Prosjektnummer
901690
Metode som bruker kitinolytiske enzymer til å forebygge og kontrollere lakselus
-
Poster: Exploration of Vibrio natriegens as a host strain for highyield heterologous production of chitinolytic enzymes
NMBU – Norwegian University of Life Sciences. Poster. January 2023. By Martin Larsen (NMBU), Gunnar Thuestad (HVL – Western Norway University of Applied Sciences), Vincent G.H. Eijsink (NMBU), Ingunn Alne Hoel (HVL) and Gustav Vaaje-Kolstad (NMBU).
-
Scientific article: Characterization of genes and proteins related to chitin metabolism in Atlantic salmon
NMBU – Norwegian University of Life Sciences. PhD-thesis 2022:46. By Mathilde Mengkrog Holen.
Lakseoppdrettsnæringen har behov for gode og miljøvennlige metoder for forebygging og kontroll av lakselus. I det FHF-finansierte prosjektet “Ny metode for å redusere lakselus ved hjelp av kitinolytiske enzymer: Verifiseringsforsøk” (FHF-901651), ble en metode som potensielt kan inaktivere lakselus studert. Enzymene som benyttes har effekt mot alle stadier av lakselus som har skall, men må optimaliseres i forhold til miljøforholdene de skal benyttes ved. Dette prosjektet er en videreføring, med et forsterket fokus på miljøpåvirkning og nytteverdi for oppdrettsnæringen.
Prosjektet inngår i flere faglige satsingsområder ved Høgskulen på Vestlandet (HVL), blant annet “Ansvarlig innovasjon”, “Bærekraftig utvikling” og “Teknologi”. Ved Fakultet for ingeniør og naturvitskap er det i strategi for 2019–2023 pekt på 7 faglige profilområder hvorav dette prosjekt faller inn under følgende satsingsområder: “Havbruk”, “Energi, natur og miljø” og “innovasjon og entreprenørskap”. HVL har som overordnet mål bl.a. å bidra til ny kunnskap som kan løse utfordringer i samfunn og næring i et bærekraftig perspektiv. Dette prosjektet representerer et eksempel på en aktivitet som støtter opp under denne overordnede målsettingen.
Hovedmål
Å framskaffe kunnskap om en ny behandlingsmetode som bruker kitinolytiske enzymer for å forebygge og kontrollere lakselus.
Å framskaffe kunnskap om en ny behandlingsmetode som bruker kitinolytiske enzymer for å forebygge og kontrollere lakselus.
Delmål
1) Å finne de beste enzymene og kombinasjoner av enzymer, samt å finne reaksjonsbetingelser som er optimale, kan anvendes i merdene og maksimere effektiviteten av lytisk polysakkarid monooksygenase (LPMO) (LPMO er en gruppe enzymer som aktivt bryter ned kitin).
2) Å dokumentere effektiviteten av kitinolytiske enzymer mot lakselus slik at vi kan gi anbefalinger som gjelder behandling.
3) Å dokumentere hvordan kitinolytiske enzymer påvirker miljø, villfisk og skalldyr.
Å bruke slike enzymer er en helt ny behandlingsmåte som synes å ha flere fordeler framfor eksisterende metoder:
1. Metoden er tilpasset dagens teknologi med åpne merder.
2. Den er skånsom mot fisken og dermed økes dyrevelferden. Ved forsøk er det vist at det ikke forekommer skade på laks som er blitt behandlet med kitinolytiske enzymer (jf. prosjektet “Ny metode for å redusere lakselus ved hjelp av kitinolytiske enzymer: Verifiseringsforsøk” (FHF-901651)).
3. Enzymene vil virke mot alle stadier av lakselus som har skall, altså også de voksne stadiene hos lakselus.
4. Ved å tilpasse enzymene, kan en behandle mot lakselus uavhengig av årstid (temperatur).
5. Metoden har miljømessige fordeler. Enzymene er proteiner som forventes å brytes ned raskt i naturen. Kitinolytiske enzymer forekommer dessuten naturlig i det marine miljøet. Etter behandling av merden, vil det være enkelt å samle opp et evt. overskudd av enzymer før behandlingsvannet slippes ut i naturen dersom dette skulle vise seg å være nødvendig. Dette kan gjøres ved å tilsette kitin, f.eks i form av rekeskall, som enzymene vil binde seg til.
6. Ettersom enzymene angriper et endeprodukt i syntesen, anses det som mindre sannsynlig at lakselus utvikler resistens fordi det ikke finnes tilbakekoplingsmekanismer.
