasjon innen nye immunbaserte bekjempelsesstrategier. Man har fokusert på en kjerteltype, spyttkjertelen, da denne sekrerer substanser på lakselusens mandibeltenner som lusen bruker for å introdusere laksehud inn i munnen. Lakselusens spytt var derfor trodd å bli avsatt direkte ned i såret, og i dette prosjektet har en greid å vise at dette sekretet faktisk blir avsatt på laksens hud.
I alt 15 proteiner som med høy sannsynlighet er en del av dette sekretet ble også identifisert. Både in vivo-studier der man har nedregulert uttrykket av disse proteinene i lusen (KD-lus) og analysert hvordan dette endret immunresponsen til laksen, samt in vitro-studier der primære leukocytter eller blod har blitt behandlet med rekombinante spyttkjertelproteiner har blitt gjort for å få indikasjoner på deres funksjon.
Med dette arbeidet har en funnet at lakselusen sekrerer proteiner som indirekte eller direkte demper inflammasjon, et protein som dreper immunceller, enzymer som muligens er anti-mikrobielle og da indirekte demper immunresponser i sårflaten samt et protein som ser ut til å inhibere blodkoagulering. Disse proteinene er uttrykt allerede før lakselusen er infektiv, og understreker viktigheten av proteinene under den første etableringsfasen til lakselusen.
Man har også gjort komparative studier der en har sammenlignet lakselusens vert-parasitt-interaksjon med skottelusens, da denne i motsetning til lakselus er en generalist som infiserer mange fiskearter og i enkelte stadier irriterer laksen betydelig mere. Skottelusen viste seg å ha de samme kjerteltypene som lakselus, og skottelusens spyttkjertel sekrerer mange av de samme proteinene som lakselusen, men også egne proteiner ble funnet for begge artene. Det så også ut til at skottelusens evne til å dempe laksens immunrespons var overlegen lakselusens, og er muligens en evolusjonær tilpasning til det å være en generalist som kan infisere og modulere immunresponsen til en rekke fiskearter.
Begge artene så imidlertid ikke ut til å ha et spyttkjertelprotein som kan ansees som en nøkkelfaktor, og i den videre utviklingen av immunbaserte behandlingsmetoder som vaksiner er dette et verdifullt resultat å ta med seg videre.
| Results achieved |
Dampening immune responses is essential to enable the salmon louse to establish on a salmonid host, and this is done by secreting substances onto the salmon's skin from exocrine glands that are glands with ducts. In ModuLus, an investigation was conducted on these immunomodulating substances in order to generate new knowledge about the salmon louse's host-parasite interaction to create innovation within new immune-based treatment strategies. The primary focus was on one gland type, the salivary gland, as they secrete substances onto the salmon louse mandibel teeth which the louse uses to introduce host skin into the mouth. It was previously believed that the salmon louse's saliva was directly deposited into the skin wound, but research in ModuLus has confirmed that this secretion is indeed placed on the salmon's skin.
Furthermore, a total of 15 proteins that are likely to be part of this secretion were also identified. Both in vivo studies involving the downregulation of protein expression in the lice (KD lice) and the analysis of how this affected the salmon's immune response, as well as in vitro studies in which primary leukocytes or blood were exposed to recombinant salivary gland proteins, were conducted to elucidate their functions.
This research revealed that the salmon louse secretes proteins with the ability to indirectly or directly suppress inflammation, a protein that can eliminate immune cells, enzymes with potential antimicrobial properties, thus indirectly reducing immune responses in the wound, and a protein that can inhibit blood coagulation. These proteins are expressed even before the salmon louse is infective and emphasize the importance of the proteins during the first establishment phase of the lice.
Comparative studies were also carried out to compare the host-parasite interaction of the salmon louse with that of Caligus elongatus, as C. elongatus, in contrast to the salmon louse, is a generalist that infects many fish species and induce more irritation in Atlantic salmon upon infestation. The C. elongatus was found to have the same gland types as the salmon louse, and also the salivary gland secretes contain many of the same proteins. Separate proteins were, however, found for both species. It also appeared that the C. elongatus’s ability to suppress the salmon's immune response was superior to that of the salmon louse and is possibly an evolutionary adaptation to being a generalist that can infect and modulate the immune response of a variety of fish species.
However, both species did not appear to have a salivary gland protein that could be considered a key factor, and in the further development of immune-based treatment methods such as vaccines, this is a valuable result to take forward.
