Prosjektnummer
902027
Nytt verktøy for tidlig varsling av gjellesykdom (GillAlert)
Fiskehelse og velferd fortsetter å være en av de største utfordringene i oppdrettsnæringen. Bare i 2023 er det beregnet at 62,8 millioner laks døde under sjøfasen. En betydelig andel av dette kan knyttes opp mot respiratoriske problemer og sykdommer som kompleks gjellesykdom (KGS). KGS, en multifaktoriell sykdom, kjennetegnes av ulike skader eller lidelser som opptrer samtidig i gjellene med negativ innvirkning på gjellefunksjon.
Patologien av KGS kjennetegnes av inflammasjon i gjellevevet, skader på og langs epitelet, hyperplasi i slimcellene og i flere tilfeller melanisering of gjellelamellene. Dessverre er årsakene bak KGS fortsatt dårlig forstått som gjør diagnostisering svært utfordrende. Eksisterende metoder avhenger i stor grad av manuell scoring av gjellehelse ved hjelp av histologi eller på makroskopisk nivå. Disse metodene er svært tidkrevende og krever spesialisert kunnskap og trening, uten helt å eliminere sjansen for subjektiv scoring. Slike begrensninger kompliserer vurderingen av gjellehelse samtidig som det understreker behovet for en standardisert, kvantitativ vurdering av gjellehelse.
DeepX er et verktøy originalt utviklet for å diagnostisere hudkreft i menneskelige pasienter som bygger på “optisk overføring diagnostisering” [eng: Optical Transfer Diagnosis (OTD)] for å karakterisere de biologiske egenskapene i menneskevev. I GillAlert-prosjektet, er målsettingingen å tilpasse dette verktøyet slik at det kan brukes på laksegjeller og dermed tilby næringen en semiautomatisk metode for kvantifisering av gjellehelse og vurdering av respiratorisk kapasitet.
Patologien av KGS kjennetegnes av inflammasjon i gjellevevet, skader på og langs epitelet, hyperplasi i slimcellene og i flere tilfeller melanisering of gjellelamellene. Dessverre er årsakene bak KGS fortsatt dårlig forstått som gjør diagnostisering svært utfordrende. Eksisterende metoder avhenger i stor grad av manuell scoring av gjellehelse ved hjelp av histologi eller på makroskopisk nivå. Disse metodene er svært tidkrevende og krever spesialisert kunnskap og trening, uten helt å eliminere sjansen for subjektiv scoring. Slike begrensninger kompliserer vurderingen av gjellehelse samtidig som det understreker behovet for en standardisert, kvantitativ vurdering av gjellehelse.
DeepX er et verktøy originalt utviklet for å diagnostisere hudkreft i menneskelige pasienter som bygger på “optisk overføring diagnostisering” [eng: Optical Transfer Diagnosis (OTD)] for å karakterisere de biologiske egenskapene i menneskevev. I GillAlert-prosjektet, er målsettingingen å tilpasse dette verktøyet slik at det kan brukes på laksegjeller og dermed tilby næringen en semiautomatisk metode for kvantifisering av gjellehelse og vurdering av respiratorisk kapasitet.
Hovedmål
Å tilpasse DeepX-systemet til et nytt verktøy, GillAlert, som er tiltenkt at oppdrettere og annet personell kan ta i bruk langs merd- og karkanten for å evaluere respiratorisk kapasitet i gjellene fortløpende.
Delmål (med korresponderende arbeidspakker (AP-er)
1. Å tilpasse DeepX-maskinvaren og programvaren slik at de er tilpasset bruk på settefiskanlegg og sjøanlegg (AP1)
2: Å foreta innsamling av gjelleprøver som er representative for ulike grader og stadier av sykdom og helse (AP2).
3. Å foreta kalibrering og validering av utstyr ved hjelp av innsamlet prøvemateriale fra WP1 (AP2).
4. Å tilrettelegge for innføringen av denne teknologien via kunnskapsformidling og kommunikasjon med næringsaktører (AP3).
Å tilpasse DeepX-systemet til et nytt verktøy, GillAlert, som er tiltenkt at oppdrettere og annet personell kan ta i bruk langs merd- og karkanten for å evaluere respiratorisk kapasitet i gjellene fortløpende.
