Prosjektnummer
901860
Tracing lice using epigenetic markers (TraceLice)
Lakselus (Lepeophtheirus salmonis) har en høy reproduksjonsrate. Lakselusegg festes til kroppen til
hunnlusen inntil larvene klekkes. Disse spres med havstrømmer og ved å
bruke hydrodynamisk-biologiske modeller kan spredningen av luselarver
forutsies. Men, eksperimentell sporing av kopepoditter tilbake til deres
opprinnelse er imidlertid foreløpig ikke mulig, og modellering er ikke i
stand til å skille mellom kopepoditter som stammer fra oppdrettsfisk eller
fra villfisk i et gitt område.
Spesielt sjøørret som kan oppholde seg i kystområdene i flere måneder
eller til og med år, kan være infisert av store mengder voksne hunnlus og
kan derfor bidra med å spre infektive kopepoditter. En annen kilde kan
være tilbakevandrende villaks. I denne sammenheng er bestanden av
pukkellaks, en stillehavsart som har invadert Norge de siste årene,
spesielt interessant, ettersom den forventes å være langt større enn
bestanden av vill atlanterhavslaks. Dermed kan pukkellaksen bli en
betydelig kilde til kopepoditter.
Hovedmål
Å identifisere epigenetiske markører i genomet til lakselus som gir pålitelig informasjon om kopepoditters opprinnelse.
Delmål
1. Å identifisere vertsspesifikke markører. Dette gjøres ved å investigere DNA-metyleringsmønstre ved hjelp av sekvensering av voksne hunnlus fra ulike verter og analysere disse for konsistente forskjeller.
2. Å evaluere påliteligheten til markørene identifisert i delmål 1 ved å analysere deres samspill med genuttrykket av relevante gener. Dette gjøres ved å RNA-sekvensere lusene og så innlemme de resulterende genuttrykksmønstrene med DNA-metyleringsdataene for å evaluere epimetyleringsmarkørene identifisert i delmål 1.
3. Å utvikle og teste assayer som identifiserer opprinnelsen til kopepoditter. For å gjøre dette skal det utvikles metyleringsspesifikke qPCR-assayer (MS-qPCR) rettet mot epimetyleringsmarkørene identifisert i delmål 1.
Å identifisere epigenetiske markører i genomet til lakselus som gir pålitelig informasjon om kopepoditters opprinnelse.
Delmål
1. Å identifisere vertsspesifikke markører. Dette gjøres ved å investigere DNA-metyleringsmønstre ved hjelp av sekvensering av voksne hunnlus fra ulike verter og analysere disse for konsistente forskjeller.
2. Å evaluere påliteligheten til markørene identifisert i delmål 1 ved å analysere deres samspill med genuttrykket av relevante gener. Dette gjøres ved å RNA-sekvensere lusene og så innlemme de resulterende genuttrykksmønstrene med DNA-metyleringsdataene for å evaluere epimetyleringsmarkørene identifisert i delmål 1.
3. Å utvikle og teste assayer som identifiserer opprinnelsen til kopepoditter. For å gjøre dette skal det utvikles metyleringsspesifikke qPCR-assayer (MS-qPCR) rettet mot epimetyleringsmarkørene identifisert i delmål 1.
Lakselusen er den største enkeltutfordringen for norsk oppdrettsnæring;
den fører til reduksjon i industriell vekst og til både direkte og indirekte
kostnader knyttet til tiltak for bekjempelse av lakselus. Lusekontroll er
derfor av stor betydning. Et uunnværlig element i bekjempelsen av
lakselus er å forebygge nye angrep, noe som avhenger av at man kjenner
kilden til de infektive lakselus-kopepodittene. Dessverre er det per i dag
ikke mulig å bestemme kilden til lus eller deres kopepoditter. Dette prosjektet tar sikte på å utvikle et verktøy for å knytte kopepoditter som har smittet
fisken til deres opprinnelse.
Aktiviteten i prosjektet er inndelt i fire faglig arbeidspakker (AP-er) som hver
danner grunnlag for den neste basert på oppnåelse av milepæler (MP-er). I sum skal arbeidspakkene føre til utviklingen av en assay som kan brukes
til å skille mellom lus av forskjellig vertsopprinnelse.
AP1: Prøvetaking av lus
Denne AP-en er ledet og gjennomført av Havforskningsinstituttet (HI). Den danner grunnlaget for alle analyser med å skaffe lus av forskjellig opprinnelse. Innsamling av voksne hunnlus og eggstrenger med forskjellig vertsopprinnelse gjøres i forbindelse med HIs luseovervåkingsprogram langs norskekysten og i forbindelse med vitenskapelig undersøkelsestrål. I første samplingsperioden blir voksne hunnlus samplet til analyse gjennom AP2 og AP3, i andre samplingsperioden i tillegg eggstrenger, som klekkes ved laboratoriet for analyse av kopepoditter i AP4.
MP: Skaffe både voksne hunnlus og kopepoditter av forskjellig opprinnelse.
AP2: Bestemmelse av differensielt metylerte regioner
I denne AP-en ledet og gjennomført av HI skal med hjelp av “Reduced representation bisulfite sequencing” (RRBS) av voksne hunnlus, fra forskjellige verter og regioner, DNA-metyleringen kartlegges. Basert på sekvensdataene vil en differensiell metylert genanalyse bli gjort for å identifisere regioner som er forskjellig metylert mellom gruppene av lus.
