Epidemiology, veterinary microbiology (Council of Complex Environmental Sciences)
100 %
Panel
Plant and animal breeding
Department or equivalent
Institute for Veterinary Medical Research (Centre for Agricultural Research)
Participants
Bálint, Ádám Balka, Gyula Domán, Marianna Forró, Barbara Gellért, Ákos Kugler, Renáta Magyar, Tibor Marton, Szilvia Rapcsák, Fanni Thuma, Ákos
Starting date
2017-09-01
Closing date
2021-02-28
Funding (in million HUF)
41.930
FTE (full time equivalent)
10.22
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 multifaktoriális emésztőszervi megbetegedések világszerte jelentős gazdasági veszteségeket okoznak a baromfiágazatban. A tervezett kutatómunka keretében ezeket a kórképeket szeretnénk tanulmányozni új generációs szekvenálás segítségével. Az egészséges és beteg madarak gasztrointesztinális rendszerét kolonizáló mikrobiális közösség meghatározása és összehasonlítása segíthet e komplex betegségek kóroktanának felderítésében, míg az in vivo kísérletek hasznos adatokkal szolgálnának a kórfejlődéssel kapcsolatban. A különböző magyarországi csirke és pulyka farmokról gyűjtött minták metagenomikai feldolgozásával nagy mennyiségű adatot gyűjthetnénk a jelenleg cirkuláló enterális patogénekkel kapcsolatban. A pályázat sikeres megvalósításával a hazai járványtani helyzetnek megfelelő megelőzési és kezelési stratégiák dolgozhatók ki.
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. Bár a multifaktoriális emésztőszervi megbetegedéseket (például pulykában a bélgyulladásos komplexet, valamint a bélgyulladásos és elhullásos tünetegyüttest, csirkében a satnyaság és törpenövés tünetegyüttesét) világszerte vizsgálják és számos vírussal, baktériummal és protozoonal hozták kapcsolatba, az egyes kórokozók és a különböző hajlamosító tényezők pontos szerepe tisztázatlan maradt. A tervezett projekt keretében az alábbi kérdésekre keressük a választ: Mely tényezők játszanak szerepet a multifaktoriális emésztőszervi megbetegedések kialakításában? Milyen összetételbeli változások figyelhetők meg a gasztrointesztinális rendszer mikrobiális közösségét illetően a betegség során? A mikrobiom összetételének változása kiváltó oka vagy pedig következménye a különböző betegségeknek? Kiváltható-e kísérleti körülmények között a betegség adott kórokozókkal történő fertőzéssel? Mely enterális kórokozók cirkulálnak jelenleg a magyarországi baromfi telepeken? El lehet-e különíteni egymástól az emésztőszervi mintákból kimutatott virulens és avirulens törzseket?
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 tervezett kutatómunka keretein belül új generációs szekvenálás (next generation sequencing, NGS) segítségével szeretnénk vizsgálni a baromfiágazat számára világszerte jelentős gazdasági károkat okozó multifaktoriális emésztőszervi megbetegedéseket. Az NGS alkalmazása a metagenomikai kutatásokban nagymértékben hozzájárulhat tudásunk gyarapításához a csirke és pulyka gasztrointesztinális rendszerét kolonizáló mikrobiális közösség fejlődésével és biodiverzitásával kapcsolatban. Az egészséges és a beteg madarak metagenomjának összehasonlítása segítséget nyújthat az emésztőszervi megbetegedések során megfigyelhető, a mikrobiális közösség összetételével kapcsolatos változások felismerésében. A magyar csirke és pulyka telepek NGS alapú monitoring vizsgálata hasznos információkkal szolgáltathat az aktuális járványtani helyzettel kapcsolatban, mely elengedhetetlen a hatékonyabb specifikus megelőzési stratégiák kidolgozásához, a termelési mutatók csökkenéséből és a megemelkedett előállítási költségekből eredő gazdasági veszteség csökkentéséhez.
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 mezőgazdasági termelés körülbelül 13 %-a a baromfiágazatból ered. Az egy főre jutó baromfi húsfogyasztás Magyarországon mintegy 25,4 kg/év, mellyel az első helyen áll, megelőzve nemcsak a marhahús, hanem a sertéshús fogyasztást is. Az 1940-es évektől kezdve a multifaktoriális emésztőszervi megbetegedések jelentős gazdasági károkat okoznak világszerte elsősorban a nagyüzemi termelők számára. Pulykában a bélgyulladásos komplexet és a bélgyulladásos és elhullásos tünetegyüttest, csirkében a satnyaság és törpenövés tünetegyüttesét írták le. Bár számos vírust és baktériumot azonosítottak a betegséggel kapcsolatban, a kórokozók többségét az egészséges madarak bélflórájából is kimutatták és szerepük a betegség kialakításában tisztázatlan maradt. A kutatómunka során elsőként az egészséges madarak emésztőcsatornáját kolonizáló mikrobiális közösség összetételét tanulmányoznánk, melynek segítségével a fertőzött állatokban megfigyelhető változások azonosíthatóvá válhatnak. A pályázat során magyarországi csirke és pulyka telepekről gyűjtött mintákat új generációs szekvenálással vizsgálnánk és metagenomikai analízisnek vetnénk alá. A minták feldolgozásával az emésztőszervi megbetegedések oktanával és kórfejlődésével kapcsolatban fontos információk birtokába juthatunk és bepillantást nyerhetünk a magyarországi baromfitelepek járványtani helyzetébe is. Végezetül, a pályázat sikeres teljesítésével megfelelő alapot teremthetünk a célzott diagnosztikai és megelőzési stratégiák kidolgozásához.
