Prosjektnummer
901796
Forbedret biosikkerhet i havbruksnæringen gjennom ny kunnskap om sykdomsspredning og overvåkingsstrategier for ILA og PD (SAVISAV)
Virussykdommene pankreassyke (PD) og infeksiøs lakseanemi (ILA) er to alvorlige fiskesykdommer som forårsaker dårlig fiskehelse og velferd og store tap i norsk oppdrettsnæring. Smittereduserende tiltak har i en lengre årrekke vært brukt i kampen mot disse sykdommene, uten helt å oppnå den ønskede effekten. Til tross for deres grunnleggende betydning for spredning av smitte, er visse egenskaper ved de to virus fortsatt ikke tilfredsstillende beskrevet, Dette gjelder til dels utskillelsen av virus fra smittet fisk og i særdeleshet virusenes overlevelse i sjøvann. Det har vist seg vanskelig å utvikle gode metoder for konsistent estimering av overlevelse, og de fremlagte estimater for overlevelsen til særlig ILA-virus spriker derfor kraftig.
Effektive vaksiner kan gi fisk god beskyttelse mot smitte, og det har vært gode fremskritt innen utvikling av virusvaksiner. Det er imidlertid lite tilgjengelig informasjon om vaksinenes evne til å redusere utskillelsen av virus fra syk fisk. Ettersom redusert virusutskillelse vil være en viktig del av den smittereduserende effekten av vaksinering, er denne mangelen på viten uheldig. Dette viser seg i usikre vurderinger når det kommer til potensialet for smittespredning fra infiserte, vaksinerte lokaliteter.
Effektive vaksiner kan gi fisk god beskyttelse mot smitte, og det har vært gode fremskritt innen utvikling av virusvaksiner. Det er imidlertid lite tilgjengelig informasjon om vaksinenes evne til å redusere utskillelsen av virus fra syk fisk. Ettersom redusert virusutskillelse vil være en viktig del av den smittereduserende effekten av vaksinering, er denne mangelen på viten uheldig. Dette viser seg i usikre vurderinger når det kommer til potensialet for smittespredning fra infiserte, vaksinerte lokaliteter.
ILA- og PD-virus smitter (hovedsakelig) gjennom vann, og mengden virus i sjøen er derfor en viktig risikofaktor for smittespredning. Til tross for dette, er det ikke etablert noe allment system eller metodikk for å overvåke mengden virus i sjøvann. Automatiserte systemer for regelmessig innsamling og analyse av sjøvannsprøver på merd- og/eller anleggsnivå vil kunne bidra til bedre “sanntids”-forståelse av smittestatus i anlegg og områder.
Overvåking av smittestatus på anleggsnivå og i områder er en helt sentral del av strategier for at begrense og/eller bekjempe smitte. Overvåkning er imidlertid en både tidskrevende og kostbar øvelse, og det er derfor viktig at utbyttet av overvåkingen står i stil med innsatsen. Først må overvåkingssystemet basere seg på den beste viten som er tilgjengelig til enhver tid, det være seg om viruset, fisken, driftsformer, geografiske forhold, de anvendte metoder m.m. Dernest å bruke statistiske og epidemiologiske verktøy, modelleringer inkludert, for å beregne hvordan systemet konkret skal utformes – hvor mange prøver, hvor ofte, hvor skal de tas, osv.
Prosjektet har som mål å fremskaffe bedre viten om utskillelsen av virus fra smittet fisk og herunder bestemme hvor mye vaksinering kan redusere virusutskillelse. Videre vil prosjektet fremskaffe bedre estimater av virusenes overlevelse i sjøvann under realistiske miljøbetingelser. Prosjektet vil utvikle metodikk som tillater regelmessig innsamling av sjøvannsprøver i oppdrettsanlegg med påfølgende analyse av mengde virus i prøven. Metodikken vil bli testet i anlegg over tid, dels for å “stress-teste” det anvendte utstyret og dels for at oppnå et mål for virusmengde som kan finnes i og omkring anlegg. Prosjektet vil innhente erfaringer og innspill fra oppdrettsnæringen gjennom intervjuer, og kombinere dette med viten fra litteraturen i vid forstand og resultatene fra prosjektet selv, til å utvikle en protokoll og en strategi for “beste-praksis”-overvåking av PD- og ILA-virus.
Hovedmål
1. Å frembringe standardiserte, presise og evidensbaserte estimater av i) hvor lenge ILA- og PD-virus forblir smittsomme (“overlever”) i sjøvann, og ii) i hvilken grad vaksinasjon kan redusere virusutskillelse fra infisert fisk.
