Prosjektnummer
901179
Kardiomyopatisyndrom (CMS): Påvisning av egenskaper hos piscint myokardittvirus som forklarer opptreden av klinisk sykdom i ulike faser av lakseproduksjonen
Prosjektet er et bidrag til bedret fiskehelse gjennom ny kunnskap om sykdommen CMS og det forårsakende viruset PMCV
• Det forekommer varianter av PMCV innen og mellom anlegg.
• Diversitet i virusets genom tiltar i forløpet av en infeksjon.
• Infeksjonen bæres gjennom hele produksjonsperioden, men infisert fisk har evne til å regenerere (nydanne) hjertemuskulaturen.
• Det finnes ulike varianter av ORF3-proteiner med ulik biologisk funksjon/effekt.
• ORF3-proteiner er toksiske i cellekultur.
• Diversitet i virusets genom tiltar i forløpet av en infeksjon.
• Infeksjonen bæres gjennom hele produksjonsperioden, men infisert fisk har evne til å regenerere (nydanne) hjertemuskulaturen.
• Det finnes ulike varianter av ORF3-proteiner med ulik biologisk funksjon/effekt.
• ORF3-proteiner er toksiske i cellekultur.
Sammendrag av resultater fra prosjektets faglige sluttrapport (summary in English further below)
CMS (cardiomyopati syndrom) er et økende problem i norsk lakseoppdrett. I Norge, der CMS rammer fisk i sjøfasen, forekommer sykdommen oftere enn tidligere og de økonomiske tapene er større enn for bare noen år tilbake. CMS er forårsaket av infeksjon med piscint myocardittvirus (PMCV) og er også påvist og gir klinisk sykdom i de andre lakseproduserende land som Færøyene og Skottland. I Fiskehelserapporten for 2018, fremheves CMS som den viktigste infeksiøse sykdommen i norsk lakseoppdrett etter lakselus. Behovet for løsninger for begrensing av og kontroll med sykdommen er stort.
I dette prosjektet ble det vist at det forekommer varianter av PMCV. Man fant at variasjonen i virussekvensene er mindre i tidlige faser av en infeksjon og øker med tiden og forløpet av infeksjonen/sykdommen. I stamfisk fant man varianter som i noen grad er forbeholdt stamfisk, men stamfisken “deler” også varianter som er nært beslektet med de som forekommer under kliniske utbrudd. Videre fant man at referansesekvensen som stammer fra det første isolatet som ble sekvensert (ALV708) forekommer ved alle kliniske utbrudd av CMS.
Når ORF3-proteinet uttrykkes i cellekultur observeres en cytotoksisk (celledrepende) effekt, men ulike varianter (ulike sekvenser) av ORF3 har ulik effekt på celler. Det er ikke kjent eller vist om de ulike mutasjonene som forekommer i ORF3, og som har ulik biologisk effekt i cellekultur, kan settes i sammenheng med endringer i virusets sykdomsframkallende evne. Totivirus, som PMCV er nært beslektet med, vil generelt ikke spre seg fra individ til individ, men PMCV gjør det. Det er vist eksperimentelt, og det er også gode indikasjoner for at det samme skjer i felt, både innen en merd og mellom merder, selv om spredningshastigheten kan variere.
Resultater fra dette prosjektet viser at det forekommer ulike varianter av ORF3, og det er nå mulig å bruke sekvensinformasjonen og på sikt koble denne med kliniske symptomer og alvorlighetsgrad av sykdom i felt. Dette er så langt ikke gjort, men er en meget aktuell tilnærming for å forstå mulig forskjeller i klinisk manifestasjon av sykdommen.
I dette prosjektet ble det vist at det forekommer varianter av PMCV. Man fant at variasjonen i virussekvensene er mindre i tidlige faser av en infeksjon og øker med tiden og forløpet av infeksjonen/sykdommen. I stamfisk fant man varianter som i noen grad er forbeholdt stamfisk, men stamfisken “deler” også varianter som er nært beslektet med de som forekommer under kliniske utbrudd. Videre fant man at referansesekvensen som stammer fra det første isolatet som ble sekvensert (ALV708) forekommer ved alle kliniske utbrudd av CMS.
Når ORF3-proteinet uttrykkes i cellekultur observeres en cytotoksisk (celledrepende) effekt, men ulike varianter (ulike sekvenser) av ORF3 har ulik effekt på celler. Det er ikke kjent eller vist om de ulike mutasjonene som forekommer i ORF3, og som har ulik biologisk effekt i cellekultur, kan settes i sammenheng med endringer i virusets sykdomsframkallende evne. Totivirus, som PMCV er nært beslektet med, vil generelt ikke spre seg fra individ til individ, men PMCV gjør det. Det er vist eksperimentelt, og det er også gode indikasjoner for at det samme skjer i felt, både innen en merd og mellom merder, selv om spredningshastigheten kan variere.
