Helsinki, Finland
October 29, 2020
Photo: Helsinki Innovaton Services
The easily administered oral vaccine could keep pollinators safe from bacterial diseases and give invaluable support for food production worldwide.
Food and pollination services are important for everyone: humans, production animals and wildlife alike. Inventing something that guards against pollinator losses will have a tremendous impact.
The Dalan AH oral vaccine, previously called PrimeBEE, is the first-ever vaccine for honey bees and other pollinators. It fights severe microbial diseases that can be detrimental to pollinator communities. The invention is the fruit of research carried out by two former scientists in the University of Helsinki, Dalial Freitak and Heli Salmela.
The basis of the innovation is quite simple. When the queen bee eats something with pathogens in it, the pathogen signature molecules are bound by vitellogenin. Vitellogenin then carries these signature molecules into the queen’s eggs, where they work as inducers for future immune responses.
Before this, no-one had thought that insect vaccination could be possible at all. That is because the insect immune system, although rather similar to the mammalian system, lacks one of the central mechanisms for immunological memory – antibodies.
"Now we've discovered the mechanism to show that you can actually vaccinate them. You can transfer a signal from one generation to another," Dalial Freitak, researcher and now the CSO of Dalan Animal Health, says.
From moths to honey bees
Dalial Freitak has been working with insects and the immune system throughout her career. Starting with moths, she noticed that if the parental generation is exposed to certain bacteria via their food, their offspring show elevated immune responses.
"So they could actually convey something by eating. I just didn't know what the mechanism was. At the time, as I started my post-doc work in Helsinki, I met with Heli Salmela, who was working on honeybees and a protein called vitellogenin. I heard her talk and I was like: OK, I could make a bet that it is your protein that takes my signal from one generation to another. We started to collaborate, got funding from the Business Finland, and that was actually the beginning of our oral vaccine for bees," Dalial Freitak explains.
Future plans: vaccinating commercially used pollinators against any microbe
Dalial Freitak and Dalan Animal Health are the pioneers in a totally new animal health sector.
"I sincerely believe it is about time we start caring about our six-legged companions, whose work and contributions to our wellbeing have been neglected way too long. We take our bees for granted but this industry is a breaking point and it is high time that we find solutions to help to protect them. Vaccines have proven to be the most effective way to prevent and contain disease and most importantly, our approach is organic without the use of harsh chemicals," Dalial Freitak says.
Dalan AH aims to develop a vaccine against American foulbrood, a bacterial disease caused by the spore-forming Paenibacillus larvae ssp. larvae. American foulbrood is the most widespread and destructive of the bee brood diseases. "We hope that we can also develop a vaccination against other infections, such as European foulbrood and fungal diseases. The plan is to be able to vaccinate against any microbe".
Now, the company has introduced the concept of an insect vaccine to the USDA and have filed a license application for the first ever honey bee vaccine.
"Our next goal is to launch our first vaccine product in the US and then the EU. Once we have tackled bee diseases we want to offer solutions for other commercially used pollinators such as bumble bees and other beneficial insects. Our goal is to offer innovative solutions in insect health in order to promote sustainable agriculture," Dalial Freitak says.
Being a pioneer is inspiring
The journey towards the vaccine has so far been immensely inspiring.
"Writing the roadmap for insect vaccination and filing the clinical protocol with the regulator was super exciting. The other inspiring moment was seeing my idea come to life and and seeing a prototype vaccine formulation in a bottle had been a dream come true. Now we have to get it approved and onto the market so others get to participate in changing the way we care for our insects."
The COVID-19 situation has been the biggest challenge for the company so far.
"The lock-downs and travel restrictions have definitely slowed us down. But we have a creative team and we are doing everything we can to make up for the slowdown. Here probably the good thing has been that Dalan AH has been from the beginning a virtual company, so having several online meetings and brainstorming involving people around the globe has been a routine for us from the get go," Dalial Freitak says.
Commercialisation has been the goal right from the beginning
“The Dalan AH oral bee vaccine is a great showcase of the variety of innovations coming from the University of Helsinki. It has been inspiring and rewarding to see how the Dalan team has expanded and advanced the technology and business further continuously improving our response to the declining bee populations.” says Jari Strandman, CEO of Helsinki Innovation Services, company responsible for technology transfer and spinout company creation from the University of Helsinki.
Dalan Animal Health website
Organismal and Evolutionary Biology Research Programme
The article was originally published on October 2018, after which an amended version was published on 29 October 2020.
Maailman ensimmäinen hyönteisrokote suojaa mehiläisiä taudeilta
Ravinnon seassa annosteltava Dalan AH -rokote edistää pölyttäjien terveyttä ja tukee ruoantuotantoa koko maapallolla.
Pölyttäjät ovat osavastuussa monien tärkeiden kasvien sadon onnistumisesta ja niin ihmisten kuin eläintenkin ravinnosta. Pölyttäjien sairastuminen ja kuolema ovat vakava uhka maapallon ravintotaloudelle ja ekosysteemeille.
– Meillä ei ole varaa menettää pölyttäjiä. Siksi niiden elämän pienelläkin parantamisella esimerkiksi sairauksia torjumalla on huikea merkitys koko maapallon mittakaavassa. Toki pölyttäjillä on lisäksi muitakin ongelmia, kuten hyönteismyrkyt ja elinympäristöjen häviäminen, mutta sairaudet liittyvät usein näihinkin. Jos voimme auttaa esimerkiksi mehiläisiä pysymään terveempinä, olemme pystyneet pelastamaan edes pienen palan maailmaa, mullistavaa Dalan Animal Health -hyönteisrokotetta kehittämässä ollut Dalial Freitak toteaa.
