INSEQT (Κωδ. Έργου: Τ1ΕΔΚ-05000)
Καταπολέμηση αιματοφάγων εντόμων μέσω της τεχνολογίας NGS για μαζικό γονιδιωματικό και μεταγραφωμικό έλεγχο
Παγκοσμίως η παραγωγή προϊόντων ζωικής προέλευσης (Ζ.Π.) βασίζεται κυρίως στην εκτροφή των παραγωγικών ζώων σε συστηματικές κτηνοτροφικές εκμεταλλεύσεις. Μόνο ένα μικρό μέρος των προϊόντων Ζ.Π. προέρχεται από οικόσιτες εκτροφές ζώων. Η διαδικασία παραγωγής, επεξεργασίας και διάθεσης των προϊόντων Ζ.Π., διέπεται από την αρχή της παραγωγής ασφαλών, ποιοτικών αλλά και οικονομικών προϊόντων. Ωστόσο, τόσο παγκοσμίως όσο και στην Ελλάδα διάφορα Λοιμώδη και Παρασιτικά νοσήματα που προσβάλλουν τα ζώα, ιδιαίτερα μάλιστα αυτά τα οποία λαμβάνουν διαστάσεις επιζωοτίας, προκαλούν σοβαρότατες βλάβες στην υγεία και ευζωία των ζώων και καταστροφικές σε ορισμένες περιπτώσεις συνέπειες στην κτηνοτροφική παραγωγή και στην οικονομία. Οι τρόποι μετάδοσης των ασθενειών αυτών ποικίλουν και συντελούνται δια της αναπνευστικής ή πεπτικής οδού, με άμεση επαφή, μηχανική μεταφορά του παθογόνου παράγοντα κ.α. Μια σημαντική οδός μετάδοσης ασθενειών είναι αυτή των φορέων ασθενειών όπως τα αιματοφάγα έντομα, η οποία (σε αντίθεση με τις αντίστοιχες ανθρώπινες ασθένειες και τους φορείς τους) δεν έχει μέχρι πρόσφατα μελετηθεί επαρκώς στην κτηνοτροφία. Τέτοια αιματοφάγα έντομα φορείς ασθενειών στον Ελλαδικό χώρο είναι οι μύγες, οι κρότωνες, οι ψείρες, οι κοριοί, τα κουνούπια και οι σκνίπες. Οι συνέπειες από την εμφάνιση των παραπάνω νοσημάτων αλλά και από την εφαρμογή των Σχεδίων Έκτακτης Ανάγκης για την αποτροπή της διασποράς, τον έλεγχο και τελικά την εξάλειψη τους, είναι καταστρεπτικές καθώς: Η παραγωγή των κτηνοτροφικών προϊόντων μιας εκμετάλλευσης ή ακόμα και μιας ολόκληρης περιοχής μπορεί να μειωθεί δραματικά εξ αιτίας των σοβαρότατων κατά περίπτωση συμπτωμάτων και συνεπειών του νοσήματος (αποβολές, χωλότητες, στειρότητα,, απίσχναση, αλλοιώσεις στην αναπνευστική και στην πεπτική οδό ή το δέρμα, θάνατοι). Θανατώνονται χιλιάδες παραγωγικά ζώα, καθώς ο τρόπος αντιμετώπισης και εκρίζωσης των περισσοτέρων από τις παραπάνω ασθένειες, σύμφωνα με την Εθνική και Κοινοτική Νομοθεσία είναι η ολική ή μερική θανάτωση , Το κόστος θανάτωσης και αποζημίωσης των νοσούντων ζώων (πρωτογενείς ζημίες) ανέρχεται σε πολλά εκατομμύρια ευρώ, Τεράστιες, και εξαιρετικά δύσκολο να εκτιμηθούν, είναι και οι δευτερογενείς ζημιές από την επιβολή δραστικών περιοριστικών μέτρων στο εμπόριο ζώντων ζώων, αλλά και των αντίστοιχων αγροδιατροφικών προϊόντων, οι οποίες πολλές φορές υπερβαίνουν ακόμα και τις πρωτογενείς ζημίες, Προκαλούνται οξύτατα κοινωνικά προβλήματα ειδικά στην πληγείσα περιοχή και γενικότερα στη χώρα με την δημιουργία μεγάλου αριθμού ανέργων κτηνοτρόφων και με την καταστροφή κάθε μέσου επιβίωσης αυτών και των οικογενειών τους.
