Veterinary sciences (Council of Complex Environmental Sciences)
100 %
Ortelius classification: Veterinary medicine
Panel
Plant and animal breeding
Department or equivalent
Institute for Veterinary Medical Research (Centre for Agricultural Research)
Starting date
2015-09-01
Closing date
2020-12-31
Funding (in million HUF)
8.950
FTE (full time equivalent)
2.71
state
closed project
Summary in Hungarian
A kutatás összefoglalója, célkitűzései szakemberek számára Itt írja le a kutatás fő célkitűzéseit a témában jártas szakember számára. Az emlős polyomavírusokkal ellentétben a madár polyomavírus és a ludak haemorrhagiás polyomavírusa (GHPV) súlyos betegséget okozhat az egészséges gazdaszervezetben is. A libák vérzéses vese- és bélgyulladását (HNEG, hemorrhagic nephritis and enteritis of geese) először 1969-ben jegyezték fel Magyarországon, de a kórokozó leírására csak 30 évvel később került sor. Bár a betegség jól felismerhető a klinikai tünetek és szövettani elváltozások alapján, a fertőzés pontos patomechanizmusa nem ismert. A GHPV tünetek nélkül replikálódhat házi kacsában, így ez a faj potenciális vírus rezervoárként szolgálhat. Tanulmányunk fő célja a GHPV fertőzés azon vírus és gazdasejt eredetű faktorainak meghatározása, amelyek megismerése segíthet e nagy morbiditású és mortalitású betegség ellen hatékony vakcinák kifejlesztésében. A genomstruktúra alapos feltérképezése, valamint a magyarországi liba és kacsa állományokban előforduló polyomavírusok diverzitásának megállapítása céljából teljes genom szekvenciákat határoztunk meg. Emellett vadon élő vízimadarakban szeretnénk felmérni a vírusok előfordulását azok esetleges rezervoár szerepének felderítésére. Mesterségesen fertőzött libák és kacsák szöveteiben vizsgálnánk a vírus-gazda kölcsönhatásokat, így azonosítva azokat a faktorokat, amelyek a fertőzés kimenetelét befolyásolhatják a homológ és heterológ gazdaszervezetekben. Ezen kívül megkíséreljük a GHPV ORF-X génjének virulencia faktor szerepét tisztázni. Tanulmányunk a betegség kialakulásának és terjedésének fontos tényezőiről adhat új információkat.
Mi a kutatás alapkérdése? Ebben a részben írja le röviden, hogy mi a kutatás segítségével megválaszolni kívánt probléma, mi a kutatás kiinduló hipotézise, milyen kérdéseket válaszolnak meg a kísérletek. A libák vérzéses vese- és bélgyulladása a lúd haemorrhagiás polyomavírus (GHPV) okozta súlyos megbetegedés. Bár a vírust izolálták és genomszekvenciája alapján jellemezték, génjeinek szerepe és a sejtszintű folyamatok pontosan nem ismertek. A vírus potenciális patogén faktoraira az emlős és madár polyomavírusok homológ génjei alapján következtettek. A VP1, VP2 és VP3 struktúrfehérjék, valamint a fő virulencia faktornak tekintett T és t tumor antigének minden polyomavírusban kódoltak. A madár polyomavírusokban kódolt VP4 fehérjének ezen kívül szerepe van a vírus replikációjában, a virion szerkezetének kialakulásában, továbbá a fertőzött sejtek apoptózisában. A GHPV ORF-X génjét a VP4 homológjának tekintik, bár a két gén szekvenciája nagymértékben eltér, illetve az ORF-X-ből hiányoznak a VP4 funkcionális doménjai is. Kísérleteink a fertőzött sejtekben átíródott RNS-ek analízisén keresztül a vírus-gazda kölcsönhatások feltárására irányulnak, illetve választ adhatnak az ORF-X szerepét illetően is. Fontos kérdés továbbá a házi kacsák szerepe a víruscirkulációban, valamint annak felderítése, hogy – a libáktól eltérően - miért nem alakul ki betegség ezekben a madarakban. A ludak vakcinázása mellett a vírus rezervoárok azonosítása fontos lépés a vírusok elleni védekezésben, ezért vadon élő víziszárnyasok mintáiban is felmérnénk a polyomavírusok előfordulását. A részleges és teljes vírusszekvenciák detektálása és szekvenálása bizonyítja a vírusok jelenlétét a házi és vadon élő víziszárnyasokban, segíti a vírus diverzitás felmérését, továbbá a potenciálisan szelekciós nyomás alatt álló szakaszok és rekombinációs pontok azonosítását.
