Abstract Tilapia tilapinevirus (also known as tilapia lake virus, TiLV) is an important virus responsible for die-off of farmed tilapia globally. Detection and quantification of the virus from environmental DNA/RNA (eDNA/eRNA) using pond water represents a potential, noninvasive routine approach for pathogen monitoring and early disease forecasting in aquaculture systems. Here, we report a simple iron flocculation method for viral concentration from water combined with a newly developed hydrolysis probe quantitative RT-qPCR method for detection and quantification of TiLV. The RT-qPCR method targeting a conserved region of TiLV genome segment 9 has a detection limit of 10 viral copies per µL of template. The method had a 100% analytical specificity and sensitivity for TiLV. The optimized iron flocculation method was able to recover 16.11 ± 3.3% of virus from water samples spiked with viral cultures. During disease outbreak cases from an open-caged system and a closed hatchery system, both tilapia and water samples were collected for detection and quantification of TiLV. The results revealed that TiLV was detected from both clinically sick fish and asymptomatic fish. Most importantly, the virus was successfully detected from water samples collected from different locations in the affected farms e.g. river water samples from affected cages (8.50 × 10 2 to 2.79 × 10 4 copies/L) and fish-rearing water samples, sewage, and reservoir (4.29 × 10 2 to 3.53 × 10 3 copies/L) from affected and unaffected ponds of the hatchery. In summary, this study suggests that the eRNA detection system using iron flocculation coupled with probe based-RT-qPCR is feasible for concentration and quantification of TiLV from water. This approach might be useful for noninvasive monitoring of TiLV in tilapia aquaculture systems and facilitating appropriate decisions on biosecurity interventions needed.

Abstract Infectious diseases represent one of the major challenges to sustainable aquaculture production. Rapid, accurate diagnosis and genotyping of emerging pathogens during early-suspected disease cases is critical to facilitate timely response to deploy adequate control measures and prevent or reduce spread. Currently, most laboratories use PCR to amplify partial pathogen genomic regions, occasionally combined with sequencing of PCR amplicon(s) using conventional Sanger sequencing services for confirmatory diagnosis. The main limitation of this approach is the lengthy turnaround time. Here, we report an innovative approach using a previously developed specific PCR assay for pathogen diagnosis combined with a new Oxford Nanopore Technologies (ONT)-based amplicon sequencing method for pathogen genotyping. Using fish clinical samples, we applied this approach for the rapid confirmation of PCR amplicon sequences identity and genotyping of tilapia lake virus (TiLV), a disease-causing virus affecting tilapia aquaculture globally. The consensus sequences obtained after polishing exhibit strikingly high identity to references derived by Illumina and Sanger methods (99.83-100%). This study suggests that ONT-based amplicon sequencing is a promising platform to deploy in regional aquatic animal health diagnostic laboratories in low and medium income countries, for fast identification and genotyping of emerging infectious pathogens from field samples within a single day.

Abstract Tilapia tilapinevirus or tilapia lake virus (TiLV) is an emerging virus that inflicts significant mortality on farmed tilapia globally. Previous studies reported detection of the virus in multiple organs of the infected fish; however, little is known about the in-depth localization of the virus in the central nervous system. Herein, we determined the distribution of TiLV in the entire brain of experimentally infected Nile tilapia. In situ hybridization (ISH) using TiLV-specific probes revealed that the virus was broadly distributed throughout the brain. The strongest positive signals were dominantly detected in the forebrain (responsible for learning, appetitive behavior, and attention) and the hindbrain (involved in controlling locomotion and basal physiology). The permissive cell zones for viral infection were observed mostly to be along the blood vessels and the ventricles. This indicates that the virus may productively enter into the brain through the circulatory system and widen broad regions, possibly through the cerebrospinal fluid along the ventricles, and subsequently induce the brain dysfunction. Understanding the pattern of viral localization in the brain may help elucidate the neurological disorders of the diseased fish. This study revealed the distribution of TiLV in the whole infected brain, providing new insights into fish-virus interactions and neuropathogenesis.

