Halpatogén nyálkaspórás paraziták lehetséges terápiás célgénjeinek vizsgálata
Title in English
Studies on the potential therapeutic target genes of fish pathogen myxozoan parasites
Keywords in Hungarian
Myxozoa; pisztrángfélék kergekórja; gazda-parazita kölcsönhatás; in vivo fertőzési kísérlet; gén kifejeződés; proteomika
Keywords in English
Myxozoa; whirling disease; host-parasite interaction; in vivo infection experiment; gene expression; proteomics
Discipline
Veterinary sciences (Council of Complex Environmental Sciences)
100 %
Ortelius classification: Protozoan pathogens of animals
Panel
Plant and animal breeding
Department or equivalent
Institute for Veterinary Medical Research (Centre for Agricultural Research)
Participants
Berty, Márton Istvánné Herczeg, Dávid Pappné Szakály, Ágnes Sipos, Dóra Szegő, Dóra Zsigmond, Gergely Domonkos
Starting date
2017-12-01
Closing date
2021-03-31
Funding (in million HUF)
27.803
FTE (full time equivalent)
5.43
state
closed project
Summary in Hungarian
A kutatás összefoglalója, célkitűzései szakemberek számára Itt írja le a kutatás fő célkitűzéseit a témában jártas szakember számára. A nyálkaspórások (Myxozoa) a halparaziták egy gazdaságilag jelentős, széleskörűen elterjedt és rendkívül érdekes csoportja. Egyes fajok súlyos elhullást okoznak a természetes élőhelyeken és az akvakultúrában egyaránt. Ilyen faj a pisztráng ivadékok kergekórját okozó Myxobolus cerebralis. Gazdasági károkozásuk ellenére, nincs olyan kidolgozott védekezési mód, ami hatékony lenne nyálkaspórások ellen. A cseh kutatókkal tervezett együttműködés keretében terápiás potenciállal rendelkező nyálkaspórás proteáz gátló gének azonosítását és jellemzését tűztük ki célul. Genomikai, transzkriptomikai és proteomikai módszerek segítségével tervezzük egy kis és egy nagy virulenciájú nyálkaspórás faj szerin proteáz gátló fehérjéit (szerpinjeit) azonosítani, jellemezni és összehasonlítani. Arra számítunk, hogy alapvető ismereteket szerzünk a proteáz gátlók gazda-parazita kölcsönhatásban betöltött szerepéről. Terveink szerint a kiválasztott szerpinek proteomikai jellemzése lehetővé teszi azon fehérjék kiválasztását, amelyek alkalmas célpontjai lehetnek egy nyálkaspórások elleni kezelés kifejlesztésének, így az általuk okozott betegségek is kezelhetőek lehetnek majd a halgazdaságokban.
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. Kutatásunk legfőbb megválaszolásra váró kérdése, hogy vajon a nyálkaspórás proteáz gátló fehérjék alkalmas célpontjai-e egy parazita elleni kezelés kifejlesztésének. Genomikai módszerek alkalmazásával szándékozunk azonosítani szerin proteáz gátló (szerpin) géneket a nyálkaspórás genomban. Szeretnénk megtudni, hogy mennyi szerpin gén van a genomban és mennyire különböznek ezek egymástól. Az eltérő fejlődési szakaszban lévő paraziták génexpressziós vizsgálatával kívánjuk meghatározni, hogy melyek azok a szerpinek, amik nagy mennyiségben vannak jelen a gazda fertőződése során. Továbbá szeretnénk arra is választ találni, hogy vajon a különböző patogenitással bíró nyálkaspórás fajok, eltérő szerpinekkel rendelkeznek-e és ezek kifejeződése is eltér-e egymástól. Végül, tervezzük a gazda fertőződése során jelentőséggel bíró szerpin fehérjék gátló aktivitásának és biokémiai tulajdonságainak a jellemzését, annak érdekében, hogy felmérjük lehetséges szerepüket egy vakcinációs kezelésben való alkalmazásra.
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 nyálkaspórás proteáz gátló gének funkcionális vizsgálata egy teljesen új kutatási irányvonal ezen a tudományterületen. Igen aktuális téma tekintettel arra, hogy a nyálkaspórások okozta fertőzések ellen nincsen hatékony kezelési módszer, a proteáz gátlók pedig lehetséges cél gének. A Római Nyilatkozat: 10 lépés a felelősségteljes édesvízi halászat felé (2015) útmutatóban a FAO megfogalmazta az egészséges és a termékeny vízi ökoszisztémák iránti közös igényt, és az édesvízi halászat, valamint az akvakultúra menedzsment tudományos alapokon nyugvó fejlesztését javasolta. Az akvakultúrában a halegészségügyi problémák és a termelékenység gyakran összefügg, és a betegségek hatékony kezelése közvetlenül növelheti a termelékenység szintjét. Cseh kutatókkal együttműködve a nyálkaspórás kutatások nemzetközileg is elismert szakembereiként célunk az, hogy hozzájáruljunk a nyálkaspórás betegségek elleni védekezési stratégia fejlesztéséhez az akvakultúra ágazatban. A tervezett kutatás várt eredménye olyan lehetséges terápiás cél gének azonosítása és jellemzése, amivel megteremthetjük az alapjait egy hatékony, nyálkaspórások elleni védekezési stratégia kidolgozásának.