Prosjektet vil ikke gi direkte næringsnytte på kort sikt, men det er etablert ny kunnskap om den første etableringsfasen til både skottelus og lakselus som vil gjøre at fremtidig forskning på disse to artenes vert-parasitt-interaksjon kan bli utført med større nøyaktighet. Dette er kunnskap som kan være med på å finne veien frem til en vaksine eller lignende, eller benyttes for å finne fôrkomponenter eller andre tiltak som reduserer utfordringen med lakse- og skottelus. Hovedeffekten av dette kan være at det blir mindre behov for å håndtere fisken for å fjerne lus, noe som vil være viktig for å sikre god fiskevelferd.
-
Populærformidling: Skottelusen – en kilde til viktig kunnskap, men også en mulig fremtidig trussel
NFExpert nr. 1-2020. Av Aina-Cathrine Øvergård (SLRC, Institutt for Biovitenskap, Universitetet i Bergen (UiB)) og Lars Are Hamre (SLRC, Institutt for Biovitenskap, UiB).
-
Sluttrapport: ModuLus: Samspill mellom lakselus og laks
Universitetet i Bergen (UiB). 9. oktober 2023. Av Aina-Cathrine Øvergård og Lars Are Hamre.
For å verne om de ville bestandene av laksefisk, har myndighetene fastsatt grenser for hva som er lovlig smittebelastning med lakselus i oppdrett av atlantisk laks og regnbueørret. Å holde seg under denne grensen er i dag hovedutfordringen til laksenæringen, og utgjør en begrensende faktor for videre vekst. Dette grunnet en høy forekomst av resistens mot legemidler til avlusing, samt en økt motstand mot bruk av disse avlusningsmidlene. Begrensingene i anvendelsen av medisinsk avlusing har dermed ført til økt bruk av mekaniske avlusningsmetoder, rensefisk og installasjoner som skal hindre lusepåslag. Mange har hatt suksess ved å anvende én eller flere av disse tiltakene, men det er imidlertid en del problemer knyttet til bruken av disse. Her kan nevnes økt stress og dødelighet ved trengning av laksen under mekaniske behandlinger samt etiske betenkeligheter ved bruk av rensefisk. Det er dermed et stort behov for nye og bedre tiltak mot lakselus som treffsikre vaksiner, funksjonelt fôr som styrker laksens immunforsvar og utvikling av resistent laks gjennom avl eller genteknologiske metoder som CRISPR.
For å skape innovasjon innen slike bekjempelsesstrategier, er det imidlertid viktig å øke vår grunnleggende forståelse av vert–parasitt-interaksjonen i samspillet mellom laks og lakselus. Det er mye som tyder på at laks har en iboende resistensmekanisme mot lakselus, men at denne blir dempet/modulert av kjertelsekret fra lakselusen. Ved å identifisere disse immunmodulatoriske faktorene, og få kunnskap om deres virkningsmekanisme, kan man bane vei for nye og effektive metoder for å håndtere lakselusproblemet.
Arbeidet i ModuLus bygger på kunnskap som er etablert i Sea Lice Research Centre (SLRC), Senter for forskningsdrevet innovasjon (SFI) 2012–2019.
For å skape innovasjon innen slike bekjempelsesstrategier, er det imidlertid viktig å øke vår grunnleggende forståelse av vert–parasitt-interaksjonen i samspillet mellom laks og lakselus. Det er mye som tyder på at laks har en iboende resistensmekanisme mot lakselus, men at denne blir dempet/modulert av kjertelsekret fra lakselusen. Ved å identifisere disse immunmodulatoriske faktorene, og få kunnskap om deres virkningsmekanisme, kan man bane vei for nye og effektive metoder for å håndtere lakselusproblemet.
Arbeidet i ModuLus bygger på kunnskap som er etablert i Sea Lice Research Centre (SLRC), Senter for forskningsdrevet innovasjon (SFI) 2012–2019.
Hovedmål
Å øke forståelsen av samspillet mellom lakselus som parasitt, og laks som vert (parasitt–vert-interaksjonen). Målene blir arbeidet med under tre hovedområder:
Delmål
Lakselusens eksokrine kjertler
• Å identifisere og karakterisere proteiner som er viktig i lakselus-laks interaksjonen.
• Å kartlegge gener hos laks som blir regulert av lakselusens spyttkjertelproteiner.
• Å forsøke å identifisere hvilke immunceller lakselusens kjertelproteiner modulerer.
• Å påvise hva som aktiverer produksjonen av lakselusens spytt.
Sammenligning av laksespesialisten (lakselusen) med generalisten (skottelus)
• Å identifisere parasittære vertstilpasningsstrategier hos lakselus ved å sammenligne lakselusens eksokrine kjertler og deres sekreter med skottelusens.
