Bakteriofagprosjektet

Bildet viser to bakterier som er infisert av bakteriofager (type Podoviridae). Den ene cellen har nettopp blitt lysert (punktert) slik at de nydannede bakteriofagpartiklene slippes ut og kan infisere nye vertsbakterier. Bakteriofagene kan ses som små sigarformede partikler i skroget av den ødelagte bakterien

Bakterielle infeksjoner forårsaker alvorlige lidelser og store tap innen akvakultur over hele verden. Det utvikles stadig nye og bedre vaksiner og det arbeides aktivt med biokontroll for å redusere risiko for smitte. Likevel medfører bakterielle infeksjoner fremdeles store utfordringer, og det er behov for nye og miljøvennlige verktøy for enda bedre kontroll med problemet.

Bakteriofager er virus som er spesialisert til å formere seg i bakterier. De er bakterienes naturlige fiender, og naturens eget biokontrollverktøy for å hindre at enkeltbakterier blir for dominerende i et miljø.

Bakteriofager er de mest tallrike organismene på jorden. Det har blitt anslått at det finnes 1031 bakteriofager i biosfæren og det finnes i gjennomsnitt 107 (= ti millioner) bakteriofager per milliliter vanlig sjøvann. Bakteriofager finnes overalt der det er bakterier, og er en naturlig del av kroppene våre, maten vi spiser og miljøet vi er omgitt av.

Bakteriofager er enkle organismer, de fleste består kun av DNA, en beskyttende proteinkappe, samt overflatestrukturer som muliggjør gjenkjenning og infeksjon av vertsbakterier. Under infeksjonen tar bakteriofagen kontroll over vertsbakterien og produksjon av nye bakteriofager blir satt i gang. Infeksjonssyklusen avsluttes med at vertscellen lyseres (punkteres) slik at de nydannede bakteriofagpartiklene frigjøres og nye bakterier kan infiseres. På denne måten foregår bakteriofaginfeksjonene som en kjedereaksjon som fortsetter inntil det ikke lenger er egnede vertsbakterier tilgjengelig.

Bakteriofager er svært vertsspesifikke og kan kun infisere de bakteriene evolusjonen har spesialisert dem mot. De fleste bakteriofager kan bare infisere bakterier innenfor samme art eller et lite antall enkeltstammer.

På grunn av den smale vertsspesifisiteten til bakteriofagene er det kun målbakteriene som drepes mens den naturlige mikrofloraen i fisken, vannet og biofilteret forblir upåvirket. Det smale vertsspekteret og den konstante eksponeringen vi alle er utsatt for gjør at bruk av bakteriofager er svært trygt. Så langt vi kjenner til er det er ikke rapportert om bivirkninger ved administrasjon av bakteriofager til fisk i den vitenskapelige litteraturen.

Bildet er tatt med et elektronmikroskop og viser mange bakteriofager av type Siphoviridae.

Vi i ACD Pharma har jobbet med bakteriofager siden 2011, med lovende resultater mot en rekke bakterieinfeksjoner innen akvakultur. Bakteriofagene våre er naturlig forekommende i vann der målbakterien forekommer. Vi har bakteriofager fra ferskvann og saltvann, fra Østfold til Finnmark, fra innland og utland. Etter isolasjon blir alle bakteriofagene grundig karakterisert med hensyn til infeksjonseffektivitet, resistensdannelse, vertsspekter, morfologi, holdbarhet og genomsekvens. Kun de best egnede bakteriofagene blir brukt i videre studier av sikkerhet og effekt.
I utviklingen av teknologiplatformen vår har vi benyttet yersiniose som modellindikasjon, og et bakteriofagprodukt til bruk for spesifikk reduksjon av smitte press av Yersinia ruckeri går over i feltutprøvingsfase i 2017:

CUSTUSYRS – Bakteriofager til spesifikk reduksjon av smittepress fra Yersinia ruckeri

CUSTUSYRS er sikkert

Det er gjennomført en rekke sikkerhetsstudier som ligger til grunn for tillatelsen til feltutprøving:

Ingen mortalitet, ytre eller indre tegn til sykdom eller skade etter administrasjon av 1000 x dose oralt og gjennom vann i 7 dager. All fisken viste normal adferd og foropptak. Fisken ble overvåket i 21 dager etter eksponering (Salmo salar; n=110; Snittvekt = 30 g; ILAB 2013; FOTS ID 4901).