Resultater fra dette prosjektet viser at det forekommer ulike varianter av ORF3, og det er nå mulig å bruke sekvensinformasjonen og på sikt koble denne med kliniske symptomer og alvorlighetsgrad av sykdom i felt. Dette er så langt ikke gjort, men er en meget aktuell tilnærming for å forstå mulig forskjeller i klinisk manifestasjon av sykdommen.
Results achieved
Summary of results from the project's final report
CMS – cardiomyopathy of Atlantic salmon – is a growing problem in Norwegian aquaculture. In Norway, the disease occurs more often now than before and the economic losses are greater than just a few years back. CMS has also been shown to cause clinical disease in other salmon producing countries such as the Faroe Islands and Scotland. In the Fish Health Report for 2018, CMS is highlighted as the most important infectious disease in Norwegian salmon farming after salmon lice. Therefore, solutions for limiting and controlling the disease are even more relevant. This project showed that there are variants of PMCV. There are indications that the variation in virus sequences is less in the early stages of an infection and increases with the time and course of the infection / disease. In brood fish, the project found varieties that are to some extent reserved for brood fish, but the brood fish also ‘shares’ varieties that are closely related to those that occur during clinical outbreaks. ALV708 can also be detected in broodfish.
When the ORF3 protein is expressed in cell culture it induces a cytotoxic (cell killing) effect, but different variants (different sequences) of ORF3 have different effect on cells. It is not known or shown whether the different mutations that occur in ORF3 and which have different biological effects in cell culture can be linked to changes in the virus' ability to induce tissue damage and death. Totivirus, with which PMCV is closely related, will generally not spread from individual to individual, but PMCV does. This has been shown experimentally and there are also good indications that the same thing is happening in the field, both within a cage and between cages, although the spreading rate may vary. Results that have emerged in this project have shown that the virus comes with many variants of ORF3 sequences. This information can be used in the long term to associate virus variants with clinical symptoms and severity of disease in the field. This has so far not been done but is a likely follow up from this project to understand how virus variants can be linked to differences in clinical manifestation of disease.
Vitenskapelig publisering
– Å. H. Garseth, C. Fritsvold, J. C. Svendsen, B. B. Jensen, and A. B. Mikalsen, ‘Cardiomyopathy syndrome in Atlantic salmon Salmo salar L.: A review of the current state of knowledge’, Journal of Fish Diseases, 41/1 (2018); 41: 11–26, https://doi.org/10.1111/jfd.12735 (open access).
Prosjektet har gitt ny og verdifull kunnskap om sykdommen CMS og viruset PMCV, som et viktig fundament for nye løsninger for forbedret sykdomskontroll og overvåkning, samt for fremtidige studier for å adressere viktige kunnskapsmangler.
-
Sluttrapport: Kardiomyopatisyndrom (CMS) – påvisning av egenskaper hos piscint myokardittvirus som forklarer opptreden av klinisk sykdom i ulike faser av lakseproduksjonen
NMBU – Norges miljø- og biovitenskapelige universitet, Veterinærhøgskolen. 20. januar 2020. Av Øystein Evensen. NB: 48 MB.
Kardiomyopatisyndrom (CMS), også omtalt som hjertesprekk, rammer oppdrettslaks i sjøfasen. Økonomiske tap kan bli store da stor, slaktemoden fisk ofte rammes. CMS er forårsaket av en infeksjon med piscint myokardittvirus og graden av skade i hjertemuskulaturen påvist ved histologi faller sammen med nivået av virus i hjertevevet. Tidspunkt for infeksjon (i produksjonssyklus) er ikke kjent, men det er påvist smittet i ferskvannsfasen (settefisk), og det forekommer smitte mellom anlegg i sjøfasen samt at enkelte anlegg framstår som risikoanlegg for opptreden av klinisk sykdom. Hva som gjør at en infeksjon “går over” til en klinisk sykdomstilstand er ikke kjent.
Viruset som forårsaker sykdommen er godt karakterisert, men det er lite kjent hvilke forhold hos viruset som eventuelt bidrar til å gjøre det mer eller mindre virulent (sykdomsframkallende). Det er vist at ett av de virusproteiner som produseres under virusformering, har en toksisk effekt på celler, men hvorvidt dette henger sammen med opptreden av klinisk sykdom hos laks, er så langt ikke kjent. Det er også påvist variasjoner i virusets overflateprotein, men heller ikke her har man satt eventuelle forskjeller mellom isolater i sammenheng med grad av hjerteforandringer eller opptreden av klinisk sykdom.
