Обзор вакцин для аквакультуры

УДК 639.2/.6.619:615.371
DOI 10.33861/2071-8020-2020-5-42-43

Хишов A.C., Бурлакова Г.И. Федеральное государственное бюДжетное учреждение
«Всероссийский государственный центр качества и стандартизации лекарственных средств
для животных и кормов», г. Москва

Производство аквакультуры является перспективным для развития направлением производства пищевой продукции.

Как и традиционные виды животноводства, оно нуждается в эффективных лекарственных средствах для ветеринарного применения, которые позволили бы обеспечить не только благополучие разводимых гидробионтов, но и повысить безопасность получаемой рыбопродукции и нерыбных объектов промысла. Хотя разведение водных животных в различных водоемах практикуется человеком с древних времен, интенсивные методы производства аквакультуры, характеризующиеся массовым использованием лекарственных средств для профилактики и лечения неизбежных при высокой плотности и мобильности поголовья инфекционных заболеваний, имеют меньшую историю применения для гидробионтов, чем для наземных животных. Интенсивные технологии производства подразумевают ротацию оборудования, ёмкостей, бассейнов, водоёмов и акваторий, трансграничную транспортировку генетического материала, рыбопосадочного материала, что создаёт условия для распространения инвазионных, бактериальных, вирусных заболеваний и микозов аквакультуры.

Непосредственный отбор антибиотикорезистентных микроорганизмов в водной среде происходит не только в продуктивном организме, но также во всей совокупности гидробиоценоза: водной и береговой флоре и фауне включая птиц, водорослях и простейших с дальнейшим накоплением в донных отложениях, на протяжении длительного времени даже после однократного применения антимикробных химико-фармацевтических препаратов. В связи с этим развитие антимикробной резистености в аквакультуре несёт высокие и малоисследованные угрозы и риски.

Развитие мер контроля эпизоотических процессов у гидробионтов, невозможно без создания новых иммунологических препаратов. Разработка и применение иммунобиологических лекарственных средств позволит сократить использование антимикробных агентов.

Короткое время развития в сфере аквакультуры обуславливает современные проблемы в виде отсутствия фундаментальных и прикладных исследований для относительно плохо изученных групп новых патогенов.

Требуют детального изучения иммунологические процессы, связанные с развитием и напряженностью иммунного ответа у гидробионтов. Для отечественных производителей аквакультуры, анализ и распространение накопленного человечеством опыта и применение передовых разработок в данной сфере еще более актуальны, поскольку Россия только начинает свой путь интенсификации производства аквакультуры. При этом ясно, что запрет использования и мониторинг антимикробных агентов в пищевой продукции и кормах требует изменения в подходе к проблеме и приведёт к созданию новых иммунобиологических препаратов. Рынок иммунобиологических препаратов для аквакультуры наиболее перспективен для развития.

После того, как в 2014 году количество употребленных человеком объектов аквакультуры превысило количество выловленных диких гидробионтов [5], важность вакцинации для объектов аквакультуры возросла, так как потери от болезней составили более 10 млрд долларов (больше 10% аквакультуры) [4]. По стоимости первое место занимает лосось, по объему - карповые.

По оценке сотрудников Института аквакультуры Университета Стерлинга на 2019 год было выдано 24 лицензии на вакцины, в основном для атлантического лосося (Salmo salar), в меньшей степени для других видов рыб [1, 2, 6]

Это число включает инактивированные, субъединичные, рекомбинантные, ДНК-вакцины, живые аттенуированные вакцины, но большинство - инактивированные формалином корпускулярные антигены, вводимые интраперитониально (рисунок 1). Это не оптимальный метод применения, но отсутств ие исследований и разработок требуемых адъювантов препятствует созданию «мукозальных» вакцин, вводимых через слизистую. Сложный и устаревший метод использования вакцин тормозит иммунопрофилактику - пока выгоднее контролировать инфекции антимикробными препаратами.