Τα σημαντικότερα αιματοφάγα έντομα κτηνιατρικού ενδιαφέροντος για τη χώρα μας, είναι οι σκνίπες του
γένους Culicoides και τα κουνούπια (Culicidae). Σήμερα καταπολεμούνται ένα δίκτυο παρακολούθησης
των κουνουπιών με βοήθεια παγίδων CDC για την πληθυσμιακή μελέτη τους κατά τους μήνες
δραστηριότητάς τους ενώ περιστασιακά γίνονται και έλεγχοι για παθογόνα ιατρικού ενδιαφέροντος όπως το
πλασμώδιο της ελονοσίας και ο ιός του Δυτικού Νείλου. Η συλλογή γίνεται από εξειδικευμένες εταιρείες
που αναλαμβάνουν και την καταπολέμηση των κουνουπιών ανά νομό της χώρας με ευθύνη των
αντίστοιχων περιφερειών της Χώρας μας. Για τις σκνίπες Culicoides δεν έχει αναπτυχθεί ποτέ αντίστοιχο
έργο επιτήρησης ή καταπολέμησης, παρά την καταστροφική για την κτηνοτροφία εγκατάσταση στη χώρα
μας και γενικότερα στην Ευρώπη.
Η Συλλογιστική της παρούσας πρότασης είναι η ακόλουθη: η μεθοδολογία που ακολουθείται σήμερα στην
Ελλάδα ως παρεχόμενη υπηρεσία για την ταξινόμηση των αιματοφάγων εντόμων είναι η μορφολογική
ανάλυση. Παγκοσμίως τα τελευταία χρόνια χρησιμοποιείται και το DNA barcoding ως συμπληρωματικό της
μορφολογικής ανάλυσης, κυρίως συμπλόκων ειδών, καθώς το κόστος του ανά έντομο είναι υψηλό. Η
δυνατότητα που δίνει σήμερα η τεχνολογία του NGS για μαζικό γονιδιωματικό και μεταγραφωμικό έλεγχο
μπορεί να βοηθήσει σε μια πιο γρήγορη, αξιόπιστη αλλά και μικρότερου κόστους ανάλυση των
αιματοφάγων εντόμων μιας περιοχής. Η δυνατότητα επίσης της αμερόληπτης ανίχνευση γονιδωμάτων ιών
αλλά και άλλων μολυσματικών παραγόντων μεγεθύνει τα οφέλη της εφαρμογής του NGS στον
εντομολογικό έλεγχο. Η παράλληλος χαρακτηρισμός των αιματοφάγων εντόμων και των μολυσματικών
παραγόντων που μεταφέρουν με την προγνωστική του αξία στη διάδοση μολυσματικών ασθενειών των
ζώων θα αποτελέσει την τεχνολογική βάση μιας καινοτόμου υπηρεσίας προς την Ελληνική αλλά και παγκόσμια κτηνοτροφία.
Άρα με τη βιομηχανική έρευνα που το παρόν προτεινόμενο έργο θα παράξει, θα πραγματοποιηθεί η
ανάπτυξη ενός νέου τρόπου ελέγχου των αιματοφάγων εντόμων μέσω της τεχνολογίας NGS για έλεγχο
γονιδιωματικό και μεταγραφωμικό, με τρόπο που θα προσδώσει ιδιαίτερη προσθετική αξία για την
αγροδιατροφή, καθώς θα έχει χαμηλότερο κόστος προς όφελος των παραγωγών, αλλά και του ιδίου του
κράτους.