Delmål (med korresponderende arbeidspakker (AP-er)
1. Å tilpasse DeepX-maskinvaren og programvaren slik at de er tilpasset bruk på settefiskanlegg og sjøanlegg (AP1)
2: Å foreta innsamling av gjelleprøver som er representative for ulike grader og stadier av sykdom og helse (AP2).
3. Å foreta kalibrering og validering av utstyr ved hjelp av innsamlet prøvemateriale fra WP1 (AP2).
4. Å tilrettelegge for innføringen av denne teknologien via kunnskapsformidling og kommunikasjon med næringsaktører (AP3).
GillAlert tilbyr et
helt nytt verktøy som muliggjør standardisert, og kvantitativ vurdering av
gjellehelse og assosiert respiratorisk kapasitet. Med en slik standardisert
metode i grunn ligger alt til rette for sammenligning mellom ulike
produksjonslokaliteter og fiskegrupper som vil kunne fremme forskning, samt
veilede produksjonsstrategivalg basert på gjellehelse. Måleapparatet kommer til
å være bærbart og brukervennlig slik at det kan tas i bruk hvor som helst, av
hvem som helst – uten krav til omfattende opplæring og trening. Ved å kutte ned
analysetiden og kravet til ekspertise, legger GillAlert til rette for mer tids-
og kostnadseffektive rutiner for overvåkning av fiskehelse og velferd.
Resultatene fra analysene vil videre kunne hjelpe oppdrettere med å ta viktige
strategivalg for å oppnå best mulig gjellehelse som naturligvis betyr bedre
fiskehelse og velferd for fisken, og for oppdretteren; potensielt redusere
økonomiske tap som følge av dårlig gjellehelse.
Prosjektet har en varighet på to år og vil bestå av tre arbeidspakker (AP-er):
AP1: Maskinvare og programvareutvikling
Ansvarlige: Karin Pittman (Universitetet i Bergen, Institutt for biovitenskap (BIO) og Hans Heckland (BalterMedical AS)
Denne arbeidspakken har som mål å tilpasse og bygge videre på den eksisterende DeepX-teknologien for å gjøre den bedre egnet til laksegjeller. Arbeidet vil innebære utviklingen av et multispektral kamera som er bedre egnet for å se på gjeller i tillegg til optimalisering av apparatet til feltbruk. Dette innebærer både at maskinvaren gjøres robust og feltdyktig, samt brukervennlig. Denne arbeidspakken inkluderer også målinger av de optiske egenskapene ved laksens blod, melanin og slim (mucus). Disse målingene vil senere bli brukt til å beskrive og identifisere tilstanden på gjellene.
AP 2: Prøvetaking ved Lerøy-fasiliteter og innsamling av biologiske parametere
Ansvarlige: Simon Menanteau-Ledouble (NORCE) og Pål Skjold (Lerøy Seafood Group ASA)
I denne arbeidspakken vil det bli tatt bilder av fisk og samlet inn biologisk prøvemateriale som vil bli brukt som referanse til kalibrering av programvaren. Gjennom en kombinasjon av ulike metoder skal vi i denne arbeidspakken gi en omfattende og helhetlig vurdering av gjellehelsen til prøvetatt fisk. Blant metodene er et standard scoringssystem som brukes av industrien i dag inkludert makrogjellescore og histologisk gjellescore. I tillegg til dette vil det bli tatt bilder av gjellene ved hjelp av Veribarr™ som er den eneste etablerte og objektive helsestandarden for barrierevev i fisk med publiserte grenseverdier tilgjengelige. Utover dette vil det også bli målt: blodets oksygeneringsnivå; osmoregulatorisk kapasitet basert på Na+/K+ -ATPase-aktivitet ved hjelp av modifisert NKA enzymaktivitetanalyse; og genuttrykk av utvalgte gener av interesse knytta til KGS (Interleukin 1 beta, Interleukin 10 i tillegg til Caspase 14 som er en markør for epitelskader).
AP3: Formidling
Ansvarlig: Naouel Gharbi (NORCE)
I denne arbeidspakken skal det etableres retningslinjer, standard operasjonsprosedyrer og grenseverdier ment for å hjelpe operatører ved bruk og tolkning av resultatene fra GillAlert-systemet. Denne arbeidspakken omfatter også kommunikasjon og formidling av prosjektresultatene til næringen. Dette vil bli gjort gjennom en rekke forum som blant annet online publikasjoner, publikasjoner i fagfellevurderte tidsskrifter, deltakelse og demonstrasjon av systemet på fagmesser rettet mot oppdrettsnæringen. I tillegg til dette vil det bli organisert dedikerte arbeidsmøter (workshops) i løpet av prosjektets siste år. Funnene fra dette prosjektet kommer til slutt også til å bli presentert på forskningskonferanser og i en vitenskapelig artikkel som vil bli sendt inn til tidsskrift med fagfellevurdering.