Abstract The present study describes a simultaneous infection of a novel Chlamydia -like organism (CLO) with a Myxozoa parasite, Henneguya sp. in snakeskin gourami Trichopodus pectoralis in Thailand. A new CLO is proposed “ Candidatus Piscichlamydia trichopodus” (CPT) based on 16S rRNA phylogenetic analysis. Systemic intracellular CPT infection was confirmed by histological examination, in situ hybridization, PCR assay, and sequencing of 16S rRNA. This novel pathogen belongs to the order Chlamydiales but differs in certain aspects from other species. The histopathological changes associated with CPT infection were different from the typical pathological lesions of epitheliocystis caused by previously known CLO. Unlike other CLO, CPT localized in the connective tissue rather than in the epithelial cells and formed smaller clumps of intracellular bacteria that stained dark blue with hematoxylin. On the other hand, typical myxospores of the genus Henneguya with tails were observed in the gill sections. Infection with Henneguya sp. resulted in extensive destruction of the gill filaments, most likely leading to respiratory distress. Due to the frequency of co-infections and the unavailability of culture methods for CLO and Henneguya sp, it was difficult to determine which pathogens were directly responsible for the associated mortality. However, co-infections may increase the negative impact on the host and the severity of the disease. Given the commercial importance of the snakeskin gourami and its significant aquaculture potential, the findings of this study are important for further studies on disease prevention.

Abstract Tilapia tilapinevirus (also known as tilapia lake virus, TiLV) is considered to be a new threat to the global tilapia industry. The objective of this study was to develop simple cell culture-based heat-killed (HKV) and formalin-killed (FKV) vaccines for the prevention of disease caused by TiLV. The fish were immunized with 100 µL of either HKV or FKV by intraperitoneal injection with each vaccine containing 1.8 × 10 6 TCID 50 inactivated virus. A booster vaccination was carried out at 21-day post vaccination (dpv) using the same protocol. The fish were then challenged with a lethal dose of TiLV at 28 dpv. The expression of five immune genes ( IgM, IgD, IgT, CD4 and CD8 ) in the head kidney and spleen of experimental fish was assessed at 14 and 21 dpv and again after the booster vaccination at 28 dpv. TiLV-specific IgM responses were measured by ELISA at the same time points. The results showed that both vaccines conferred significant protection, with relative percentage survival (RPS) of 71.3% and 79.6% for HKV and FKV, respectively. Significant up-regulation of IgM and IgT was observed in the head kidney of fish vaccinated with HKV at 21 dpv, while IgM, IgD and CD4 expression increased in the head kidney of fish receiving FKV at the same time point. After booster vaccination, IgT and C D8 transcripts were significantly increased in the spleen of fish vaccinated with the HKV, but not with FKV. Both vaccines induced a specific IgM response in both serum and mucus. In summary, this study showed that both HKV and FKV are promising injectable vaccines for the prevention of disease caused by TiLV in Nile tilapia.

In this study, the ability of a CC chemokine (On-CC1) adjuvant to enhance the efficacy of a formalin-killed Streptococcus agalactiae vaccine (WC) in inducing immune responses against S. agalactiae in Nile tilapia was investigated through immune-related gene expression analysis, enzyme-linked immunosorbent assay (ELISA), transcriptome sequencing, and challenge tests. Significantly higher S. agalactiae-specific IgM levels were detected in fish in the WC+CC group than in the WC alone or control groups at 8 days postvaccination (dpv). The WC vaccine group exhibited increased specific IgM levels at 15 dpv, comparable to those of the WC+CC group, with sustained higher levels observed in the latter group at 29 dpv and after challenge with S. agalactiae for 14 days. Immune-related gene expression analysis revealed upregulation of all target genes in the control group compared to those in the vaccinated groups, with notable differences between the WC and WC+CC groups at various time intervals. Additionally, transcriptome analysis revealed differential gene expression profiles between the vaccinated (24 and 96 hpv) and control groups, with notable upregulation of immune-related genes in the vaccinated fish. Differential gene expression (DGE) analysis revealed significant upregulation of immunoglobulin and other immune-related genes in the control group compared to those in the vaccinated groups (24 and 96 hpv), with distinct patterns observed between the WC and WC+CC vaccine groups. Finally, challenge with a virulent strain of S. agalactiae resulted in significantly higher survival rates for fish in the WC and WC+CC groups compared to fish in the control group, with a notable increase in survival observed in fish in the WC+CC group.