Οι στόχοι της παρούσας πρότασης είναι:
1) Η εφαρμογή της μεθόδου του NGS για τον ταχύτερο και πιο οικονομικό χαρακτηρισμό των
πληθυσμών
σκνιπών και κουνουπιών μιας κτηνοτροφικής μονάδας
2) Η ποιοτική και οικονομοτεχνική σύγκριση της μεθόδου με την κλασσική ταξινομική μελέτη
3) Η επέκταση της μεθόδου NGS στην αναγνώριση επιλεγμένων παθογόνων
4) Η επέκταση της μεθόδου NGS την αμερόληπτη αναγνώριση παθογόνων
5) Η ανίχνευση γονιδίων ανθεκτικότητας απέναντι σε εντομοκτόνα σε ζωοφιλικές σκνίπες και
κουνούπια
6) Η εφαρμογή της μεθόδου στο πεδίο και η σύγκριση των αποτελεσμάτων με την εμφάνιση
επιζωοτικών
νοσημάτων στο κτηνοτροφικό κεφάλαιο της Π.Ε Έβρου, τα οποία μεταδίδονται με σκνίπες και κουνούπια.
Υλοποιήθηκε στο πλαίσιο της Δράσης ΕΡΕΥΝΩ – ΔΗΜΙΟΥΡΓΩ - ΚΑΙΝΟΤΟΜΩ και συγχρηματοδοτήθηκε από το Ευρωπαϊκό Ταμείο Περιφερειακής Ανάπτυξης (ΕΤΠΑ) της Ευρωπαϊκής Ένωσης και εθνικούς πόρους μέσω του Ε.Π. Ανταγωνιστικότητα, Επιχειρηματικότητα & Καινοτομία (ΕΠΑνΕΚ) (κωδικός έργου: T1ΕΔΚ-05000)
Worldwide, the production of products of animal origin is mainly based on the rearing of productive animals on systematic livestock farms. Only a small part of the animal origin products comes from domestic livestock. The process of producing, processing and distributing of animal origin products is governed by the principle of producing safe, high-quality but also economical products. However, both infectious and parasitic diseases affecting the animals, in the world and particularly in Greece, are of epizootic proportions, cause serious damage to animal health and welfare, and in some cases catastrophic effects on livestock production and the economy. The modes of transmission of these diseases vary and occur through the respiratory or digestive route, through direct contact, mechanical transfer of the pathogen, etc. An important route of disease transmission is that of disease vectors such as hematophagus insects, which (unlike their corresponding human diseases and vectors) have not until recently been adequately studied in livestock farming. Such vector insects in Greece are flies, ticks, lice, bugs, mosquitoes and gnats. The consequences of the occurrence of the aforementioned diseases as well as the implementation of the Emergency Plans to prevent dispersal, Control and eventually eradication, are devastating as: The production of the livestock products of a holding or even an entire region can be dramatically reduced due to the very serious symptoms and consequences (Miscarriages, lameness, infertility, spasms, lesions in the respiratory and digestive tract or skin, deaths). Thousands of productive animals are killed, as eradication of most of these diseases, requires, according to the National and Community Legislation, total or partial livestock killing. The cost of killing and compensating the sick animals (primary damage) amounts to many millions of Euros. Extremely difficult to assess, are the secondary damages from the imposition of restrictions on trade in live animals and their corresponding agri-food products, which often exceed even the primary damage. These damages have caused acute social problems especially in the affected area and more generally in the country through the creation of a large number of unemployed farmers and the destruction of any financial means of their families.