2. Å etablere og dokumentere en “beste-praksis”-metodikk for overvåking av ILA- og PD-virus (i sjøvann) i og rundt (infiserte) oppdrettsanlegg (“fra vann til virustall”).
Delmål
1. Å etablere en vitensbasert kunnskapsbase om forebygging, smitte og kontroll av ILA og PD gjennom fokusgruppe-intervjuer med produsenter og gjennomgang av tilgjengelig litteratur. Kunnskapsbasen vil danne grunnlag for utformingen av en realistisk og bransjerelevant overvåkingsstrategi for ILA og PD.
2. Å frembringe bedre estimater for hvor lenge ILA- og PD-virus kan forbli smittsomme i sjøvann under realistiske forhold, herunder ved ulike sjøtemperaturer og saltholdigheter.
3. Å undersøke i hvilken grad vaksinasjon kan redusere utskillelsen av (smittsomt) virus fra fisk med ILA og PD.
4. Å utvikle metoder for å isolere og påvise ILA- og PD-virus i vannprøver fra sjøvann – dels metoder som egner seg for store antall vannprøver under laboratorieforhold, og dels metoder som er robuste nok til å fungere i felt og i oppdrettsanlegg under fremherskende værforhold.
5. Å anvende analyser av sjøvannsprøver fra oppdrettsanlegg og fra HI sin forskningsstasjon på Austevoll til å produsere data om tilstedeværelse av virus under oppdrettsrelevante forhold. Validere hvordan sjøvannsprøver fungerer som et overvåkingsverktøy for ILA HPR0 & HPRΔ og PD under felt- og oppdrettsforhold.
6. Å utforme en “beste-praksis”-metodikk for overvåking av ILA og PD i anlegg og områder, basert på statistisk modellering og tilgjengelige data, herunder de dataene som er produsert i prosjektet.
Estimatene for hvor mye virus som skilles ut fra smittet fisk og hvor lenge virus kan overleve i sjøvann er av grunnleggende viktighet for å forstå risikoen for smitte mellom anlegg, og dermed for hvordan smittespredning kan reduseres. Vaksinering kan bidra til å beskytte fisk mot å bli smittet, men sannsynligvis også til at smittet fisk utskiller mindre mengder virus – hvilket vil bidra til å redusere videre smitte, herunder til andre anlegg. Prosjektet vil sette tall på hvor mye vaksinering kan redusere utskillelsen av virus, og dermed bidra til en mer presis forståelse av den smittereduserende effekt av vaksinering.
Både ILA- og PD-virus smitter (hovedsakelig) gjennom vann, og mengden av virus i sjøen vil derfor ha betydning for smitterisikoen. Prosjektet vil utvikle en metode for innsamling og analyse av sjøvannsprøver med henblikk på å tallfeste mengden virus. Det tas sikte på en robust og kostnadseffektiv metode som fungerer under oppdrettsforhold og som på sikt kan erstatte/supplere dagens overvåking basert på uttak og undersøkelse av fisk.
Overvåking av smittestatus i og omkring anlegg og i områder, kan gi god situasjonsforståelse og muliggjøre hurtig inngripen der smitte påvises. Overvåking kan også bidra til dokumentasjon av fravær av smitte. Prosjektet vil kombinere ny viten og metoder frembragt i prosjektet med eksisterende viten og erfaringer til å utvikle, validere og dokumentere et system (protokoll) for smitteovervåking av områder og regioner. Erfaringer fra næringen vil konkret bli innsamlet ved såkalte fokusgruppe-intervjuer. I områder med lavt smittepress, vil vannprøvebasert overvåking på sikt kunne være et kostnadseffektivt alternativ til dagens rutiner. I områder med høyt smittepress eller ved lokale sykdomsutbrudd, vil overvåkingen kunne bidra til å oppnå bedre forståelse av den reelle smitterisiko. Norsk lovgiving kan i noen tilfeller åpne for å la smittet fisk bli stående i merdene frem til planlagt slaktning dersom risikoen er tilstrekkelig lav. God overvåking vil kunne bidra til å vurdere slik risiko på riktig måte.
Prosjektet er organisert i seks faglige arbeidspakker (AP1–6):
AP1: Virusoverlevelse i sjøvann under representative miljøforhold
Ansvarlig: Havforskningsinstituttet
Arbeidspakke 1 vil produsere bedre og mer biologisk relevante estimater for hvor lenge ILA-virus HPRΔ og PD-virus kan forbli smittsomme (“overleve”) i sjøvann under ulike miljøforhold. Nylig ble overlevelsen til ILA-virus HPRΔ i ikke-sterilt sjøvann ved 10 °C bestemt med en nyetablert smittemodell for lakseyngel. Samme smittemodell og metode vil bli anvendt til ytterligere å beskrive ILA- og PD-virus sin overlevelse under ulike sjøtemperaturer og saltholdigheter. Forsøkene gjennomføres i samarbeid med Danmarks Tekniske Universitet (DTU) ved HI Yngellaben i Bergen.