• Å avklare hvorvidt lakselus gjør laksen mer mottagelig for skottelus.
Nedbrytning av laksens immunkomponenter i lakselusens tarm
• Å utrede hvor lenge immunkomponenter og immunceller i laksens blod er funkjsjonelle i lusens tarm.
• Å identifisere den optimale type vaksinekandidat i lusens tarm; strukturelle eller funksjonelle.
Å øke forståelsen av samspillet mellom lakselus som parasitt, og laks som vert (parasitt–vert-interaksjonen). Målene blir arbeidet med under tre hovedområder:
Delmål
Lakselusens eksokrine kjertler
• Å identifisere og karakterisere proteiner som er viktig i lakselus-laks interaksjonen.
• Å kartlegge gener hos laks som blir regulert av lakselusens spyttkjertelproteiner.
• Å forsøke å identifisere hvilke immunceller lakselusens kjertelproteiner modulerer.
• Å påvise hva som aktiverer produksjonen av lakselusens spytt.
Sammenligning av laksespesialisten (lakselusen) med generalisten (skottelus)
• Å identifisere parasittære vertstilpasningsstrategier hos lakselus ved å sammenligne lakselusens eksokrine kjertler og deres sekreter med skottelusens.
• Å avklare hvorvidt lakselus gjør laksen mer mottagelig for skottelus.
Nedbrytning av laksens immunkomponenter i lakselusens tarm
• Å utrede hvor lenge immunkomponenter og immunceller i laksens blod er funkjsjonelle i lusens tarm.
• Å identifisere den optimale type vaksinekandidat i lusens tarm; strukturelle eller funksjonelle.
Prosjektet vil gi grunnleggende kunnskap om samspillet mellom lakselus og laks (parasitt–vert-interaksjonen), og dermed bidra til å legge grunnlag for utvikling av nye bekjempelsesmetoder. Prosjektet kan frembringe nye, lovende vaksinekandidater, samt identifisere hvilke egenskaper virkestoffer i funksjonelt fôr må inneha. Utvikling av en luseresistent laks er teknologisk mulig (CRISPR), og vil kunne være avgjørende i kampen mot lus. En forutsetning for å lage en resistent laks er å identifisere hvilke egenskaper/faktorer hos verten som må endres for at fisken skal bli resistent.
Prosjektet vil anvende skottelusen i komparative studier for å øke forståelsen av laks–lakselus-interaksjonen, men indirekte vil skottelusens egen strategi for å parasittere laksen også bli belyst. Slik kunnskap vil kunne bidra til å avdekke skottelusvaksinekandidater, i tillegg til potensielt å identifisere kandidater felles for begge luseartene. Nye bekjempelsesmetoder for skottelus vil dessuten kunne minke bruken av lusemiddelet Slice.
Prosjektet vil anvende skottelusen i komparative studier for å øke forståelsen av laks–lakselus-interaksjonen, men indirekte vil skottelusens egen strategi for å parasittere laksen også bli belyst. Slik kunnskap vil kunne bidra til å avdekke skottelusvaksinekandidater, i tillegg til potensielt å identifisere kandidater felles for begge luseartene. Nye bekjempelsesmetoder for skottelus vil dessuten kunne minke bruken av lusemiddelet Slice.
Prosjektet er inndelt i tre arbeidspakker (AP-er) med hver sine delmål, som alle har fokus på samspillet mellom lakselus og vert. Det vil benyttes metoder som RNA-sekvensering (RNAsec), RNA-interferens (RNAi) og cellesortering og mange andre metoder, avhengig av funn og behov som fremkommer underveis.
AP1: Lakselusens eksokrine kjertler
Her er det et mål å identifisere og karakterisere proteiner som er viktig i lakselus–laks-interaksjonen, kartlegge gener hos laks som blir regulert av lakselusens spyttkjertelproteiner og forsøke å identifisere hvilke immunceller lakselusens kjertelproteiner modulerer. Man vil også ta sikte på å påvise hva som aktiverer produksjonen av lakselusens spytt.
AP2: Sammenligning av lakse-spesialisten (lakselusen) med generalisten (skottelus)
Her vil man forsøke å identifisere parasittære vertstilpasningsstrategier hos lakselus ved å sammenligne lakselusens eksokrine kjertler og deres sekreter med skottelusens, samt avklare hvorvidt lakselus gjør laksen mer mottagelig for skottelus.
AP3: Nedbrytning av laksens immunkomponenter i lakselusens tarm.
Det vil utredes hvor lenge immunkomponenter og immunceller i laksens blod er funksjonelle i lusens tarm, for så å kunne identifisere den optimale type vaksinekandidat i lusens tarm; strukturelle eller funksjonelle.