MP: Kartlegge differensielt metylerte steder mellom vill og oppdrettet laksefisk som startpunktet for implementeringen av en MS-qPCR-analyse.
AP3: RNA-sekvensering
I denne AP-en ledet og gjennomført av Universitetet i Bergen (UiB) skal de samme lusene som blir undersøkt i AP2 RNA sekvenseres. En integrert analyse av RNA-uttrykningsmønstre med DNA-metyleringsdata oppnådd i AP2 vil gi et innblikk i hvilke gener som påvirkes av differensiell metylering.
MP: Påliteligheten til markørene identifisert i AP2 skal evalueres ved å analysere deres assosiasjon med uttrykk av relevante gener. Bare i tilfelle vellykket identifikasjon av differensielt metylerte steder mellom lusene fra forskjellig opprinnelse kan AP4 implementeres.
AP4: Implementering av en MS-qPCR-assay for undersøkelse av utvalgte metyleringssteder av interesse
I denne AP-en ledet og gjennomført av HI skal en metyleringsspesifikk qPCR (MS-qPCR)-assay etableres for å undersøke og validere DNA-metyleringsendringene i spesifikke gener eller genregioner oppdaget i voksne hunnlus i AP2 og AP3 for bruk i kopepoditter. MS-qPCR kan gi en kvantitativ vurdering av DNA-metyleringsendringer på spesifikke steder i et gitt gen. Dens anvendelse for å påvise metyleringstilstanden på disse spesifikke stedene vil bli testet i ytterligere voksne hunnlus tatt ut sommeren 2024 (AP1) og til slutt i kopepoditter klekket fra eggstrenger av disse lusene.
MP: MS-qPCR-assay for å undersøke metyleringsstatus i spesifikke gener som ble funnet i AP2 og AP3 til å kunne diskriminere mellom lus fra forskjellig opprinnelse.
AP1: Prøvetaking av lus
Denne AP-en er ledet og gjennomført av Havforskningsinstituttet (HI). Den danner grunnlaget for alle analyser med å skaffe lus av forskjellig opprinnelse. Innsamling av voksne hunnlus og eggstrenger med forskjellig vertsopprinnelse gjøres i forbindelse med HIs luseovervåkingsprogram langs norskekysten og i forbindelse med vitenskapelig undersøkelsestrål. I første samplingsperioden blir voksne hunnlus samplet til analyse gjennom AP2 og AP3, i andre samplingsperioden i tillegg eggstrenger, som klekkes ved laboratoriet for analyse av kopepoditter i AP4.
MP: Skaffe både voksne hunnlus og kopepoditter av forskjellig opprinnelse.
AP2: Bestemmelse av differensielt metylerte regioner
I denne AP-en ledet og gjennomført av HI skal med hjelp av “Reduced representation bisulfite sequencing” (RRBS) av voksne hunnlus, fra forskjellige verter og regioner, DNA-metyleringen kartlegges. Basert på sekvensdataene vil en differensiell metylert genanalyse bli gjort for å identifisere regioner som er forskjellig metylert mellom gruppene av lus.
MP: Kartlegge differensielt metylerte steder mellom vill og oppdrettet laksefisk som startpunktet for implementeringen av en MS-qPCR-analyse.
AP3: RNA-sekvensering
I denne AP-en ledet og gjennomført av Universitetet i Bergen (UiB) skal de samme lusene som blir undersøkt i AP2 RNA sekvenseres. En integrert analyse av RNA-uttrykningsmønstre med DNA-metyleringsdata oppnådd i AP2 vil gi et innblikk i hvilke gener som påvirkes av differensiell metylering.
MP: Påliteligheten til markørene identifisert i AP2 skal evalueres ved å analysere deres assosiasjon med uttrykk av relevante gener. Bare i tilfelle vellykket identifikasjon av differensielt metylerte steder mellom lusene fra forskjellig opprinnelse kan AP4 implementeres.
AP4: Implementering av en MS-qPCR-assay for undersøkelse av utvalgte metyleringssteder av interesse
I denne AP-en ledet og gjennomført av HI skal en metyleringsspesifikk qPCR (MS-qPCR)-assay etableres for å undersøke og validere DNA-metyleringsendringene i spesifikke gener eller genregioner oppdaget i voksne hunnlus i AP2 og AP3 for bruk i kopepoditter. MS-qPCR kan gi en kvantitativ vurdering av DNA-metyleringsendringer på spesifikke steder i et gitt gen. Dens anvendelse for å påvise metyleringstilstanden på disse spesifikke stedene vil bli testet i ytterligere voksne hunnlus tatt ut sommeren 2024 (AP1) og til slutt i kopepoditter klekket fra eggstrenger av disse lusene.
MP: MS-qPCR-assay for å undersøke metyleringsstatus i spesifikke gener som ble funnet i AP2 og AP3 til å kunne diskriminere mellom lus fra forskjellig opprinnelse.
Resultatene fra prosjektet skal presenteres i form av en faglig sluttrapport, samt gjennom en populærvitenskapelig publikasjon. Vitenskapelig formidling av data skal være gjennom presentasjon av resultatene på en internasjonal og en nasjonal konferanse.