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 0,5 ho/3 bevegelege 1 ho/ 5 bevegelege 6000 0,5 ho/3 bevegelege 5000 Mengde anti lus Produksjon Laks - aure 4000 3000 2000 1000 0 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 2010 2011 2012 Norwegian School of Veterinary Science Resistens i Norge 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 Kontroll Deltametrin Overlevande EB Overlevande Azametifos Overlevande Total 23 15 19 10 Sensitiv Resisten % resistent 8 15 65,2 0 15 100,0 5 14 73,7 1 9 90,0 Resistent lus – ein usynleg fiende Total Kontroll Deltametrin Overlevande EB Overlevande Azametifos Overlevande 23 15 19 10 Sensitiv Resistent % resistent 8 0 5 1 15 15 14 9 65,2 100,0 73,7 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