Leveranser
1. Estimat for overlevelsen til PD-virus i ikke-sterilt sjøvann ved 10 °C.
2. Estimat for overlevelsen til PD-virus i ikke-sterilt sjøvann ved 6–14°C.
3. Estimat for overlevelsen til ILA-virus HPRΔ i ikke-sterilt sjøvann med 5 relevante saltholdigheter.
4. Estimat for overlevelsen til ILA-virus HPRΔ i ikke-sterilt sjøvann ved 6–14°C.
AP2: Virusutskillelse - utskillelsesdynamikk i vaksinert og uvaksinert fisk i sjøvann
Ansvarlig: Danmarks Tekniske Universitet (DTU) Aqua
AP2 vil undersøke hvordan vaksinasjon påvirker utskillelsen av virus fra ILA- og PD-syk fisk. Det vil bli utført laboratorieeksperimenter med både fiskegrupper og individuelle fisk. Grupper av vaksinerte og ikke-vaksinerte post-smolt laks vil bli smittet med virus og gå ved ved 6 °C og 10 °C, og utskillelsen av virus vil bli fulgt ved analyse av vannprøver tatt daglig gjennom forsøkene. I andre eksperiment vil vaksinert og ikke-vaksinert post-smolt gå i enkeltfisk-kar etter at ha blitt smittet med virus i en fellestank. Analyse av daglige vannprøver og regelmessige blodprøver tatt med ikke-dødelig metode vil gi data om utskillelseshastigheter og endringer over tid, samt tillate å undersøke for korrelasjon mellom virusmengder i vann og i fisk. Kvantifisering av virus vil inkludere både cellekulturinokulering og qPCR for å tillate bestemmelse av forholdet mellom infeksiøst virus (cellekultur) og totalt virus (qPCR). Vannprøver vil bli undersøkt i henhold til prosedyrer optimalisert i AP3. Vaksiner for ILA og PD vil inkludere kommersielle så vel som eksperimentelle vaksiner. ILA-forsøkene skal utføres ved DTU sitt anlegg i Lyngby (DK) og PD-forsøkene på HI i Bergen.
Leveranser
1. Estimat av ILA-virus utskillelse ved ulike relevante temperaturer.
2. Estimat av ILA-virus utskillelse fra vaksinert versus ikke-vaksinert fisk.
3. Estimat av PD-virus utskillelse fra vaksinert versus ikke-vaksinert fisk.
AP3: Teknologi – validerte metoder for viruskonsentrasjon/-deteksjon for laboratorium og felt
Ansvarlig: Havforskningsinstituttet
AP3 består av to deler:
AP3a: laboratoriemetode for “high-throughput” vannprøvetaking og viruskonsentrasjon
AP3b: metode for vannprøvetaking og viruskonsentrasjon under felt-/anleggsforhold.
AP3a: laboratoriemetode for “high-throughput” vannprøvetaking og viruskonsentrasjon
AP3b: metode for vannprøvetaking og viruskonsentrasjon under felt-/anleggsforhold.
I AP3a vil en nylig utviklet metode for innsamling og påfølgende isolering av virus fra store antall vannprøver bli optimalisert og validert. For også å kunne kvantifisere den delen av de isolerte virus som er infeksiøse, vil det anvendes et ekstra isoleringstrinn som bruker polyetylenglykol (PEG). PEG-konsentrert virus kan tilsettes direkte til cellekulturer for TCID50/mL-bestemmelse. Den validerte laboratoriemetoden vil bli brukt i forsøkene som gjøres i AP2.
I AP3b skal vi utvikle en prototype for kombinert vannprøvetaking og viruskonsentrasjon for bruk i oppdrettsanlegg/felt. Adsorpsjons- og flokkuleringsmetodikk vil bli brukt sammen med robust instrumentering og sammenlignet under feltforhold for å utvikle en sensitiv, robust og kostnadseffektiv metode. Man vil bruke fokusgruppeintervjuene (AP5) til å høre med oppdrettere hvordan systemet bør utformes for å være kompatibelt med arbeidsrutiner og tekniske installasjoner på anleggene. En metode som kan semi-automatiseres og dermed minimere arbeidsbelastningen vil bli prioritert under utviklingen. Dette arbeidet skal gjøres ved HI sin forskningsstasjon på Austevoll.