Рис. 1. Установка для вакцинации рыбы от Skala Mascon [8]

Исторически развитие вакцинации началось после распространения аквакультуры лосося и форели в Великобритании, Норвегии и США в 80-х годах XX века. Вскоре на предприятиях стали распространяться бактериальные заболевания, возбудителями которых прежде всего были Vibrio spp., Yersinia ruckeri и Aeromonas salmonicida. Первая вакцина против йерсиниоза лососевых была зарегистрирована в 1976 году в США [7]. С тех пор вакцины разработаны для морского окуня (сибаса, Dicentrarchus labrax), золотистого спара (дорадо, Sparus aurata), тилапии (Oreochromis niloticus/mossambicus), большой сериолы (китайской лакедры, коронады, Seriola dumerili), желтохвоста (японской или желтохвостой лакедры, Seriola quinqueradiata) в Японии, кошачьего сома (Ictalurus punctatus) и акульего сома (пан-гасиуса, Pangasionodon hypophthalmus) и одного вида ракообразных (американского омара, Homarus americanus) [3].

По состоянию на февраль 2013 года в США зарегистрированы 3 живые аттенуированные вакцины для кошачьего сома (все производства MSD Animal Health): Aquavac-Esc (код 1531.00) против возбудителя энтеральной септицемии Edwardsiella ictaluri, Aquavac-Col (код 17F1.00) против возбудителя заболевания Columnaris - Flavobacterium columnare (ранее известного как Flexibacter columnaris, Bacillus columnaris, Cytophaga columnaris, Chondrococcus columnaris), обе вакцины - для недельных мальков.

ДНК-вакцина против инфекционного некроза гематопоэтической ткани (IHN) зарегистрирована для атлантического лосося в Канаде, но ограничивается в США и ЕС по соображениям безопасности. Еще в 1996 году были разработаны первые образцы вакцины, индуцирующей выработку поверхностного гликопротеина вируса инфекционного некроза гематопоэтической ткани в клетках рыбы, причем они обеспечивали выживаемость 83-98% вакцинированных рыб против 10-15% в контрольной группе, что являлось одним из лучших результатов для ДНК-вакцин, разработанных для животных и человека. В 1997 году вакцина с промотором CMV запатентована Heather Davis. В 2005 году вакцина под названием Apex-IHN зарегистрирована фармакологической компанией Novartis в Канаде. Но промотор, полученный из патогенного вируса человека, мешал регистрации - контрольные органы, в частности FDA США, высказывали мнение о том, что промотор нужно заменить на промотор из генома рыб. Тогда из культуры клеток гонад форели (RTG-2) был выделен промотор IRF1A фактора, связанного с интерфероном. Новая вакцина показала большую эффективность, чем вакцина с CMV. Генетический материал вакцины не встраивается в генетический материал вакцинируемого организма.

При попытке регистрации вакцины контрольные органы Великобритании и Дании сочли организмы, вакцинированные ДНК-вакциной, не являющимися ГМО, тогда как контрольные органы Норвегии приняли противоположное решение.

Дальнейшее развитие вакцины для снятия всех подозрений в её безопасности для человека пошло по направлению разработки «суицидального» вектора, который бы уничтожил успешно вакцинированные клетки рыбы после выработки ими вирусного антигена. Для этого в вектор был добавлен ген белка М матрикса вируса IHN под контролем промотора pMT металлопротеазы радужной форели. Промотор pMT индуцировался хлоридом цинка ZnCl2, запускал экспрессию белка М, которая приводила к апоптозу и выпуску уже экспрессированных белков G во внешнюю среду, после чего формировался иммунный ответ, но клеток, содержащих вакцину, не оставалось. Для индукции достаточно 10 мкМ ZnCl2 в воде. Патологических изменений после индукции и апоптоза не выявлено, изменений в поведении тоже. Выживаемость в опытной группе после заражения составила до 63%.

Субъединичная вакцина (белок VP2) против инфекционного панкреатического некроза (IPN) зарегистрирована в Норвегии.

В Чили зарегистрирована рекомбинантная вакцина ISAV против инфекционной анемии лосося.

Число вакцин для форели снижается, моновалентные вакцины против фурункулеза также уходят с рынка.

Несмотря на то, что большинство заболеваний рыб, регламентируемых в МЭБ, имеют вирусный характер, большинство вакцин по-прежнему разрабатываются против бактериальных возбудителей. Не существует вакцин против эктопаразитов (морская вошь Lepeophtheirus salmonis), простейших (амёба Paramoeba perurans вызывает амебную жаберную болезнь), грибов (Saprolegnia и Aphanomyces). При этом производство аквакультуры увеличивается ежегодно.

Это позволяет предположить, что разработка и производство современных иммунобиологических препаратов для контроля заболеваний аквакультуры представляет собой наиболее перспективное направление в ветеринарной фармакологии.