The most important hematophagus insects of veterinary interest for our country are the Culicoides and the mosquitoes (Culicidae). Today, a mosquito monitoring network with CDC traps is being implemented for population study during their months of activity and occasional tests for pathogens of medical interest such as malaria plasmodium and West Nile virus are also being conducted. The collection is carried out by specialized companies that also responsible for the control of the mosquitoes. For Culicoides, there has
never been a corresponding surveillance or control project, despite the catastrophic establishment of BTV and LSDV in our country and more generally in Europe. The rationale of this proposal is the following: the methodology currently used in Greece as a service provided for the classification of hematophagus insects is morphological analysis. Globally, in recent years, DNA barcoding is used as a complement to morphological analysis, especially in complex species, as the cost per insect is high. The ability now provided by next generation sequencing (NGS) technology for massive genomic and transcriptional testing can help in a faster, more reliable and less costly analysis of hematophagus insect in a region. The possibility of unbiased detection of virus genes and other infectious agents also magnifies the benefits of implementing NGS in entomological control. The parallel characterization of the hematophagus insects and the infectious agents that they carry with their predictive
value in the spread of animal infectious diseases will be the technological basis of an innovative service to both Greek and world livestock breeding. Therefore, with the industrial research that this proposed project will produce, the development of a new way of monitoring hematophagus insects through NGS technology for genomic and transcriptional control will be implemented in a way that will produce considerable added value to agri-food as it will lower herding cost to the benefit of both producers and the State.
The objectives of this proposal are:
1) The implementation of the NGS method for the quicker and more economical characterization of the
population of dung and mosquitoes of a livestock unit
2) The qualitative and economic-technical comparison of the method with the classical taxonomic study
3) Extending the NGS method to identify selected pathogens
4) Expanding the NGS method of impartial pathogen recognition
5) Detection of resistance genes against insecticides in zoophilic mosquitoes and Culicoides
6) The application of the method in the field and the comparison of the results with the occurrence of
epizootic diseases in the livestock capital of the Evros Prefecture, which are transmitted by Culicoides and
mosquitoes
The most important hematopoietic insects of veterinary interest for our country are the Culicoides and the mosquitoes (Culicidae). Today, a mosquito monitoring network with CDC traps is being fought for population study during their months of activity, and occasional audits for pathogens of medical interest such as malaria plasminoma and Western Nile virus are also being conducted. The collection is carried out by specialized companies that also take over the mosquitoes against each county of the country under the responsibility of the respective regions of our country. For Culicoides, there has never been a corresponding surveillance or combat project, despite the catastrophic establishment in our country and more generally in Europe.
The rationale of this proposal is the following: the methodology currently used in Greece as a service provided for the classification of insect hematopoietic is morphological analysis. Globally, in recent years, DNA barcoding is used as a complement to morphological analysis, especially complex species, as the cost per insect is high. The ability now provided by NGS technology for massive genomic and
transcriptional testing can help in a faster, more reliable and less costly analysis of insect hematopoieves in a region. The possibility of impartial detection of virus genes and other infectious agents also magnifies the benefits of implementing NGS in entomological control. The parallel characterization of the hematopoietic insects and the infectious agents that they carry with their predictive value in the spread of infectious animal diseases will be the technological basis of an innovative service to both Greek and world livestock breeding.
Therefore, with the industrial research that this proposed project will produce, the development of a new
way of combating insect hematopoiesis through NGS technology for genomic and transcriptional control
will be realized in a way that will add considerable added value to agri-food as it will have lower cost to the
benefit of both producers and the State.
The objectives of this proposal are:
1) The implementation of the NGS method for the quicker and more economical characterization of the
population of dung and mosquitoes of a livestock unit
2) The qualitative and economic-technical comparison of the method with the classical taxonomic study
3) Extending the NGS method to identify selected pathogens
4) Expanding the NGS method of impartial pathogen recognition
5) Detection of resistance genes against insecticides in zoophilous mosquitoes and mosquitoes
6) The application of the method in the field and the comparison of the results with the occurrence of
epizootic diseases in the livestock capital of the Evros Prefecture, which are transmitted by gnats and
mosquitoes
Co‐financed by the European Regional Development Fund of the European Union and Greek national funds through the Operational Program Competitiveness, Entrepreneurship and Innovation, under the call RESEARCH - CREATE - INNOVATE (project code: Τ1EDK-05000)