Ingen mortalitet eller ytre tegn til sykdom eller skade etter vannbehandling med 1 x dose CUSTUSYRS i to produksjonskar i forbindelse med håndtering. Fisken viste normal adferd og foropptak. (n=90 000; FOTS ID 6552).

Ingen mortalitet eller tegn til sykdom eller skade etter injeksjon av ufortynnet bakteriofagpreparat. Hver fisk ble injisert 10 mrd. Yersinia-spesifikke bakteriofager. All fisken ble observert i 3 mnd. etter eksponering. (n=20; snittvekt 20 gram; ILAB 2017; FOTS ID 9708)

Ingen mortalitet, ytre eller indre tegn til sykdom eller skade etter vannbehandling med 2000 x dose av CUSTUSYRS. Adferd og foropptak som i ubehandlet kontrollgruppe. Snittvekt ca. 2 gram. Forsøket ble utført i henhold til GLP ved VESO Vikan (n=100; FOTS ID 11819)

CUSTUSYRS er effektivt

Det er gjennomført omfattende dokumentasjon av effekt gjennom in vitro og småskala in vivo forsøk:

Bakteriofagene som inngår i CUSTUSYRS infiserer og dreper effektivt alle isolater av Y. ruckeri vi har samlet inn fra norske settefiskanlegg, fra Hordaland i sør til Finnmark i nord.

Svært effektiv reduksjon av bakterieshedding fra smittet fisk behandlet med bakteriofager (n=400). Samme effekt ble bare observert i kontrollgruppe behandlet med antibiotika (n=80). (ILAB, 2013).

Normalt foropptak under behandling. Grupper av smittet fisk som ble behandlet med bakteriofager viste samme foropptak som usmittet kontrollgruppe. Ubehandlet smittet fisk og fisk behandlet med antibiotika viste redusert appetitt. (ILAB, 2013).

Tilsvarende effekt som Oksolinsyre i behandling av laks aktivt smittet med yersiniose (ILAB 2013).

Bakteriofager ble brukt til å stanse et pågående subklinisk yersinioseutbrudd som var forventet å blomstre opp og gi høy dødelighet i forbindelse med forestående vaksinering og sortering. Bakteriofagene ble brukt til å fjerne Yersinia-smitte fra produksjonsvannet før og under håndteringen, og utbruddet ble avverget.

Forestående feltforsøk

Det skal i 2017-2018 gjennomføres omfattende feltutprøving av bakteriofagproduktets effekt i ulike produksjonsformer og situasjoner. Produktets påvirkning på mikrofloraen i anlegget skal kartlegges gjennom metagenomsekvensering. Det blir spesielt lagt vekt på produktets effekt mot Yersinia ruckeri, hvor lenge bakteriofagene finnes i effektive konsentrasjoner i anleggene, og hvor og hvordan produktet best benyttes i ulike anlegg.

Dersom du er veterinær, fiskehelsebiolog eller driftsleder ved et anlegg som har utfordringer med yersiniose, kontakt oss for mer informasjon om utprøvingen og om hvordan du kan sende inn vannprøver og bakterieisolater for en innledende kartlegging av mikrofloraen i anlegget ditt.

Kontakt oss gjerne også om andre bakterielle utfordringer, vi er avhengige av din kunnskap, erfaringer og bakterieisolater for å utvikle nye bakteriofagprodukter som kan hjelpe deg med å få kontroll over bakteriene.

Kontakt prosjektansvarlig i ACD Pharma, seniorforsker Hans Petter Kleppen på epost:  hans.kleppen@acdpharma.com eller mobil: (+47) 977 50 860.

Prosjektet er støttet av: