Dypdykk i marine gener

I kampen mellom virus og fiskens immunsystem er det ofte fisken som taper. Forskere jobber iherdig for å avsløre virusenes taktikk og å slå knockout på dem.

Publisert
Foto: AkvaSmart)
Foto: AkvaSmart)

Livet i oppdrettsanlegget er slett ingen dans på roser. Pankreassykdom, infeksiøs pankreasnekrose, infeksiøs lakseanemi og hjerte- og skjelettmuskelbetennelse kan ses på som laksens svar på vår influensa, gulfeber og hepatitt.

Og i motsetning til hos oss mennesker er utfallet ofte dødelig.

– Virussykdommer har vært og er fremdeles et viktig problem når det gjelder fiskehelse.

– Tapene for oppdrettsnæringen som følge av sykdom og sykdomsrelaterte tilstander er for store, mener Brit Hjeltnes, avdelingsdirektør for fiske- og skjellhelse ved Veterinærinstituttet.

– Infeksiøs pankreasnekrose (IPN) kan gi en dødelighet på opptil 90 prosent i yngelfasen. Like etter sjøsetting ligger dødeligheten på mellom åtte og ti prosent, illustrerer Øystein Evensen, professor ved Norges veterinærhøgskole.

Gigantisk område

Dette er et viktig bakteppe for ham og flere av forskerne som får støtte av Forskningsrådets Program for funksjonell genomforskning (FUGE). Og for mange er målet det samme: å sørge for at laksen på best mulig måte skal kunne beskytte seg mot sykdom.

For å komme dit studerer forskerne gener og molekyler i både fisk og virus, hvorfor det er slik at det finnes «slemme» og «snille» versjoner av det samme viruset og hvordan fiskens immunforsvar reagerer på et angrep.

– Å forstå samspillet mellom virus og vert er avgjørende for å kunne utvikle effektive vaksiner mot de ulike virussykdommene. Laksens immunforsvar er et gigantisk område som det tar lang tid å kartlegge, forklarer Unni Grimholt, genetiker ved Universitetet i Oslo.

Fant motstandsgen

Grimholt er en av dem som har fått midler fra FUGE, og har forsket på fiskegener i 18 år. Hun er ekspert på såkalte MHC-molekyler, som befinner seg på overflaten av cellene.

Under et virusangrep vil MHC-molekylene vise fram biter av viruset og dermed blir det satt i gang en immunrespons.

– Noen MHC-varianter bidrar til resistens mot gitte virus, mens andre bidrar til beskyttelse mot bakterier, og vi arbeider med å forstå hvorfor, forklarer Grimholt.

Siri Mjaaland og Unni Grimholt er begge opptatt av fiskehelse, men med utgangspunkt i genene hos henholdsvis virus og fisk. (Foto: Elin Fugelsnes)
Siri Mjaaland og Unni Grimholt er begge opptatt av fiskehelse, men med utgangspunkt i genene hos henholdsvis virus og fisk. (Foto: Elin Fugelsnes)

I de aller fleste tilfeller er det slik at mange gener spiller inn på én og samme sykdom, og det dukker stadig opp nye gener som viser seg å ha en funksjon, ifølge forskeren.

Nylig identifiserte forskergruppen hun var en del av, en genetisk markør som forklarer en vesentlig del av den genetiske variasjonen i resistens mot IPN.

Ved hjelp av DNA-analyser kan man da finne de fiskene som har den beste IPN-resistensen innenfor familien og bruke disse videre i avl for å forbedre sykdomsmotstanden.

Prosjektet ble ledet av NOFIMA og avlsselskapet Aqua Gen, og Aqua Gen jobber nå videre med å utvikle en teknologi basert på disse lovende resultatene.

For dårlige vaksiner

IPN og infeksiøs lakseanemi (ILA) er to av virussykdommene som skaper mest hodebry for lakseoppdrettsnæringen. Mangelen på effektive vaksiner er et stort problem, ifølge Grimholt.

– Det har tradisjonelt sett vært veldig suksessfullt å lage vaksiner mot bakterier, men det har vist seg langt vanskeligere å lage gode vaksiner mot virus. Det fører blant annet til betydelige tap for oppdrettsnæringen.

– I 2006 ble det eksportert laks for 17,1 milliarder, mens pankreassykdom alene stod for et tap på en milliard kroner, forteller hun.

Virusets gener

Siri Mjaaland, seniorforsker ved Veterinærinstituttet, ivrer også etter å bidra til å utvikle effektive vaksiner mot virusene som dreper oppdrettslaksen. Mens Grimholts utgangspunkt er fiskens gener, er det virusets gener som opptar Mjaaland mest.

Hun prøver å finne ut hvilke gener eller områder av genene som påvirker hvor hissig viruset blir, noe som er avgjørende for hvordan kampen mellom virus og fisk ender.

– Ikke alle variantene av ILA-virus ser ut til å være sykdomsfremkallende, og sykdomsforløpet varierer fra utbrudd til utbrudd. For å kunne utvikle vaksiner eller behandlinger, må vi finne ut hvorfor det er slik, forklarer Mjaaland.

Derfor arbeider hun med å lage kunstige viruspartikler der man kan endre enkelte gener eller områder av et gen før viruset smitter cellesystemer eller hele fisk. Slik blir det mulig å teste ut ulike hypoteser, og å se hvordan fiskens immunrespons påvirkes.

Bedre kontroll

(Foto: Shutterstock)
(Foto: Shutterstock)

Professor Øystein Evensen ved Veterinærhøgskolen har på sin side fordypet seg i viruset som forårsaker IPN, og har laget kunstige eller rekombinante viruspartikler for bruk i vaksinasjonsstudier.

– Det har vært vaksiner mot IPN på markedet i mer enn ti år, men til tross for utstrakt bruk er sykdommen fortsatt et stort problem, påpeker han.

Ett av Evensens funn viser at det finnes flere varianter av IPN-viruset med ulik grad av hissighet. I dagens vaksiner brukes vanligvis bare én IPN-virusvariant, og det kan være en av forklaringene på at vaksinene ikke klarer å beskytte mot sykdommen.

Derfor jobber Evensen nå med å teste ut forskjellige vaksiner på fisk som er smittet med de «hissige» virusvariantene som gir dødelighet. Og det ser ut til at han er på riktig vei.

– Funnene tyder på at en vaksine som inneholder de hissige variantene, gir den beste beskyttelsen mot de virusvariantene som forekommer i norsk oppdrett i dag. Disse funnene kan danne grunnlaget for at man i framtida får enda bedre kontroll med sykdommen ved hjelp av vaksinasjon, mener professoren.

Lager lik laks

Å utvikle gode modellsystemer for forskning på sykdom og immunforsvar i fiskeverdenen er svært viktig, påpeker forskerne. Grimholts bidrag er å prøve å lage genetisk standardisert laks.

I en tank på Universitetet i Oslo har hun ni levende fisker med helt likt arvemateriale som blir kjønnsmodne neste år, og som etter hvert vil kunne lage tusenvis av avkom.

Mjaaland mener dette vil være et svært viktig bidrag til forskningen på virus og immunforsvar.

– Hver enkelt fisk er veldig ulik genetisk sett, og derfor blir reproduserbarhet av data et stort problem. Med fisk som genetisk sett er helt like, kan vi gjennomføre forsøkene med langt færre dyr og samtidig få mer entydige resultater, understreker hun.

Lenke:

Forskningsrådets program: Funksjonell genomforskning (FUGE)