University of Bergen Resistent lakselus - kvifor er det eit problem og korleis diagnostisere resistens? Frank Nilsen Sea Lice Research Centre Institutt for Biologi, Universitetet i Bergen
Norwegian School of Veterinary Science Total behandlingsaktivitet Norwegian Institute of Public Health, Statistics Norway
Academic unit 9000 8000 7000 6000 5000 4000 0,5 ho/3 bevegelege 1 ho/ 5 bevegelege 0,5 ho/3 bevegelege Mengde anti lus Produksjon Laks - aure 3000 2000 1000 0 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 2010 2011 2012
Resistens i Norge Norwegian School of Veterinary Science No resistance problems Some resistance problems Major resistance problems 2008 2011 Resistens er påvist mot: -SLICE, pyretroider, salmosan, H2O2 -Kombinasjon av 2 eller 3 av desse
Medisiner blir brukt mot: Bakterier, Virus, Parasittar (endo + ecto), Sopp, kreft celler
Resistens mot legemiddel Vanleg fenomen i humanmedisin og veterinærmedisin Skuldast genetiske endringar hos parasittar (virus/bakteriar) pga kjemisk behandling som fører til høgare toleranse
Legemiddel resistens - Evolusjon i høg fart A process that is visible only after MANY generations Drug resistance = selection and evolution at high speed! Effects of selection and evolution can been seen within days
Kva er resistens? Redusert effekt av eit legemiddel til å kurere ein sjukdom (eller forbetre symptoma hos ein pasient) Kjent frå alle typar patogener Bakterier Virus Parasittar (endo + ecto) Sopp Kreft celler
The effect of a complete treatment Behandling May be handled by the host
Drug treatment is selection! The population is not homogenous Drug use Proliferation New selected population
Kor raskt kan resistens oppstå? Avhengig av fleire faktorar: Kor effektiv er medisinen? Har liknande medisinar blitt brukt tidlegare? Optimal bruk, rett bruk av medisinane! Mutasjonsraten i mål-organismen Generasjonstid og populasjonsstørrelse hos parasitten Kva er kostnadane ved å vera resistens? Kor ofte blir medikamentet brukt?
Genetisk variasjon - utgangspunktet for evolusjon
Mutasjonar Endringar av DNA Endring i eit base par pair til store endringar Frå ingen effekt til alvorlege (død) Mutasjonsrate: N changes / site /time (t.d. generasjon, år)
Mutasjonar og genetisk variasjon Mutasjonar skapar genetisk variasjon Mutasjonar skapar nye allel Mange ulike allel (for eit loci) i ein populasjon Seleksjon kan endre frekvensen av allel og genotypar Auka frekvens Eller dø ut
Mutasjonar og populasjonsstorleik Mutation rate C. elegans: 2.1x10-8 mutation/site/generation (~2.1 mutation/genome/generation) Mutation rate eukaryotes: ~10-8 mutation/site/generation Salmon louse genome: 590 000 000 bp Mutation rate: ~10-8 mutation/site/generation ~5.9 mutations/generation/genome Salmon louse population size: >300 000 000 adults Total mutations/generation: 1 770 000 000 Large genetic variation as template for selection
Resistensutvikling seleksjon og evolusjon Resistent lus oppstår/finnest men er få Behandling fjernar alle ikkje-resistente lus Kva må til for å lage eit problem? Resistent lus (larver) frå eit anlegg må infisere nye vertar (mange) Avstand til nye vertar (anlegg) Ny lusebehandling (same legemiddel) Tilstrekkeleg tid for resistent lus til å reprodusera
Ein heterogen populasjon Blandast med sensitive lus Auke R populasjonen Minke S populasjonen Kva skjer når alle sensitive er drept?
Unngå/senke resistensutvikling Behandling Anna legemiddel Fleire legemiddel med ulik verkemåte ALDRI bruke same medisin på same populasjon Optimal bruk
University of Bergen Påvisning av resistent lus Bioassays måling av EC50 -Uavhengig av resistens mekanisme -Kva konsentrasjon drep 50% av lusa -Avhengig av stadium -Falske negative LsGule-lab LsGulen-lab Trøndelag (f) Nærøy (f) Austevoll (f) EC50 29,7 58 78,9 795 414 EC90 43,7 78,9 201,1 1164 673
Genetiske påvisning av resistens Genetisk markør knytt til resistens -Kjennskap til resistensmekanismen -Påviser resistens allel -Uavhengig av stadium -Kjapp, nøyaktig og følsom -Kan påvise t.d. EC90
Resistent lus ein usynleg fiende Genetisk test for pyretroideresistens Total Sensitiv Resisten % resistent Kontroll 23 8 15 65,2 Deltametrin Overlevande 15 0 15 100,0 EB Overlevande 19 5 14 73,7 Azametifos Overlevande 10 1 9 90,0
Resistent lus ein usynleg fiende Total Sensitiv Resistent % resistent Kontroll 23 8 15 65,2 Deltametrin Overlevande 15 0 15 100,0 EB Overlevande 19 5 14 73,7 Azametifos Overlevande 10 1 9 90,0 Kontroll med Resistens: -Hindre spredning av resistens allel -Meget vanskeleg å fjerne (fitnesskostnader?) -Genetisk diagnostik
We can not win the battle against drug resistance! WHY? Because: Parasites responds fast Short generation time Huge populations Efficient dispersal Drug development takes time!
www.slrc.no University of Bergen