Список литературы:

1. Adams A. Progress, challenges and opportunities in fish vaccine development// Fish & Shellfish Immunology. Vol. 90. 2019. pp. 210-214.
2. Adams A., Subasinghe R. Use of Fish Vaccines in Aquaculture (Including Methods of Administration): 1st ed. Veterinary Vaccines for Livestock. 2019. Pub. The Food and Agriculture Organization of the United Nations.
3. Assefa A., Abunna F. Review article: maintenance of fish health in aquaculture: review of epidemiological approaches for prevention and control of infectious disease of fish. Vet. Med. Int. 2018. Article ID 5432497. https://doi. org/10.1155/2018/5432497.
4. Evensen O. Development of fish vaccines: focusing on methods in Adams, Fish Vaccines. Birkhauser Advances in Infectious Diseases. Springer Basel. 2016. pp. 53-74.
5. FAO. The State of World Fisheries and Aquaculture 2018 - Meeting the Sustainable Development Goals. Rome. 2018. Licence: CC BY-NC-SA 3.0 IGO.
6. Shefat S.H.T. Vaccines for infectious bacterial and viral diseases of fish. J. Bacteriol. Infec. Dis. 2. 2018. pp. 1-5.
7. Tebbit G.L., Erickson J.D., Van de Water R.B. Development and use of Yersinia ruckeri bacterins to control enteric redmouth disease. Dev. Biol. Stand. 1981. 49. pp. 395-401.
8. https://www.skalamaskon.no/aquakultur/vaksinering

Резюме. Производство аквакультуры является перспективным для развития направлением производства пищевой продукции. Как и традиционные виды животноводства, оно нуждается в эффективных лекарственных средствах для ветеринарного применения, которые позволили бы обеспечить не только благополучие разводимых гидробионтов, но и повысить безопасность получаемой рыбопродукции и нерыбных объектов промысла. Развитие мер контроля эпизоотических процессов у гидробионтов, невозможно без создания новых иммунологических препаратов. Разработка и применение иммунобиологических лекарственных средств позволит сократить использование антимикробных агентов. Соответствующий набор фармацевтических лекарственных средств был перенесен из традиционной «наземной» ветеринарии, но в силу особенностей биологии водных животных, их иммунитета и характеристик специфических возбудителей заболеваний, этого нельзя было сделать с биопрепаратами. Короткое время развития в сфере аквакультуры обуславливает современные проблемы в виде отсутствия фундаментальных и прикладных исследований для относительно плохо изученных групп новых патогенов. Требуют детального изучения иммунологические процессы, связанные с развитием и напряженностью иммунного ответа у гидробионтов. Для отечественных производителей аквакультуры, анализ и применение передовых разработок в данной сфере еще более актуальны, поскольку Россия только начинает свой путь интенсификации производства аквакультуры. При этом ясно, что запрет использования и мониторинг антимикробных агентов в пищевой продукции и кормах требует изменения в подходе к проблеме и приведёт к созданию новых иммунобиологических препаратов. Рынок иммунобиологических препаратов для аквакультуры наиболее перспективен для развития. В статье авторами представлены данные по разработке и регистрации вакцин для аквакультуры в странах Европы, Северной и Южной Америки.

Ключевые слова: аквакультура, гидробионты, иммунобиологические препараты, вакцинация, ДНК-вакцина, атлантический лосось, инфекционный некроз гематопоэтической ткани, Vibrio spp., Yersinia ruckeri, йерсениоз лососевых, Aeromonas salmonicida.

Сведения об авторах:

Хишов Андрей Сергеевич, главный специалист отдела по контролю ГМО ФГБНУ «Всероссийский государственный центр качества и стандартизации лекарственных средств для животных и кормов»; 123022, г. Москва, Звенигородское шоссе, 5; тел.: 8-905-5312277; e-mail: andrejkhishov@gmail.com.

Ответственный за переписку с редакцией: Бурлакова Галина Ивановна, научный сотрудник лаборатории качества и стандартизации бактерийных лекарственных средств ФГБНУ «Всероссийский государственный центр качества и стандартизации лекарственных средств для животных и кормов»; 123022, г. Москва, Звенигородское шоссе, 5; тел.: 8-925-1080306; e-mail: g.burlakova@vgnki.ru.

	Полезные ссылки
Департамент ветеринарии Краснодарского края Ассоциация Практикующих Ветеринарных Врачей