AP1: Maskinvare og programvareutvikling
Ansvarlige: Karin Pittman (Universitetet i Bergen, Institutt for biovitenskap (BIO) og Hans Heckland (BalterMedical AS)
Denne arbeidspakken har som mål å tilpasse og bygge videre på den eksisterende DeepX-teknologien for å gjøre den bedre egnet til laksegjeller. Arbeidet vil innebære utviklingen av et multispektral kamera som er bedre egnet for å se på gjeller i tillegg til optimalisering av apparatet til feltbruk. Dette innebærer både at maskinvaren gjøres robust og feltdyktig, samt brukervennlig. Denne arbeidspakken inkluderer også målinger av de optiske egenskapene ved laksens blod, melanin og slim (mucus). Disse målingene vil senere bli brukt til å beskrive og identifisere tilstanden på gjellene.
AP 2: Prøvetaking ved Lerøy-fasiliteter og innsamling av biologiske parametere
Ansvarlige: Simon Menanteau-Ledouble (NORCE) og Pål Skjold (Lerøy Seafood Group ASA)
I denne arbeidspakken vil det bli tatt bilder av fisk og samlet inn biologisk prøvemateriale som vil bli brukt som referanse til kalibrering av programvaren. Gjennom en kombinasjon av ulike metoder skal vi i denne arbeidspakken gi en omfattende og helhetlig vurdering av gjellehelsen til prøvetatt fisk. Blant metodene er et standard scoringssystem som brukes av industrien i dag inkludert makrogjellescore og histologisk gjellescore. I tillegg til dette vil det bli tatt bilder av gjellene ved hjelp av Veribarr™ som er den eneste etablerte og objektive helsestandarden for barrierevev i fisk med publiserte grenseverdier tilgjengelige. Utover dette vil det også bli målt: blodets oksygeneringsnivå; osmoregulatorisk kapasitet basert på Na+/K+ -ATPase-aktivitet ved hjelp av modifisert NKA enzymaktivitetanalyse; og genuttrykk av utvalgte gener av interesse knytta til KGS (Interleukin 1 beta, Interleukin 10 i tillegg til Caspase 14 som er en markør for epitelskader).
AP3: Formidling
Ansvarlig: Naouel Gharbi (NORCE)
I denne arbeidspakken skal det etableres retningslinjer, standard operasjonsprosedyrer og grenseverdier ment for å hjelpe operatører ved bruk og tolkning av resultatene fra GillAlert-systemet. Denne arbeidspakken omfatter også kommunikasjon og formidling av prosjektresultatene til næringen. Dette vil bli gjort gjennom en rekke forum som blant annet online publikasjoner, publikasjoner i fagfellevurderte tidsskrifter, deltakelse og demonstrasjon av systemet på fagmesser rettet mot oppdrettsnæringen. I tillegg til dette vil det bli organisert dedikerte arbeidsmøter (workshops) i løpet av prosjektets siste år. Funnene fra dette prosjektet kommer til slutt også til å bli presentert på forskningskonferanser og i en vitenskapelig artikkel som vil bli sendt inn til tidsskrift med fagfellevurdering.
Resultatene fra
dette prosjektet kommer til å bli kommunisert via online publikasjoner
(LinkedIn®, i tillegg til nettsider som WAVMA (https://www.wavma.org) og Norecopa (https://norecopa.no), publikasjoner i fagtidsskrifter på både
engelsk og norsk (for eksempel Intrafish og Norsk fiskeoppdrett). Prosjektet kommer
også til å gjøre seg synlig på fagmesser rettet mot oppdrettsnæringen (som
Aqua Nor) og organisere arbeidsmøter mot slutten av prosjektet der sluttresultatene
samt GillAlert-systemet vil bli presentert for næringen. For å nå flest mulig,
kommer denne arbeidsmøtene til å bli kjørt som en hybrid der deltakere har valget
mellom å delta fysisk eller online.