Viruset som forårsaker sykdommen er godt karakterisert, men det er lite kjent hvilke forhold hos viruset som eventuelt bidrar til å gjøre det mer eller mindre virulent (sykdomsframkallende). Det er vist at ett av de virusproteiner som produseres under virusformering, har en toksisk effekt på celler, men hvorvidt dette henger sammen med opptreden av klinisk sykdom hos laks, er så langt ikke kjent. Det er også påvist variasjoner i virusets overflateprotein, men heller ikke her har man satt eventuelle forskjeller mellom isolater i sammenheng med grad av hjerteforandringer eller opptreden av klinisk sykdom.
I dette prosjektet kommer man til å studere hvorvidt en kan knytte forskjeller mellom virusisolater til forskjeller i klinisk manifestasjon av sykdom, med andre ord, finne fram til virusets virulensmarkører. Det vil man gjøre ved å undersøke forekomst av virus i ulike deler av produksjonsfasen, i ulike organer (f.eks. hos stamfisk) og mellom ulike anlegg med ulik risikoprofil for klinisk sykdom. Viruset vil bli karakterisert ved at hele genomet sekvenseres. Ved at man får en bedre forståelse for disse forhold kan man avklare hvorvidt enkelte varianter av virus utgjør en større risiko for opptreden av sykdom. Dette kan gi muligheter for intervensjoner og risikobasert håndtering av infiserte populasjoner.
Prosjektet vil være nært knyttet til prosjektet “Epidemiologisk studie av kardiomyopatisyndrom (CMS): Spredning, risikofaktorer og sykdomsforløp i norsk lakseoppdrett” (FHF-901118). Det vil bli tatt prøver fra samme fiskegrupper, og de to prosjektene vil ha en del felles møter. Prosjektene har også samme styringsgruppe.
Prosjektet vil være nært knyttet til prosjektet “Epidemiologisk studie av kardiomyopatisyndrom (CMS): Spredning, risikofaktorer og sykdomsforløp i norsk lakseoppdrett” (FHF-901118). Det vil bli tatt prøver fra samme fiskegrupper, og de to prosjektene vil ha en del felles møter. Prosjektene har også samme styringsgruppe.
Hovedmål
Å få bedre kunnskap om de faktorer som bestemmer utviklingen av skade på hjertemuskulaturen og dermed klinisk manifestasjon av sykdom, m.a.o. markører for opptreden av CMS.
Delmål
1) Å skaffe tilveie en oversikt over hvilke virusvarianter som infiserer fisk i ulike deler av produksjonen (fra stamfisk til slaktefisk) gjennom å sekvensere virusgenomet i ulike deler av produksjonen (baseline-studier).
Å få bedre kunnskap om de faktorer som bestemmer utviklingen av skade på hjertemuskulaturen og dermed klinisk manifestasjon av sykdom, m.a.o. markører for opptreden av CMS.
Delmål
1) Å skaffe tilveie en oversikt over hvilke virusvarianter som infiserer fisk i ulike deler av produksjonen (fra stamfisk til slaktefisk) gjennom å sekvensere virusgenomet i ulike deler av produksjonen (baseline-studier).
2) Å foreta en målrettet studie av høy- og lavrisiko anlegg når det gjelder CMS-forekomst i den hensikt å avklare om det er spesifikke varianter av virus som gir høyere forekomst av CMS.
3) Å avklare betydningen av ORF-3-variasjon da dette er vist å være den delen av genomet som varierer mest (høyest sekvensvariasjon) og i tillegg har proteinet som dette “segmentet” koder for særs celletoksiske effekter og er dermed en mulig virulensfaktor.
3) Å avklare betydningen av ORF-3-variasjon da dette er vist å være den delen av genomet som varierer mest (høyest sekvensvariasjon) og i tillegg har proteinet som dette “segmentet” koder for særs celletoksiske effekter og er dermed en mulig virulensfaktor.
En forståelse av hvilke faktorer hos virus som er med å bestemme utviklingen av klinisk sykdom kan gi grunnlag for bedre og mer målrettet diagnostikk, etablere en metode som kan gi en “tidlig” advarsel om at infeksjonen er i ferd med å gå inn i en klinisk fase og kan også på sikt danne grunnlaget for bedre forebyggelse. På overordnet nivå kan dette gi en bedre risikohåndtering av CMS.
Prosjektet er organisert i arbeidspakker (AP-er) og dette omfatter følgende aktiviteter:
AP 1: Karakterisere, ved sekvensering, virusvarianter i ulike faser av produksjonssyklus (fra stamfisk, settefisk til matfisk)
• Definere variasjon i genomsekvensen for PMCV gjennom produksjonsfasen – fra stamfisk til slaktefisk.