Prosjektorganisering
Prosjektet vil hovedsakelig bli gjennomført ved Universitetet i Bergen. Ansvarlig organisasjon for prosjektet vil være forskergruppen SLRC ved Institutt for biovitenskap (BIO), Universitetet i Bergen (UiB). Det vil være tett samarbeid med forskningsgruppen Fiskeimmunologi ved BIO samt Institutt for informatikk ved UiB. I tillegg til UiB vil NORCE og Københavns Universitet (DK) være involvert.
Det er også etablert en forskningsreferansegruppe til prosjektet ved UiB i samarbeid med Havforskningsinstituttet sitt prosjekt “Effekter av infestasjonsparametere på interaksjonen mellom laks og lakselus (INFEST)” (FHF-901565).
AP1: Lakselusens eksokrine kjertler
Her er det et mål å identifisere og karakterisere proteiner som er viktig i lakselus–laks-interaksjonen, kartlegge gener hos laks som blir regulert av lakselusens spyttkjertelproteiner og forsøke å identifisere hvilke immunceller lakselusens kjertelproteiner modulerer. Man vil også ta sikte på å påvise hva som aktiverer produksjonen av lakselusens spytt.
AP2: Sammenligning av lakse-spesialisten (lakselusen) med generalisten (skottelus)
Her vil man forsøke å identifisere parasittære vertstilpasningsstrategier hos lakselus ved å sammenligne lakselusens eksokrine kjertler og deres sekreter med skottelusens, samt avklare hvorvidt lakselus gjør laksen mer mottagelig for skottelus.
AP3: Nedbrytning av laksens immunkomponenter i lakselusens tarm.
Det vil utredes hvor lenge immunkomponenter og immunceller i laksens blod er funksjonelle i lusens tarm, for så å kunne identifisere den optimale type vaksinekandidat i lusens tarm; strukturelle eller funksjonelle.
Prosjektorganisering
Prosjektet vil hovedsakelig bli gjennomført ved Universitetet i Bergen. Ansvarlig organisasjon for prosjektet vil være forskergruppen SLRC ved Institutt for biovitenskap (BIO), Universitetet i Bergen (UiB). Det vil være tett samarbeid med forskningsgruppen Fiskeimmunologi ved BIO samt Institutt for informatikk ved UiB. I tillegg til UiB vil NORCE og Københavns Universitet (DK) være involvert.
Det er også etablert en forskningsreferansegruppe til prosjektet ved UiB i samarbeid med Havforskningsinstituttet sitt prosjekt “Effekter av infestasjonsparametere på interaksjonen mellom laks og lakselus (INFEST)” (FHF-901565).
Resultater vil bli formidlet ved nasjonale konferanser som Lusekonferansen, Frisk Fisk, Havbrukskonferansen, og internasjonale konferanser som Sealice 2020 og 15th Congress of the International Society for Developmental and Comparative Immunology (ISDCI).
Populærvitenskapelig resultatsammendrag vil bli publisert i fagtidsskrifter ved prosjektets slutt slik at resultatene blir gjort tilgjengelig for oppdrettere, fiskehelsepersonell og forvaltning.
Prosjektet har potensiale til å generere data til minimum 7 vitenskapelige artikler, hvorav én er tenkt som en oversiktsartikkel hvor kunnskapen frembragt gjennom hele prosjektet blir oppsummert sammen med annen kunnskap om lakselusens interaksjon med laks. Vitenskapelige artikler vil bli publisert i relevante internasjonale tidsskrifter med fagfellevurdering. Resultater vil kun bli publisert i tidsskrifter med mulighet for fri tilgang.
Populærvitenskapelig resultatsammendrag vil bli publisert i fagtidsskrifter ved prosjektets slutt slik at resultatene blir gjort tilgjengelig for oppdrettere, fiskehelsepersonell og forvaltning.
Prosjektet har potensiale til å generere data til minimum 7 vitenskapelige artikler, hvorav én er tenkt som en oversiktsartikkel hvor kunnskapen frembragt gjennom hele prosjektet blir oppsummert sammen med annen kunnskap om lakselusens interaksjon med laks. Vitenskapelige artikler vil bli publisert i relevante internasjonale tidsskrifter med fagfellevurdering. Resultater vil kun bli publisert i tidsskrifter med mulighet for fri tilgang.
-
Sluttrapport: ModuLus: Samspill mellom lakselus og laks
Universitetet i Bergen (UiB). 9. oktober 2023. Av Aina-Cathrine Øvergård og Lars Are Hamre.