Leveranser
1. Validert metode for prøvetaking og virusanalyse av stort antall vannprøver under laboratorieforhold.
2. Prototype for vannprøvetaking og viruskonsentrasjon, som er kompatibel med felt-/anleggsforhold.
AP4: Kunnskapssammenstilling basert på skriftlige kilder, intervjuer med oppdrettere, og fra prosjektets innhentede feltdata
Ansvarlig: PatoGen
AP4 bestå av fire deler:
AP4a: Litteraturgjennomgang
AP4b: Fokusgruppeintervjuer
AP4c: Feltarbeid med vannprøvetaking/viruskonsentrert system/prototype
AP4d: Genetiske analyser av innsamlede data fra feltarbeid.
AP4a: Litteraturgjennomgang
AP4b: Fokusgruppeintervjuer
AP4c: Feltarbeid med vannprøvetaking/viruskonsentrert system/prototype
AP4d: Genetiske analyser av innsamlede data fra feltarbeid.
I AP4a vil det gjennomføres en systematisk sammenstilling av litteratur om overlevelse, utskillelse og påvisning av virus, effekt av vaksinasjon samt overvåkingsmetodikk og regimer. Gjennomgangen vil omfatte artikler publisert i fagfellevurderte tidsskrifter, men også lokale rapporter, høringer, presentasjoner på konferanser, MSc- og PhD-avhandlinger og upubliserte arbeider.
I AP4b vil man gjennomføre fokusgruppeintervjuer med norske lakseoppdrettere om deres erfaringer med smitteoverføring av ILA og PD innen og mellom anlegg, praktiske erfaring med bruk av vaksiner, og andre erfaringer med kontroll av virus. Vi vil vektlegge innspill til den beste-praksis metodikk for overvåking av ILA- og PD-virus, som vil bli utviklet i AP5. Oppdrettere fra Færøyene og Skottland kan inkluderes i intervjuene, hvis det blir relevant.
I AP4c vil prototypen utviklet i AP3b bli anvendt til å høste feltdata om virus i sjøvann under oppdrettsrelevante forhold. For det første skal det gjennomføres en longitudinell studie (ukentlig prøvetaking over måneder) av PD- og ILA-virus i vannet i/rundt HI sitt sjøvannsanlegg på Austevoll. Regelmessig innsamling og analyse av andre miljøprøver som bunn- og begroingsprøver vil supplere vannprøvene. For det andre vil prototypen bli brukt i kommersielle oppdrettsanlegg rekruttert under fokusgruppeintervjuene. I begge tilfeller vil vannprøvene bli sammenlignet med/validert mot svaberprøver fra gjeller og/eller hud.
I AP4d vil virusisolater innsamlet gjennom feltarbeidet bli sekvensert ved bruk av NGS-sekvensering, og sekvenser undersøkt ved fylogenetiske analyser for bedre å forstå epidemiologien og infeksjonsdynamikken til PD- og ILA-virus i sjøvann.
Leveranser
1. Sammenstilling av kunnskap fra hvit/grå litteratur og fokusgruppeintervjuer.
2. Analyse og sammenstilling av data innhentet fra feltarbeid i prosjektet.
AP5: Utvikling av en beste praksis-protokoll for virusovervåking i oppdrettsnæringen basert på forbedret kunnskap om biosikkerhet med best mulig kostnadseffektivitet
Ansvarlig: DTU Aqua
AP5 vil bruke resultatene frembrakt i AP1-4 til å utvikle en overvåkingsprotokoll basert på ikke-dødelig prøvetaking (sjøvann) som skal være anvendelig for to scenarier:
A) lavkostovervåking av virus i ikke-endemiske områder og lavrisikoanlegg for å demonstrere fravær eller sikre tidlig påvisning og
B) overvåking av anlegg i høyrisikoområder eller infiserte anlegg med henblikk på å redusere risikoen for spredning.