Mi a kutatás jelentősége? Röviden írja le, milyen új perspektívát nyitnak az alapkutatásban az elért eredmények, milyen társadalmi hasznosíthatóságnak teremtik meg a tudományos alapját. Mutassa be, hogy a megpályázott kutatási területen lévő hazai és a nemzetközi versenytársaihoz képest melyek az egyediségei és erősségei a pályázatának! A libatenyésztés és libamáj előállítása, ami hazánk egyik leghíresebb export terméke, több ezer embernek nyújt munkalehetőséget Magyarországon. Évente körülbelül 6 millió liba és kacsa kerül feldolgozásra, ami 30 milliárd forint bevételt jelent a kereskedelemben, továbbá 100 ezer tonna kukorica felhasználását és értékesítését is magával vonja. A házi lúd vérzéses vese- és bélgyulladásos járvány kitörései akár 100% morbiditással és mortalitással járhatnak az érintett libaállományokban. Tervezett kutatásaink a legújabb technikák – köztük a teljes genom ismeretére épülő epidemiológiai vizsgálatok, újgenerációs szekvenálásra épülő transzkriptom analízis - előnyeit kihasználva célozza meg a súlyos betegség kialakulásában szerepet játszó virális és gazda eredetű faktorok szerepének és kölcsönhatásainak felderítését. A tanulmányunk által nyerhető információk alapvető fontosságúak lehetnek a fertőzés elleni küzdelemben és a megelőző intézkedések kialakításában, köztük a vakcina fejlesztésben. Gazdasági jelentőségén túl átfogó tanulmányunk olyan eredményekkel szolgálhat, amelyeket a hasonló területen dolgozó szakemberek is értékesíthetnek, például vírusevolúciót, vírus patogenezist érintő, illetve a vírusfehérjék celluláris hatásait tanulmányozó kutatásaikban.
A kutatás összefoglalója, célkitűzései laikusok számára Ebben a fejezetben írja le a kutatás fő célkitűzéseit alapműveltséggel rendelkező laikusok számára. Ez az összefoglaló a döntéshozók, a média, illetve az érdeklődők tájékoztatása szempontjából különösen fontos az NKFI Hivatal számára. A Polyomaviridae víruscsalád tagjai embert és a gerinces állatok különböző csoportjait fertőző vírusok. A vadon élő és hobbiállatként tartott madarak, illetve a házi szárnyasok polyomavírusai súlyos betegségeket okozhatnak a gazdaállatokban. A ludak haemorrhagiás polyomavírus fertőzése vérzéses vese- és bélgyulladást idéz elő, nagy károkat okozva a lúdtenyésztőknek. A vírus a házi kacsát is képes megfertőzni, de a ludakra jellemző klinikai tünetek ezekben a madarakban nem jelentkeznek. Jóllehet, a tüneteket nem mutató állatok is lehetnek a vírusok forrásai. Tanulmányunk céljai közt szerepel a magyar liba- és kacsaállományokban előforduló polyomavírusok vizsgálata, vadon élő vízimadarakban a vírus jelenlétének felmérése, és a polyomavírus fertőzés patológiai mechanizmusainak felderítése a kiválasztott gazdaszervezetekben. A vírus hatásmechanizmusának feltérképezése és a potenciális fertőző vírusforrások megismerése a megfelelő vakcina előállításán túl alapvető fontosságú a vakcinázási programok kialakításában. Széleskörű vizsgálatokat magában foglaló tanulmányunk új információkkal szolgálhat azokról a virális és gazda eredetű faktorokról, amelyek kulcsszerepet játszanak a fertőzésben és a betegség kialakulásában. Eredményeink és alkalmazott módszereink segítséget nyújthatnak a jövőben a polyomavírusok kutatásában. Tanulmányunk a kutatók mellett a lúdtenyésztéssel foglalkozók számára is hasznos információkkal szolgálhat.
Summary
Summary of the research and its aims for experts Describe the major aims of the research for experts. Avian polyomaviruses and goose haemorrhagic polyomavirus (GHPV), opposite to mammalian polyomaviruses, may cause fatal diseases in their immunocompetent hosts. Hemorrhagic nephritis and enteritis of geese (HNEG) was first observed in 1969 in Hungary but the causative agent, GHPV, was described only thirty years later. Although, the disease is well recognizable on the basis of clinical signs and histological results the exact pathomechanisms of the infection are poorly understood. GHPV may replicate in domestic ducks without any signs of disease and these birds could be potential reservoirs of these viruses. One of our main goals is to gain new insights into the viral and host specific determinants of GHPV infection, which may be needed to develop effective vaccines against this high morbidity and mortality disease. Whole genome sequence data are generated to better understand the genomic structure and diversity of viruses circulating in the Hungarian goose and duck flocks. In addition, wild-living birds will be screened for polyomaviruses to see if those species may serve as reservoirs capable of maintaining virus circulation and generate new virus diversity that may pose challenge for vaccine efficacy. We aim at measuring the virus-host interactions in the tissues of experimentally infected geese and ducks to understand host factors determining the evolution of virus infection in homologous and heterologous host species. ORF-X is anticipated to be a virulence factor of GHPV, but its function is still unknown. Thus attempt will be made to clarify its role in the life cycle of GHPV. This research proposal may shed light on new aspects of pathogenesis of HNEG.