7. Enzymer kan produseres i stor skala og formuleres som pulver eller konsentrerte løsninger med lang holdbarhet, på linje med vanlig industrielle enzymer. Derfor vil distribusjon til næringen være enkelt.
En foreløpig utfordring har vært å fremskaffe kitinolytiske enzymer i store nok mengder, samt å finne de beste enzymkombinasjoner. Dette prosjektet tar sikte på å gi kunnskapsgrunnlaget, og dermed synliggjøre et markedspotensial, som vil få enzymprodusenter til å etablere industriell enzymproduksjon, og derved gjøre metoden tilgjengelig for oppdrettsnæringen.
Prosjektet vil gjennomføres mellom 01. oktober 2021 og 30. september 2023.
Metode som skal anvendes
Prosjektet vil være delt i 3 faglige arbeidspakker (AP-er), som er knyttet til de tre delmålene definert for dette prosjektet:
AP1: Identifisering, produksjon og karakterisering av kitinolytiske enzymer
Ansvarlig: Norges miljø- og biovitenskapelige universitet (NMBU)
Metode som skal anvendes
a. Identifisere kitinolytiske enzymer som virker effektivt under miljøforholdene i havet (35 ‰ salinitet, lav temperatur og pH 8).
b. Karakterisering av aktuelle enzymer.
c. Produksjon og rensing av utvalgte kitinolytiske enzymer i medium skala.
AP2: Testing av kitinolytiske enzym på levende lakselus under laboratorieforhold og in vivo på fisk
Ansvarlig: HVL
Metode som skal anvendes
a. Eksponeringsforsøk på lakselus for å finne lovende enzymer og enzymkombinasjoner, samt optimale reaksjonsbetingelser, og å bestemme beste behandlingstidspunkt i lakselusens livssyklus.
b. In vivo eksponeringsforsøk. For å gjennomføre forsøk på levende fisk infisert med lakselus, vil man kjøpe tjenester fra et uavhengig laboratorium. Dette sikrer en uavhengig tredjepartsvurdering.
AP3: Vurdering av effekter på miljø, villfisk og krepsdyr
Ansvarlig: HVL
Metode som skal anvendes
a. Vurdering av effekt på miljø vil gjennomføres ved å:
• studere og vurdere nedbrytningshastighet av kitinolytiske enzymer i et marint miljø.
• teste oppsamling av et eventuelt overskudd av enzymer før behandlingsvannet slippes ut.
b. Vurdering av effekt på villfisk ved å gjennomføre et litteraturstudium.
c. Vurdering av biologiske effekter på krepsdyr, med sjøkreps som modellart, vil gjennomføres ved:
b. Vurdering av effekt på villfisk ved å gjennomføre et litteraturstudium.
c. Vurdering av biologiske effekter på krepsdyr, med sjøkreps som modellart, vil gjennomføres ved:
• akutt toksisitetstest (LD50) på sjøkrepslarver.
• eksponeringsforsøk på sjøkrepslarver.
Etter at eventuell immaterielle rettigheter IP er sikret, vil resultatene bli publisert i anerkjent vitenskapelig tidsskrift med fagfellevurdering. Fortrinnsvis åpen publisering (open access) for å nå et bredt publikum.
Resultatene fra prosjektet vil presenteres for oppdrettsnæringen, og vil blant annet bruke HVLs deltakelse i NCE Seafood Innovation Cluster og KABIS (Kapasitetsløft for bærekraftig og innovativ sjømatproduksjon). NMBU vil presentere resultatene på relevante enzym-orienterte konferanser og flagge prosjektet som del av sin bærekrafts satsning. NMBU er en sentral partner i et nytt senter for forskningsdrevet innovasjon (SFI) innen “industriell bioteknologi” (2020–2028, ledet av SINTEF Industri), med flere enn 10 industripartnere, bl.a. fra marin sektor. NMBU vil bruke denne plattformen til å nå ut til næringen, både mulige brukere av teknologien og industrielle enzymprodusenter.
Formidling via aktuelle kommunikasjonsaktiviteter i regi av FHF, slik som FHFs lusekonferanse.
Formidling til allmennheten gjennom f.eks. nyhetsmedier og sosiale medier (eksempelvis slik som Facebook® og LinkedIn®).
Det vil opprettes og oppdateres en prosjektside i systemet Current Research Information SysTems In Norway (Cristin), og prosjektet vil markedsføres via forskningsgruppen Anvendt Marin Mikrobiologi ved HVL.