Preventive Veterinary Microbiology - the Miki Bojesen group

Summary: Colibakterier udgør til stadighed den største enkeltstående sygdomsårsag hos konventionelle og økologiske fjerkræ. Vi har udviklet et nyt vaccinekoncept, baseret på såkaldt ydre membran vesikler (Outer Membrane Vesicles eller OMVs), som vi nu kan producere i store mængde og til en meget lav pris. Vaccinen yder bred beskyttelse og er samtidig meget sikker, da den ikke er levende. Et sidste led i udviklingen vedrører administrationsmetoden, som i dag kræver injektion i musklen. Vi har præliminære resultater fra vaccination med en forstøvet version af vaccinen, som ser lovende ud, men vi ønsker at undersøge denne applikationsmetode yderligere. Vi vil teste OMV-vaccinens evne til at yde beskyttelse efter aerosolvaccination og efterfølgende smitte med forskellige typer E. coli. Vi vil udføre forsøg hvor forskellige vaccinationsdosis undersøges for evne til at stimulere et beskyttende immunrespons. Herudover vil afprøvning af forskellige tidsintervaller for vaccination der kan afklare aerosolvaccinationsmetodens praktiske anvendelsesmuligheder. Undersøgelserne vil inkludere undersøgelse af antistofniveauer i serum og æggeblomme (skal give indikationer på niveau af maternelle antistoffer), samt graden af læsioner induceret efter aerogen smitte med E. coli i hhv vaccinerede og ikke-vaccinerede, så vaccinationens beskyttende evne dokumenteres. Bred beskyttelse og lave produktionsomkostninger, som følge af storskala produktion af OMV’er, vil sammen med en billig og effektiv tildelingsmetode gøre det OMV-baserede vaccinekoncept til et slagkraftigt alternativ til de nuværende vaccinationsstrategier møntet på E. coli. Den umiddelbare effekt af projektet vil inkludere en afklaring af OMV vaccinerne potentiale til at nedbringe vaccinationsomkostningerne og samtidig forbedre beskyttelsen i forhold til de nuværende vaccinationsstrategier, samt, på længere sigt, at forbedre sundhedstilstanden i dyrene og mindske behovet for antibiotikabehandling.

Bevillingsgiver: Fjerkræafgiftsfonden

Summary: Our aim is to test a promising vaccine technology for animals, which can lower the use of antibiotics and thereby minimize the risk of antimicrobial resistance development without compromising animal health and welfare. Our vaccine solution is based on bacterial extracellular vesicles (EVs). We have optimized the production of EVs from hyper-vesiculating bacterial strains via an innovative fermentation and extraction method permitting extremely cost-effective manufacturing of high-quality vesicles in large quantities. EVs have proved highly effective at inducing protective immunity through their membrane-embedded immunogenic proteins in native conformation. This makes EVs resemble a live bacterium, yet a very important difference is the safety difference between the existing live-vaccine and the EV-based non-live vaccine. EVs present no risk of inducing disease. The majority of data obtained so far is based on injection of the vaccine material. Our aim, however, is to develop an application method that allows needle-free vaccination. We have obtained preliminary results from an aerosol-based delivery that has the potential to disrupt disease prevention in the animal health sector.

Bevillingsgiver: Innoexplorer | Innovationsfonden

Summary: Aspergillose og mykobakteriose er infektioner, der rammer fugle i zoologiske haver, fjerkræ i landbruget og vilde fugle og forårsager kronisk sygdom, forringet velfærd og økonomiske tab. En sikker diagnose kræver oftest aflivning, hvilket ikke harmonerer med artsbevarelse. I dette projekt vil vi udvikle ultra-sensitiv diagnostik via nye, innovative teknologier, der muliggør effektiv påvisning af patogener i minimale mængder. Herved vil hurtig individuel behandling og opfølgning kunne realiseres.

Bevillingsgiver: Innovationsfonden og Københavns Zoo

Summary: Understanding the interplay between animals and microorganisms associated with them has been recognised as an essential step for improving and optimising animal production, both in Europe and worldwide. To understand the biomolecular interactions that impact production processes, researchers are implementing novel analytical strategies based on analysing host genomes, their microbial metagenomes as well as the different ‘omic layers interconnecting them — the so-called holo’omic approach. However, in conventional multi-omic approaches, the intestinal ecosystem is analysed as a black box: we may know which microorganisms are there, which genes are expressed, and which metabolites are present in the system. But such information, derived from conventional DNA/RNA sequencing and mass spectrometry, does not provide any information about how the different elements are interacting in the ecosystem or how they are spatially distributed. The importance of spatial distribution of organisms has long been recognised in ecology, and more recently, also in the intracellular genomic architecture. Hence, acknowledging the three-dimensional (3D) conformation of DNA molecules, cells and organisms is increasingly appreciated to be a key element for advancing the understanding of biomolecular interactions that occur at intra- and inter-cellular level. Such information can be obtained by fixing biological samples in ways that preserve their 3D structures, and analysing the nucleic acids and metabolites present in thin multi-orientation cross-sectional slices. Data generated in this way can be analysed in a statistical framework, so as to reconstruct the spatial situation of different molecules, which ultimately enables identification of the 3D conformation of the molecules, and thus ascertain which bacterial cells are close to which other, or which metabolite is next to which bacterial or eukaryotic cell, for instance.

Bevillingsgiver: Horinzon 2020 – Research Innovation Act

Summary: Vi vil udvikle en cutting-edge screeningsmodel som hurtigt, billigt og effektivt kan validere probiotiske bakterier til brug i fiskefoder. Med udgangspunkt i regnbueørredproduktion, vil vi udvikle en model bestående tre trin: 1) potentielle bakterier laboratoriescreenes for ønskede egenskaber, 2) lovende kandidater testes i en særligt udviklet  zebrafiskemodel hvor deres evne til at kolonisere fisks tarmsystem undersøges, 3) probiotiske kandidater med størst potentiale testes i fodrings- og infektionsforsøg med regnbueørreder. Efter hvert af de to indledende trin vil feltet af kandidater vurderes og indsnævres, så de endelige forsøg vil kunne udføres på et langt mere optimalt grundlag end  hidtil muligt. Modellen vil således accelerere en fremtidig screeningsprocess til et givent foder, samtidig med at omkostningerne til udvikling og karakterisering af probiotiske fodertilsætninger minimeres. Probiotika i fiskefoder har to hovedformål: A) at forebygge bakterielle infektioner, hvilket vil have en reducerende effekt på antibiotikaforbruget, samt B) at sikre en mere effektiv udnyttelse af moderne fiskefoder med øget andel af svært fordøjelige plantekomponenter, hvilket vil have en gunstig effekt på vækst og rentabilitet, samt udledningen af næringsstoffer som kvælstof og fosfor. Chr. Hansen, Aller Aqua og forskere fra Københavns Universitets kombinerede know-how, tekniske  kompetencer og faciliteter vil sikre en stærk udviklings-pipeline til en globalt relevant produktgruppe.

Bevillingsgiver: Grønt udviklings- og Demonstrations Program (GUDP), Chr. Hansen, Aller Aqua.