Summary
Summary of the research and its aims for experts Describe the major aims of the research for experts. In the proposed project we would like to introduce next generation sequencing method to study multifactorial enteric diseases of poultry causing significant economic losses for farmers in the poultry industry. Defining and comparing the composition of the gastrointestinal microbial community of healthy and affected turkey and chicken poults would help us in understanding the etiology of these complex diseases, while the planned in vivo experiments would provide valuable data about the pathogenesis. By processing the samples collected from different chicken and turkey farms in Hungary, applying metagenomic approach, we expect to obtain large amount of information about the currently circulating enteric pathogens, thereby with successful completion of the study prevention and treatment strategies specific to this region can be developed.
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. Although multifactorial enteric diseases, poult enteritis complex and poult enteritis mortality syndrome in turkey, and runting-stunting syndrome in chicken poults, have been studied worldwide and several viruses, bacteria and protozoa have been associated with these syndromes the exact role of the pathogenic agents and other predisposing factors remains to be elucidated. Which factors are responsible for the induction and development of multifactorial enteric diseases in poultry? What kind of changes can be observed in the microbial community of the gastrointestinal tract during the course of the disease? It is also questionable whether the compositional shifts found in the microbiome of affected birds are the reasons or the results of the disease. Is it possible to induce the above mentioned syndromes with a certain combination of pathogens? What kind of enteric pathogens circulate today in the Hungarian turkey and chicken flocks? Is it possible to differentiate between virulent and avirulent virus strains detected in the gastrointestinal samples?
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. Within the confines of the proposed project we are planning to apply next generation sequencing (NGS) to study multifactorial enteric diseases of poultry (PEC, PEMS and RSS) causing significant economic losses for this sector. Using NGS in metagenomics is greatly advancing our knowledge about the development and biodiversity of the microbial community of the gastrointestinal tract of chicken and turkey. Comparative analysis of the metagenomes of infected and non-infected birds will help us in understanding the relevant changes of the microbiome in these syndromes. NGS based surveillance study of Hungarian chicken and turkey farms will provide actual information about the epidemiological status of the flocks, which is essential for implementing more effective, specific prevention strategies to reduce economic losses resulting from poor performance and increased production costs related to PEC, PEMS and RSS.
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. Approximately 13 % of the output of the agriculture results from poultry production. In Hungary poultry meat consumption is on the first place, before pig and beef meat, with 25.4 kg/person/year. From the 1940s multifactorial enteric diseases, causing severe economic losses worldwide, appeared specifically in large poultry farms; in turkey poult enteritis complex and poult enteritis mortality syndrome, in chicken runting-stunting syndrome has been described. Although several viruses and bacteria have been detected in the infected birds, most of these pathogenic agents have also been identified in the normal flora and their role in disease induction has not been clarified. In the proposed project we are planning to study the complexity of the microbial community of the gastrointestinal tract of healthy animals in order to recognize the compositional changes observed in animals with symptoms associated with these infections. In the proposed project samples collected from Hungarian chicken and turkey flocks will be submitted to next generation sequencing and metagenomic analyses. Processing these samples information will be obtained about the etiology and pathogenesis of these syndromes, plus we will get an insight into the epidemiologic status of Hungarian poultry flocks. Finally, successful completion of the proposed project would provide a basis for developing effective diagnostic and prevention methods specific to Hungary.
Final report
Results in Hungarian
A multifaktoriális emésztőszervi megbetegedések világszerte jelentős gazdasági veszteségeket okoznak a baromfiágazatban. A kutatómunka keretében ezeket a kórképeket tanulmányoztuk új generációs szekvenálás segítségével. Mind egészséges, mind beteg madarak, illetve extenzíven és intenzíven tartott madarak gasztrointesztinális rendszerét kolonizáló mikrobiális közösségét vizsgáltuk. A különböző magyarországi csirke, pulyka és fácán farmokról gyűjtött minták metagenomikai feldolgozásával nagy mennyiségű adatot gyűjtöttünk a jelenleg cirkuláló, enterális patogénekkel kapcsolatban. A már korábban ismert patogének mellett új vírusok is kimutatásra kerültek, melyek teljes genomját meghatároztuk és elemeztük. A mintákban nagy számú, különböző fajokhoz tartozó rotavírus fertőzést igazoltunk, így átfogó képet kaphattunk a Magyarországon cirkuláló törzsekről, azok előfordulásáról és genetikai sokszínűségéről.
Results in English
Multifactorial gastrointestinal diseases cause significant economic losses in the poultry industry worldwide. As part of our research, we studied these diseases applying next-generation sequencing technique. The microbial community colonizing the gastrointestinal tract of both healthy and diseased birds, as well as extensively and intensively reared birds was studied. By using metagenomic approach during processing samples originating from different chicken, turkey, and pheasant farms in Hungary, we could collect a large amount of data about the currently circulating enteral pathogens. In addition to the previously known pathogens, novel viruses were also detected, and their complete genomes were identified and analysed. A large number of rotavirus infections belonging to different species were confirmed in the samples, so we could get a comprehensive picture of the strains circulating in Hungary, their occurrence and genetic diversity.
Farkas Szilvia L., Varga-Kugler Renáta, Ihász Katalin, Marton Szilvia, Gál János, Palya Vilmos, Bányai Krisztián: Genomic characterization of avian and neoavian orthoreoviruses detected in pheasants, VIRUS RESEARCH 297: 198349, 2021
