Syntetiske nukleinsyrer – vårt beste stikk?

En bærekraftig havbruksnæring forutsetter frisk fisk og det er et klart behov for forbedrede virusvaksiner. Vaksinene som er tillatt brukt i Norge trenger hjelpestoffer for å gi god beskyttelse. Hovedmålet for denne avhandlingen har vært å studere to slike hjelpesubstanser.Master i bioteknologi Hanna Leena Thim ved NFH forsvarte 1.12 offentlig for ph.d.-graden i naturvitenskap, avhandlingen:"Adjuvant combinations with the Toll-like receptor-ligand CpG- Protective immune responses in Atlantic salmon"
Revold, Jens
Publisert: 12.12.16 00:00 Oppdatert: 19.01.17 13:03
Tromsø

En bærekraftig havbruksnæring forutsetter frisk fisk. Virussykdommer, som for eksempel pankreassykdom (PD), påfører store økonomiske tap for næringen og også lidelser for fisken. Det er et klart behov for forbedrede

. Foto: Ørjan Garfjell

virusvaksiner. Vaksinene som er tillatt brukt i Norge er basert på formuleringer med hele inaktiverte virus. Denne typen vaksine trenger en hjelpesubstans, kalt adjuvanser, for å gi god beskyttelse.  Oljeadjuvanser er mest vanlig å bruke i de kommersielle laksevaksinene. Ulempen ved disse er at de gir begrenset beskyttelse og uønskede bivirkninger for fisken. En best mulig beskyttelse oppnås ved at både medfødt og ervervet immunitet engasjeres for å bidra til nøytralisering og destruering av virus.

Vår gruppe har over lang tid arbeidet med èn type adjuvans som inneholder syntetiske biter av arvestoffet, nukleinsyrer. Denne type adjuvans blir også prøvd ut i ulike vaksiner til mennesker. Syntetiske nukleinsyrer er ligander som kan aktivere en type reseptorer kalt Toll-lignende reseptorer (TLR) som finnes uttrykt hos ulike immunceller. Når disse TLRene aktiveres starter prosesser som fører til en sterkere beskyttelse. 

Hovedmålet for denne avhandlingen har vært å studere immunstimulerende egenskapene hos to slike TLR-ligander i laks; CpG og poly I:C. De to første artiklene omhandler vaksineforsøk med Salmonid alphavirus (SAV) som forårsaker PD. Artiklene viser at vaksinering med inaktivert helvirus tilsatt CpG og poly I:C som adjuvans induserer høyere immunresponser enn hva vaksiner med kun virus gjør. Spesielt så vi at nivået   av virusnøytraliserende antistoffresponser økte i vaksiner tilsatt adjuvans.

I den neste artikkelen viser vi at celler i bukhulen som tar opp «vaksinebiter» (antigener), både med og uten CpGer, migrerer til lymfoide vev (hodenyre og milt), der de øker nivået av markører for såkalte antigen-presenterende celler. Dette er celler som presenterer «vaksinebiter» til andre deler av immunsystemet og bidrar til aktivering av disse.

Ved å etablere en metode for å sortere ut IgM-positive B-celler fra lymfoide organer fra laks kunne vi undersøke noen av mekanismene bak responsene observert in vivo. In vitro studier, presentert i artikkel 4,  viste at B-celler hos laks uttrykker TLRer som blant annet spesifikt binder CpG og poly I:C. Stimulering av B celler med CpG alene, eller i kombinasjon med kondisjonert medium fra leukocytter, ga økt genuttrykk av sekretorisk IgM og økt utskillelse av antistoffer (IgM). Resultatene tyder på at CpG kan bidra til at laksens B-celler differensierer til plasmaceller og dermed er et viktig bindeledd mellom medfødte og adaptive immunmekanismer.

 Avhandlingen viser at TLR-ligandene CpG og poly I:C kan benyttes som modelladjuvanser for å studere basale immunresponser i laks; i tillegg har de potensiale til å gjøre virusvaksiner brukt i akvakultur mer effektive.

Abstract:

Aquaculture is in need of improved viral vaccines to meet the demands of a growing sustainable industry. Fish viral vaccines are often based on less immunogenic antigen (Ag) formulations that require adjuvants to elicit sufficient protection. Toll-like receptor (TLR) agonists holds high immunostimulatory properties and are in mammals well explored vaccine adjuvants. The potential of synthetic TLR-agonists as adjuvants lie in their ability to provide signals engaging both innate and adaptive immunity that in turn may prime an array of immune responses. In this thesis, the main aim has been to increase our knowledge regarding the immunostimulatory properties of the nucleic acid-sensing TLR-agonists CpG and poly I:C in Atlantic salmon. First, the TLR-agonists were included as an adjuvant combo to inactivated whole salmonid pancreas disease virus (SPDV/SAV) Ag formulations where effects on protection against SAV was investigated both by injection and co-habitant challenge. The work show that the combo greatly potentiated neutralizing antibody responses. In line with the challenge studies, it was further investigated if cells in the periphery could take up the soluble antigens CpG and ovalbumin (OVA) and home to the immunological tissues head kidney (HK) and spleen. Indeed, leukocytes homed to the HK and displayed traits common for maturing Ag-presenting cells (APCs). In that study, a B-lymphocyte like IgM positive cell population was described in HK that downregulated early B cell marker transcript, while secreted IgM transcripts were upregulated upon in vitro CpG stimulation. This suggests that the HK harbor antibody secreting cells (ASCs). Based on that, method optimization to characterize Atlantic salmon B cells functionally were initiated. Flow cytometry analysis of naïve salmon using trout monoclonal antibodies show that IgM+ B cells are the dominating Ig class in salmon systemic lymphoid tissues. Moreover, mRNA transcript analyzes of sorted IgM+ B cells from HK, peripheral blood and spleen leukocytes show that they express a range of nucleic acid-sensing TLRs. In addition, CpG stimulation alone was enough to induce IgM secretion in sorted HK and spleen IgM+ B cell cultures. Our findings suggests that these TLRs are promising ‘model- agonists’. To further support the use of these TLR-agonists as adjuvants in finfish viral vaccines, research regarding their direct and indirect effects, particularly on salmon B cells, should be emphasized. This requires markers as well as in vitro and in vivo assays that are yet not in place.

The Thesis:

http://munin.uit.no/bitstream/handle/10037/10008/thesis.pdf?sequence=4&isAllowed=y

Kommisjonen

Foto: Ørjan Garfjell

Veiledere:

  • Professor Jorunn Jørgensen, NFH
  • Førsteamanuensis Ingvill Jensen, NFH

 

Bedømmelseskomité:

  • Dr. John Hansen, USGS Western Fisheries Research Center, USA (1. opponent)
  • Dr. Sonal Patel, Havforskningsinstituttet, Bergen (2. opponent)
  • Professor Børre Robertsen, NFH  (internt medlem og leder av komiteen)

 

Disputasen ble avholdt på engelsk og ble  ledet av prodekan Monica Alterskjær Sundset ved Fakultet for biovitenskap, fiskeri og økonomi

Personlig

Hanna Leena, fra Tidaholm, Sverige, har vært ansatt ved NFH de seneste ni åren, engagert i forskjellige stillinger innen forskningsgruppa for fiskehelse. 

Navn: Hanna Leena Thim

Institusjon/institutt: NFH/BFE

Telefonnummer/mobilnummer: 77646089

E-postadresse: hanna.l.thim@uit.no

Revold, Jens
Publisert: 12.12.16 00:00 Oppdatert: 19.01.17 13:03
Tromsø
Vi anbefaler