What is the major research question? Describe here briefly the problem to be solved by the research, the starting hypothesis, and the questions addressed by the experiments. Haemorrhagic nephritis and enteritis is a serious infectious disease of geese caused by goose haemorrhagic polyomavirus (GHPV). The virus was isolated and characterized by its genome sequence but the exact role of its genes and pathological processes in the hosts’ cells are not known. Pathogenic factors of the virus were predicted when comparing structure of GHPV to the homologous genes of other polyomaviruses. VP1, VP2 and VP3 structure proteins and large T (tumour) and small t antigens are encoded in the genome of all polyomaviruses and the tumour antigens are considered as main virulence factors. The VP4 protein of avian polyomaviruses is another factor having role in the replication and packaging of the viruses and induce apoptosis in the infected cells. ORF-X of the GHPV genome is considered as a homologous gene of the VP4, but these genes are highly divergent and the functional domains of the VP4 are absent in the ORF-X. Our experiments would reveal viral-host interactions of the infected cells via analyses of the transcribed RNAs and may specify the function of the ORF-X. Another important question is the role of ducks in the circulation of the GHPV and why ducks have only subclinical signs opposite to geese. Beside vaccination of the domestic geese identification of the potential reservoirs is a cardinal step in the preventive efforts, thus we plan to screen a great number of wild-living waterfowl origin samples for GHPV. Detection and sequencing of partial and whole genome sequences may prove the presence of the virus in waterfowls and may help to estimate virus diversity and any potential sites under selection or putative recombination hot spots.
What is the significance of the research? Describe the new perspectives opened by the results achieved, including the scientific basics of potential societal applications. Please describe the unique strengths of your proposal in comparison to your domestic and international competitors in the given field. Goose liver is one of the most famous export products of Hungary and goose breeding gives job for thousands of Hungarian farms. About 6 million of geese and ducks are kept and butchered each year, meaning also consumption of 100.000 tons of maize. The commercial value of goose and duck products measures 30 billion HUF (100 million EUR). Haemorrhagic nephritis and enteritis of domestic geese is an epizootic viral disease with up to 100% morbidity and mortality rate in the affected goose flocks. This research proposal reflects an integrative view that may help better understand both viral and host factors responsible for this severe diseases using state-of-the-art methods, such as whole genome based epidemiology, transciptome analysis by RNA sequencing on next generation sequencing platforms to identify role(s) and partner(s) of virulence factors. The new information obtained by this approach is indispensable to improve control and preventive measures against the disease, including vaccine development. In addition to the economic implications, this proposal may generate results that may serve as reference material for researchers working on related areas, such as experts in virus evolution, viral pathogenesis and those studying interactions and cellular partners of viral proteins.
Summary and aims of the research for the public Describe here the major aims of the research for an audience with average background information. This summary is especially important for NRDI Office in order to inform decision-makers, media, and others. Members of the Polyomaviridae family are viruses infecting a wide variety of vertebrates including human and animal organisms. Polyomaviruses of wild-living birds, companion birds and poultry induce severe diseases in susceptible hosts. Goose haemorrhagic polyomavirus (GHPV) causes haemorrhagic nephritis and enteritis of geese and means great economic losses for goose keepers. GHPV is also frequently detected in domesticated ducks but these birds do not show clinical signs of infection. However, birds without symptoms may be sources of infective viruses. Our aims in the proposed research are the investigation of polyomaviruses circulating in Hungarian geese and duck flocks, to survey virus presence in waterfowls, and to reveal pathological mechanisms of polyomavirus infections in selected host species. The most important preventive tool would be vaccination, but thorough knowledge on the viral pathogenesis and on the potential reservoirs of infective viruses are crucial for an effective vaccination program. In this ambitious proposal we could gain new information on viral and host factors responsible for the infection and disease development. Furthermore, our results and the applied methods may help future studies of other polyomaviruses. Our study could have an impact not only for researchers but also for goose keepers.
