Poszukiwania skutecznej szczepionki mRNA przeciwko wirusowi TiLV jako innowacyjna metoda kontroli chorób zakaźnych w akwakulturze

Akwakultura jest w ostatnich dekadach najszybciej rozwijającą się gałęzią gospodarki rolnospożywczej na świecie, a ryby stanowią ważne w żywieniu człowieka źródło składników odżywczych. Niestety głównym problemem w światowej akwakulturze są choroby ryb spowodowane infekcjami różnego rodzaju patogenami, które często skutkują wysoką śmiertelnością zakażonych osobników. Zapobieganie chorobom ryb ma zatem kluczowe znaczenie dla rozwoju zrównoważonej akwakultury. Szczepienia są obecnie najskuteczniejszą metodą zapobiegania chorobom zakaźnym ryb. Co ważne, szczepienia ryb pozwalają także ograniczyć stosowanie szeregu rodzaju chemioterapeutyków oraz antybiotyków. Stosowanie tych związków w środowisku wodnym jest wysoce niepożądane ze względu na ich pozostałość w rybach, które są spożywane przez ludzi, oraz ze względu na wzrastający problem oporności bakterii na antybiotyki.

Celem obecnego projektu jest opracowanie unikalnej i innowacyjnej strategii szczepienia ryb z wykorzystaniem bezpiecznych i wysoce skutecznych szczepionek opartych na technologii mRNA. W projekcie skupimy się na opracowaniu skutecznej szczepionki przeciwko wirusowi TiLV (tilapia lake virus), który odpowiedzialny jest za masowe śnięcia tilapii nilowej (Oreochromis niloticus). Ryba ta znajduje się na trzecim miejscu pod względem wielkości produkcji na świecie, a spowodowane wirusem TiLV straty w jej hodowli stanowią olbrzymi problem dla akwakultury tilapii nilowej.

Nasze badania będą oparte na dwóch modelach zwierzęcych: (i) danio pręgowanym (Danio rerio, ang. zebrafish), który jest niewielką rybą stosowaną jako organizm modelowy i dla której model infekcji wirusem TiLV został opracowany w naszym laboratorium oraz (ii) tilapii nilowej będącej naturalnym gospodarzem wirusa TiLV. W pierwszej kolejności, na modelu danio pręgowanego zbadamy wpływ różnych modyfikacji i protokołów oczyszczania mRNA na jego stabilność i wydajność translacji w komórkach ryb. W kolejnym kroku porównamy efektywność działania ochronnego 14 szczepionek mRNA (kodujących 14 różnych białek wirusa TiLV). Pozwoli to na wskazanie 2 szczepionek mRNA, kodujących białka wirusowe o największym potencjale do pobudzenia odpowiedzi przeciwwirusowej ryb. Bazując na tej wiedzy przeprowadzimy badania na tilapii nilowej. Skupimy się w nich na sprawdzeniu działania ochronnego szczepionek zawierających wybrane: (i) mRNA, (ii) białka wirusowe kodowane przez te mRNA, oraz (iii) nanocząsteczki opłaszczone wybranymi białkami wirusowymi. Sprawdzimy najskuteczniejszą drogę podania szczepionek. Ponadto określimy wiek, w którym tilapie nilowe powinny zostać zaszczepione oraz czas trwania ochrony po szczepieniu.

Projekt będzie realizowany w ramach współpracy pomiędzy dwoma jednostkami badawczymi posiadającymi niezbędne doświadczenie i infrastrukturę do jego realizacji: (1) Zakład Immunologii Ewolucyjnej Instytutu Zoologii i Badań Biomedycznych Uniwersytetu Jagiellońskiego w Krakowie (Lider) specjalizujący się w badaniach nad odpornością ryb, oraz (2) Laboratorium Chemii Biologicznej Centrum Nowych Technologii Uniwersytetu Warszawskiego zajmujące się badaniem biologii RNA, syntezą, właściwościami i zastosowaniami modyfikowanych nukleotydów oraz szczepionkami mRNA. Współpraca ta gwarantuje właściwą realizację zaplanowanych zadań badawczych oraz pozwoli na opracowanie pierwszych szczepionek mRNA do zastosowania w akwakulturze.