Untersuchung der Proteasen-Nutzung zur Bekämpfung von Fischvirosen in Aquakulturen (Verbundvorhaben)

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Summary

Das hier beschriebene Verbundvorhaben umfasst folgende Teilprojekte: FKZ 15NA062, FKZ 15NA088 und FKZ 15NA090.
Alle in Organic Eprints archivierten Projektbeschreibungen und Veröffentlichungen zu diesem Verbundvorhaben finden Sie unter folgendem Link: https://orgprints.org/id/saved_search/1641.
Auf der Suche nach neuen, umweltfreundlichen und nachhaltigen Desinfektionsmitteln, die nach einer viralen Infektion in Fischteichanlagen eingesetzt werden könnten, wurden hier verschiedene Proteasen und deren Auswirkungen auf die Infektiosität von umhüllten (KHV, VHSV, IHNV) und nicht umhüllten Fischviren (IPNV) untersucht. Für die beabsichtigte Anwendung wurden Proteasen ausgewählt, die kommerziell (Neutrase® & Alcalase® oder Subtilisin), beziehungsweise aus nativen Quellen (Papain) in größeren Mengen verfügbar und in anderen Bereichen bereits zugelassen sind.
Zuerst wurden Wasser- und Bodenproben in den umliegenden Fischteichen untersucht, um deren Qualität abzuleiten. Wie erwartet zeigten die hier gemessenen Werte eine relativ große Bandbreite, dennoch lagen die Mittelwerte der wichtigsten Parameter im normalen und für die Fische verträglichen Bereich.
Die hier ausgesuchten Proteasen wurden bezüglich deren proteolytischen Aktivität unter verschiedenen Bedingungen eingehend untersucht und zeigten eine ausreichend gute Aktivität unter umweltrelevanten Parametern. Zusätzlich nahm deren proteolytische Wirkung im Teichwasser und im Teichsediment rasch ab, sodass keine Inaktivierung nach deren Anwendung notwendig wäre und keine bleibenden Einflüsse auf die Umwelt zu erwarten sind.
In den Laborversuchen konnten alle untersuchten Proteasen die umhüllten Zielviren – KHV, VHSV und IHNV – inaktivieren. Dabei wurde eine Desinfektion am häufigsten mit Hilfe von Neutrase® erreicht. Die Inaktivierung der Viren erfolgte sehr rasch und konnte auch bei den umweltrelevanten pH-Werten sowie in den Teichwasserproben erfolgreich durchgeführt werden. Im Vergleich zur Neutrase® wurde von Alcalase® eine niedrigere Konzentration zur Inaktivierung der Viren benötigt. Hinsichtlich der zur Desinfektion benötigten Menge und der toxischen Wirkung von Proteasen auf die Vertreter des Ökosystems im Teich ist Alcalase® zu bevorzugen. Subtilisin, die chemisch reine Form der Alcalase®, ist derzeit noch zu teuer.
Trotz teilweise rascher Abnahme der Infektiosität von KHV, VHSV und IHNV nach Zugabe zu unsterilen Wasserproben kann eine Inaktivierung dieser Viren in den Umweltwässern unterschiedlich schnell erfolgen, weswegen nach wie vor schnelle und effiziente Desinfektionsmaßnahmen benötigt werden. Diese können - wie hier dargestellt - auch mit Hilfe von Proteasen erfolgen.
Angaben zur Finanzierung des Projekts finden Sie im Förderkatalog des Bundes unter http://foerderportal.bund.de/foekat/jsp/StartAction.do. Bitte geben Sie in das Suchfeld eine 28 plus das Förderkennzeichen (FKZ) des BÖLN-Projektes ein, z.B. 2808OE212 für das BÖLN-Projekt mit der FKZ 08OE212.

Summary translation

In the search for new, environmental friendly and sustainable disinfection agents, that can be used after viral infection in fish ponds, proteases and their influence on the infectivity of various enveloped (KHV, VHSV, IHNV) and non-enveloped fish viruses was investigated in this work. For the intended use, proteases that are available at higher volumes and commercially available (Neutrase® and Alcalase® or Subtilisin) or originating from natural sources (papain) were selected for these studies.
At first, water and soil samples from surrounding fish ponds were analyzed in order to evaluate their quality. Despite relatively wide range of the values of the determined parameters, in average they were normal and compatible with requirements for fish culture.
Investigation of the proteolytic activity of the chosen proteases under various parameters showed sufficiently good activities at environmentally relevant conditions. Moreover, their proteolytic activity decreased rapidly in pond water and pond soil, thus no measures for inactivation after their use would be necessary and no permanent consequences for the environment are to be expected.
Under laboratory conditions, all investigated here enveloped viruses – KHV, VHSV, IHNV – could be inactivated with examined proteases, though the disinfection was reached most frequently with Neutrase®. Inactivation of the viruses with proteases occurred rapidly and could also be conducted under the pH-values that were determined in this study and/or directly in the pond water samples. In comparison to Neutrase® less amount of Alcalase® or Subtilisin was needed for inactivation of the viruses. Taking that into consideration and in regard to the toxic effects of both enzymes onto examined species that normally occur in fish ponds, the use of Alcalase® seems to be advantageous. Subtilisin, the pure chemical substance, is recently too expensive.
Although in some cases the infectivity of KHV, VHSV and IHNV after addition to unsterile pond water samples rapidly decreased, the speed of inactivation of these viruses in environmental waters can vary, hence, fast and efficient measures for disinfection are still necessary. However, further studies are needed, as shown in this work this can also be reached by the use of proteases.(VHSV) or infectious hematopoietic necrosis virus (IHNV), that result in very high mortality rates and great losses in case of an outbreak. Unfortunately, there are still no uniform guidelines for disinfection measures after such outbreaks in Germany.
In a recently completed co-operation project at the Institute of Bioprocess Engineering (“Measures against fish viroses in ecologic aquaculture”, FKZ 10OE053, BÖLN) it was shown for the first time that a common, commercially available protease can be successfully used for inactivation of KHV or VHSV. Nevertheless, the performed experiments still left a lot of unanswered questions. Thus, there is a great need for further research that can lead to establishing a very effective, environmentally friendly and cheap disinfection agent. Therefore, the applicability of various, commercially available, proteases for the disinfection of ponds after the outbreak of economically relevant viral diseases should be investigated in the project described here.

Available Versions of this Item

• Untersuchung der Proteasen-Nutzung zur Bekämpfung von Fischvirosen in Aquakulturen (Verbundvorhaben). (deposited 06 Sep 2016 10:27)
  • Untersuchung der Proteasen-Nutzung zur Bekämpfung von Fischvirosen in Aquakulturen (Verbundvorhaben). (deposited 23 Oct 2023 13:23) [Currently Displayed]