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 legutóbbi, 2016-ban megjelent FAO jelentés kiemeli az óceánokban és az édesvízi élőhelyekben rejlő hatalmas lehetőséget, amivel hozzájárulhat a globális emberi populáció számára nyújtott élelmezéshez és a megfelelő tápanyagok biztosításához. Amíg a nyíltvízi halászat évtizedek óta stagnáló tendenciát mutat, addig az akvakultúra jelentős növekedést produkál az emberi fogyasztásra szánt hal termelésében. A megnövekedett termelés sokszor intenzívebb termelési technológiák alkalmazásához vezet. A betegségek kezelésének nagy szerepe van különösen az intenzív rendszerekben, habár továbbra sincs megelőző módszer vagy hatékony kezelési eljárás számos halkórokozó ellen. Ilyen kórokozó a parazita nyálkaspórások (Myxozoa) csoportja, amelyek egyes fajai súlyos károkat okozhatnak a természetes halpopulációkban és a tenyésztett halállományokban. Csehországi kutatókkal együttműködésben azt tűztük ki célul, hogy azonosítjuk és jellemezzük a nyálkaspórások azon fehérjéit, amik egy specifikus, nyálkaspórás elleni terápia lehetséges célpontjai. Tervezett kutatásunk során meg kívánjuk alapozni egy hatékony kezelés kidolgozását, amelynek segítségével a nyálkaspórások okozta betegségek kezelhetőek lehetnek a halgazdaságokban.
Summary
Summary of the research and its aims for experts Describe the major aims of the research for experts. The group of myxozoans (Myxozoa) are an economically relevant, widespread and highly interesting group of fish parasites. Some species cause extreme decline in natural habitats and aquaculture, like Myxobolus cerebralis, the causative agent of whirling disease in trout fry. Despite of the economic losses, there is no effective protection of fish developed against myxozoans until now. In the proposed cooperation study with researchers from the Czech Republic, we aim at the identification and characterization of myxozoan protease inhibitors possessing therapeutic potential. Using genomic, transcriptomic and proteomic approaches, serine protease inhibitors (serpins) of a low and a high virulent myxozoan species are planned to be identified, characterized and compared. We expect to gain essential knowledge on the relevance of these protease inhibitors in host-parasite interactions. Furthermore, we expect that the proteomic characterization of the candidate serpins will enable us to select those proteins, which seem to be suitable targets for the development of an anti-myxozoan treatment, by which myxozoan diseases could be controlled in fish farms.
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. The main research question to be answered is whether myxozoan protease inhibitor proteins are suitable targets for the development of an anti-parasitic treatment. With genomic approaches, we intend to identify serine protease inhibitor (serpin) genes in the genome of myxozoans. We would like to know, how many genes are present in the genome, and how much they differ from each other. With gene expression analyses on various developmental stages of the parasites, we would like to know, which serpins are highly abundant during host invasion. Furthermore, we would like to find answers for whether myxozoan species, which vary remarkably in pathogenicity, possess different serpins and if their expression profile is also diverge. Finally, we plan to examine the inhibitor activity and biochemical characteristics of serpin proteins relevant in host invasion, in order to survey if they can be potential candidates for a vaccination therapy.
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. The functional study of myxozoan protease inhibitors is an absolutely novel research direction in the field. It is a “hot topic” considering that there is no effective treatment against myxozoan diseases, and these protease inhibitors are potential therapeutic target genes. In the guidelines of Rome Declaration: Ten steps to responsible inland fisheries (2015), FAO formulated the common need for healthy and productive aquatic ecosystems, and recommended the development of science-based approaches to improve inland fishery and aquaculture management. Health issues and productivity are often related to each other in aquaculture, and an effective disease management may directly increase the level of production. In collaboration with researchers from the Czech Republic, as internationally recognized experts on the field of myxozoan research, our goal is to contribute to the improvement of myxozoan disease management in aquaculture. The expected outcome of our planned project is the identification and characterization of potential therapeutic target genes, by which we could establish the conditions for the development of an effective, anti-myxozoan control strategy.
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. A recent FAO report published in 2016 highlights the tremendous potential of the oceans and inland waters to contribute significantly to food security and adequate nutrition for the global population. While capture fishery production has stagnated for decades, aquaculture has been responsible for the impressive growth in the supply of fish for human consumption. The increased production often leads to the application of more intensive production technologies. The disease control is of extreme importance especially in intensive systems, however there is still no preventive measure or adequate approach for the control of several fish pathogens. One of these pathogens is the group of parasitic myxozoans, some species of which may cause severe decline in natural fish populations and in farmed fish stocks. In cooperation with researchers from the Czech Republic, we aim at the identification and characterization of certain parasite proteins, which are potential targets of a specific, anti-myxozoan therapy. With the planned study, we intend to establish the conditions for the development of an effective treatment, by which myxozoan diseases can be controlled in fish farms.