Final report
Results in Hungarian
A lúd haemorrhagiás polyomavírus (GHPV) magas mortalitással járó fertőzést okozhat kislibákban. Kutatási pályázatunk keretein belül a GHPV replikációját és génexpresszióját vizsgáltuk liba embrionális fibroblast sejtekben. A korai és késői virális géntermékek (amelyeket sorrendben 9, illetve 24 órával a fertőzés után regisztráltunk) a replikáció megindulása előtt (amelyet 48 órával a fertőzést követően regisztráltunk) megjelentek, ami arra utal, hogy a transzkripció megindulása nem kötődik szorosan a replikációhoz. Sikeresen azonosítottuk a feltételezett ORF-X gén termékét is. Liba és kacsa mintákból származó GHPV genom szekvenciákat határoztunk meg. Evolúciós és szelekciós analízis alapján a GHPV genomja a többi madár polyomavírus genomjához képest konzervatívabb. A 2005-2020 évekre vonatkoztatott adatok alapján a GHPV folyamatosan jelen van hazánkban; az esetek száma hullámzó tendenciát mutat. Az új törzsek mellett a már korábban előfordulók újra felbukkanhatnak, különböző törzsek egy időben jelen lehetnek adott térségben. Bár vadmadarakban nem igazoltuk a GHPV előfordulását, egy lengyel tanulmány szerint az eddig ismert gazdafajokon (a házi libán és kacsán) túl vadon élő madárfajokat is fertőzhet, így azok rezervoárként szolgálhatnak. A lehetséges vadmadár gazdafajokból származó GHPV törzsek génjeiben több mutáció azonosítható. Eredményeink segíthetik a GHPV elleni vakcinák fejlesztését, valamint felhívják a figyelmet a cirkuláló GHPV törzsek követésének fontosságára.
Results in English
Goose haemorrhagic polyomavirus (GHPV) may induce serious disease with high mortality rate in goslings. In our research project replication and gene expression of GHPV was investigated in goose embryo fibroblast cells. Accumulation of early and late viral gene products (detected at 9 and 24 hours post infection, respectively) started before commencement of the virus replication (detected 48 hours post infection) implying that transcription is not strictly connected to replication. Furthermore, production of the putative ORF-X mRNA was successfully identified. The genomes of novel GHPV strains, originating from goose and duck samples, were characterized. Evolutionary and selection constraint analyses showed, that GHPV has a more conservative genome if compared to other avian polyomaviruses. Data of years 2005-2020 demonstrated that GHPV infection is continuously present in Hungarian waterfowl farms with fluctuating case number, and previously detected strains may reemerge and co-circulation of variable strains is possible. Although we could not identify GHPV in wild birds, a study from Poland revealed hitherto unknown avian hosts of GHPV; beside geese and ducks these may be reservoirs of the virus. More mutations were accumulated in the genes of GHPV strains collected from wild bird samples. Collectively, our results may promote vaccine development and suggested that monitoring of circulating GHPV strains and potential hosts is of high importance.
Kaszab Eszter, Marton Szilvia, Dán Ádám, Farsang Attila, Bálint Ádám, Bányai Krisztián, Fehér Enikő: Molecular epidemiology and phylodynamics of goose hemorrhagic polyomavirus, TRANSBOUNDARY AND EMERGING DISEASES 67: (6) pp. 2602-2608., 2020
Eszter Kaszab, Luca Szabadi, Anett Kepner, Pál Bajnóczi, György Lengyel, Krisztián Bányai, Enikő Fehér: Viral gene expression profile of goose haemorrhagic polyomavirus in susceptible primary cell, közlésre beküldött, 2021
Eszter Kaszab, Szilvia Marton, Károly Erdélyi, Krisztián Bányai, Enikő Fehér: Genomic evolution of avian polyomaviruses with a focus on budgerigar fledgling disease virus, közlésre beküldött, 2021
Kaszab Eszter, Bali Krisztina, Bálint Ádám, Bányai Krisztián, Fehér Enikő: A lúd haemorrhagiás polyomavírus fertőzés jellemzése és hazai előfordulása, közlésre előkészítve, 2021
Kaszab Eszter, Marton Szilvia, Dán Ádám, Farsang Attila, Bálint Ádám, Bányai Krisztián, Fehér Enikő: Molecular epidemiology and phylodynamics of goose hemorrhagic polyomavirus, TRANSBOUNDARY AND EMERGING DISEASES tbed.13608, 2020
Eszter Kaszab, Szilvia Marton, Károly Erdélyi, Krisztián Bányai, Enikő Fehér: Genomic evolution of avian polyomaviruses with a focus on budgerigar fledgling disease virus, közlésre elküldve, 2020
Marton S, Erdélyi K, Dán Á, Bányai K, Fehér E: Complete genome sequence of a variant Pyrrhula pyrrhula polyomavirus 1 strain isolated from white-headed munia (Lonchura maja), MICROBIOLOGY RESOURCE ANNOUNCEMENTS 4: e01172-16, 2016
Eszter Kaszab, Szilvia Marton, Ádám Dán, Attila Farsang, Krisztián Bányai, Enikő Fehér: Genome analysis of Anser anser polyomavirus 1 in Hungary , Acta Microbiologica et Immunologica Hungarica Volume 66 Supplement 1 : Abstracts of the 18th International Congress of the Hungarian Society for Microbiology, 2019