AP 2: Sammenligne PMCV-varianter fra subkliniske og kliniske tilfeller av CMS
• Identifisere forskjeller i genomet hos virus påvist fra sub-kliniske tilfeller av CMS og hos fisk som er diagnostisert med CMS med kliniske symptomer (død) og klassiske histopatologiske hjerteforandringer.
AP 3: Kartlegge mutasjoner i ORF-3-“genet” hos PMCV fra stamfisk til slaktefisk
• Karakterisere ORF-3-sekvenser hos virus fra ulike faser av produksjonen.
• Evaluere dynamisk utvikling (evolusjon) av sekvensen over tid og i forhold til produksjonsmiljø.
• Identifisere virulensmarkører hos virus.
AP 4: Sammenstille og rapportere funn sammen med CMS-Epi-prosjektet (“Epidemiologisk studie av kardiomyopatisyndrom (CMS): Spredning, risikofaktorer og sykdomsforløp i norsk lakseoppdrett”)
• Gi en samlet vurdering av variasjonen av PMCV gjennom produksjonssyklus.
• Identifisere eventuelt virulente varianter av PMCV i ulike faser av produksjonen gjennom å sammenholde virussekvenser med påvist hjertepatologi.
• Påvise sammenhenger mellom ORF-3-varianter og virus virulens.
Aktivitetene i dette prosjektet er koordinert med CMS-Epi-prosjektet (FHF-901118) og sikrer at materialet utnyttes optimalt og at prøveinnsamlingen koordineres.
• Definere variasjon i genomsekvensen for PMCV gjennom produksjonsfasen – fra stamfisk til slaktefisk.
AP 2: Sammenligne PMCV-varianter fra subkliniske og kliniske tilfeller av CMS
• Identifisere forskjeller i genomet hos virus påvist fra sub-kliniske tilfeller av CMS og hos fisk som er diagnostisert med CMS med kliniske symptomer (død) og klassiske histopatologiske hjerteforandringer.
AP 3: Kartlegge mutasjoner i ORF-3-“genet” hos PMCV fra stamfisk til slaktefisk
• Karakterisere ORF-3-sekvenser hos virus fra ulike faser av produksjonen.
• Evaluere dynamisk utvikling (evolusjon) av sekvensen over tid og i forhold til produksjonsmiljø.
• Identifisere virulensmarkører hos virus.
AP 4: Sammenstille og rapportere funn sammen med CMS-Epi-prosjektet (“Epidemiologisk studie av kardiomyopatisyndrom (CMS): Spredning, risikofaktorer og sykdomsforløp i norsk lakseoppdrett”)
• Gi en samlet vurdering av variasjonen av PMCV gjennom produksjonssyklus.
• Identifisere eventuelt virulente varianter av PMCV i ulike faser av produksjonen gjennom å sammenholde virussekvenser med påvist hjertepatologi.
• Påvise sammenhenger mellom ORF-3-varianter og virus virulens.
Aktivitetene i dette prosjektet er koordinert med CMS-Epi-prosjektet (FHF-901118) og sikrer at materialet utnyttes optimalt og at prøveinnsamlingen koordineres.
Resultatene i prosjektet vil formidles på ulike måter:
• Avholde arbeidsmøter sammen med CMS-Epi prosjektet (FHF-901118) for næring og FoU-miljø om virusets egenskaper og mulige påviste virulens-egenskaper/-avtrykk (“fingeravtrykk”).
• Presentere populærvitenskapelige artikler om PMCV og CMS.
• Avholde arbeidsmøte (workshop) for næringen og andre interessenter om virulens-basert risikohåndtering.
• Bidra til å utarbeide veiledning for å begrense CMS i norsk lakseoppdrett (faktaark)
• Avholde arbeidsmøter sammen med CMS-Epi prosjektet (FHF-901118) for næring og FoU-miljø om virusets egenskaper og mulige påviste virulens-egenskaper/-avtrykk (“fingeravtrykk”).
• Presentere populærvitenskapelige artikler om PMCV og CMS.
• Avholde arbeidsmøte (workshop) for næringen og andre interessenter om virulens-basert risikohåndtering.
• Bidra til å utarbeide veiledning for å begrense CMS i norsk lakseoppdrett (faktaark)
-
Sluttrapport: Kardiomyopatisyndrom (CMS) – påvisning av egenskaper hos piscint myokardittvirus som forklarer opptreden av klinisk sykdom i ulike faser av lakseproduksjonen
NMBU – Norges miljø- og biovitenskapelige universitet, Veterinærhøgskolen. 20. januar 2020. Av Øystein Evensen. NB: 48 MB.