Et spesielt tilfelle av B er overvåking av oppdrettsanlegg med fisk fra settefiskanlegg der HPR0 er påvist. AP5 vil validere spesifisiteten og sensitiviteten til vannprøveanalyse ved å sammenligne med prøver tatt fra vev fra de eksperimentelle forsøkene i AP2. Sensitiviteten til metodikken vil bli bestemt ved hjelp av statistisk analyse og det vil bli opprettet et datasett med oversikt over forventede verdier under ulike forhold. Videre vil vi designe simuleringsmodeller, som vil bli brukt til å beregne følsomheten til forskjellige overvåkingsprotokoller basert på hva-hvis-scenarier. Med slik tilnærming vil variasjoner i temperatur, biomasse, vannstrømmer etc. kunne inndras i designet av den best mulige prøvetakingsprotokollen. Dataene som skal brukes i modellen vil innhentes fra AP1 (smittedose og virusoverlevelse), AP2 (konsentrasjoner av utskilt virus), AP3 (hvor mange og hvilke prøver som kan realistisk kan tas), AP4 (tidligere studier om overlevelse, prøvetaking, overføring etc.) og fra studier gjort av PatoGen angående virusoverføring innen anlegg og generelle virusreplikasjonsrater i felt (R0).
A) lavkostovervåking av virus i ikke-endemiske områder og lavrisikoanlegg for å demonstrere fravær eller sikre tidlig påvisning og
B) overvåking av anlegg i høyrisikoområder eller infiserte anlegg med henblikk på å redusere risikoen for spredning.
Et spesielt tilfelle av B er overvåking av oppdrettsanlegg med fisk fra settefiskanlegg der HPR0 er påvist. AP5 vil validere spesifisiteten og sensitiviteten til vannprøveanalyse ved å sammenligne med prøver tatt fra vev fra de eksperimentelle forsøkene i AP2. Sensitiviteten til metodikken vil bli bestemt ved hjelp av statistisk analyse og det vil bli opprettet et datasett med oversikt over forventede verdier under ulike forhold. Videre vil vi designe simuleringsmodeller, som vil bli brukt til å beregne følsomheten til forskjellige overvåkingsprotokoller basert på hva-hvis-scenarier. Med slik tilnærming vil variasjoner i temperatur, biomasse, vannstrømmer etc. kunne inndras i designet av den best mulige prøvetakingsprotokollen. Dataene som skal brukes i modellen vil innhentes fra AP1 (smittedose og virusoverlevelse), AP2 (konsentrasjoner av utskilt virus), AP3 (hvor mange og hvilke prøver som kan realistisk kan tas), AP4 (tidligere studier om overlevelse, prøvetaking, overføring etc.) og fra studier gjort av PatoGen angående virusoverføring innen anlegg og generelle virusreplikasjonsrater i felt (R0).
Leveranser
1. Validering av prøvetypers egnethet for virusovervåking: vannprøver mot vevsprøver.
2. Protokoll for overvåking av PD- og/eller ILA-virus i oppdrettsanlegg i ikke-endemiske/lavrisikoområder.
3. Protokoll for overvåking av anlegg i høyrisikoområder eller infiserte anlegg (inkludert anlegg med HPR0-positive fisk).
AP6: Formidling og kommunikasjon
Ansvarlig: Havforskningsinstituttet
I AP6 vil partnerne sikre at prosjektet har god kommunikasjon med interessenter og at resultater og data formidles via relevante kanaler. Fokusgruppeintervjuene med næringen vil være viktige for å oppnå tett og gjensidig kontakt med oppdretterne. AP6 vil legge til rette for skrivingen av planlagte populærvitenskapelige og vitenskapelige publikasjoner og arrangere forfattermøter m.m. En populærvitenskapelig video som forklarer viktigheten og betydningen av prosjektresultatene vil bli produsert og distribuert via partnernes nettsider og sosiale mediekanaler.
Det vil bli skrevet 8 vitenskapelige artikler i fagfellevurderte tidsskrift, der manuskriptene vil gjøres tilgjengelige som “pre-prints” i bioRxiv for å sikre at data og funn raskt blir kjent. Resultater vil også bli presentert på relevante konferanser og arbeidsmøter (workshops). Tre populærvitenskapelige artikler i Norsk Fiskeoppdrett eller lignende vil presentere prosjektet og prosjektresultatene.
En populærvitenskapelig video, som gir en audiovisuell presentasjon av resultatene og deres betydning for smittespredning og sykdomsbekjempelse, vil bli produsert og publisert på ulike (sosiale) medier.
Fokusgruppeintervjuer med industrien, både tidlig og sent i prosjektet, vil sikre utveksling av informasjon mellom bransje og prosjekt og tjene som viktig veiledning for prosjektet.
En populærvitenskapelig video, som gir en audiovisuell presentasjon av resultatene og deres betydning for smittespredning og sykdomsbekjempelse, vil bli produsert og publisert på ulike (sosiale) medier.
Fokusgruppeintervjuer med industrien, både tidlig og sent i prosjektet, vil sikre utveksling av informasjon mellom bransje og prosjekt og tjene som viktig veiledning for prosjektet.