Rokotteen perusta on hyvin yksinkertainen. Kun mehiläiskuningatar syö taudinaiheuttajia sisältävää ravintoa, taudinaiheuttajalle tyypilliset molekyylit sitoutuvat kuningattaren kudosveressä oleviin vitellogeniini-proteiineihin. Vitellogeniinit kantavat tautimolekyylit kuningattaren munimiin muniin, missä ne tulevaisuudessa pystyvät käynnistämään immuunireaktion taudinaiheuttajaa vastaan.
– Tätä ennen kukaan ei uskonut, että hyönteisiä ylipäänsä voitaisiin rokottaa. Hyönteisten immuunipuolustuksesta puuttuvat nimittäin kokonaan esimerkiksi nisäkkäillä keskeiset vasta-aineet, jotka toimivat immuunijärjestelmän muistina, Dalial Freitak kertoo.
Yöperhosista yhteiskuntahyönteisiin
Dalial Freitak on tutkinut hyönteisiä ja niiden immuunijärjestelmää koko uransa. Yöperhostutkimustensa yhteydessä hän huomasi, että jälkeläisillä on parempi vastustuskyky tiettyjä bakteereja kohtaan, jos vanhempien sukupolvi on ruoassaan altistunut samoille bakteereille.
– Jotain siis välittyi ruoan kautta, mutten tiennyt, millainen mekanismi kaiken takana oli. Väitökseni jälkeen aloitin tutkijana Helsingin yliopistossa ja tapasin Heli Salmelan. Hän puolestaan tutki mehiläisiä ja vitellogeniini-nimistä proteiinia. Kuulin Helin esityksen ja totesin, että lyödäänkö vetoa, että juuri vitellogeniini kantaa etsimäni immuniteettisignaalin mehiläissukupolvelta seuraavalle.
Dalial Freitakin ja Heli Salmelan yhteistyö oli alkuna Dalan Animal Healthille, lyhyemmin Dalan AH:lle, ja maailman ensimmäiselle hyönteisille suunnatulle rokotteelle.
Tulevaisuuden tavoitteet: pölyttäjien rokotus mitä tahansa mikrobia vastaan
Dalial Freitak ja Dalan Animal Health ovat pioneereja kokonaan uudella eläinten terveyteen liittyvällä alueella.
– Uskon vahvasti, että meidän on viimeistään nyt aika alkaa välittää kuusijalkaisista ystävistämme, jotka ovat jo pitkään tehneet töitä hyvinvointimme eteen. Mehiläiset ovat kriisissä, ja meidän on korkea aika löytää ratkaisuja niiden suojelemiseksi. Rokotteet ovat osoittautuneet tehokkaimmaksi tavaksi varjella mehiläisiä taudeilta. Ja mikä tärkeintä, meidän ratkaisussamme ei käytetä tehokemikaaleja, Dalial Freitak sanoo.
Dalan AH:n ensimmäisenä tavoitteena on kehittää rokote esikotelomätää vastaan. Esikotelomätä on maailmanlaajuisesti laajalle levinnyt, tuhoisa mehiläistauti, jonka aiheuttaa itiöitä muodostava bakteeri Paenibacillus larvae ssp. larvae.
– Toivomme, että tulevaisuudessa saamme aikaan rokotteen myös muita tauteja, kuten sienitauteja ja Melissococcus plutonius -bakteerin aiheuttamaa toukkamätää vastaan. Olemme jo aloittaneet alustavan testauksen. Suunnitelmissamme on pystyä rakentamaan rokote mitä tahansa mikrobia vastaan, Dalial Freitak toteaa.
Dalan AH on nyt esitellyt hyönteisille tarkoitetun rokotteen konseptin Yhdysvaltain maatalousministeriö USDA:lle. Yritys on myös tehnyt maailman ensimmäistä mehiläisrokotetta koskevan lisenssihakemuksen.
– Seuraavaksi tähtäämme ensimmäisen rokotetuotteemme julkaisemiseen Yhdysvalloissa ja sen jälkeen Euroopassa. Kun olemme saaneet nujerrettua mehiläisten sairaudet, haluamme tarjota ratkaisuja myös muiden kaupallisesti tuotettujen pölyttäjien, kuten kimalaisten, ja muiden hyötyhyönteisten käyttöön. Päämääränämme on tarjota innovatiivisia ratkaisuja hyönteisten terveyden ylläpitoon kestävän maataloustuotannon edistämiseksi, Dalial Freitak toteaa.
Pioneerina oleminen on innostavaa
Matka kohti mehiläisille tarkoitettua rokotetta on ollut erittäin innostava jo tähän asti.
– Hyönteisrokotteen etenemissuunnitelman kirjoittaminen ja kliinisen protokollan jättäminen ovat olleet huippujännittäviä. Samoin se, kun näin ideani muuttuvan todeksi ja rokotevalmisteen prototyypin pullossa. Nyt meidän täytyy saada rokote hyväksytettyä ja vietyä markkinoille, jotta muutkin pääsevät hyötymään siitä.
COVID-19-tilanne on ollut yrityksen tähänastisista haasteista suurin.
– Matkustus- ja muut koronaviruksen aiheuttamat rajoitukset ovat ilman muuta hidastaneet toimintaamme.Tiimimme on kuitenkinluova ja teemme voitavamme, jotta pystymme kirimään ajan kiinni. Dalan AH on ollut alusta lähtien virtuaalinen yritys, joten verkkokokoukset ja ideapalaverit eri puolilla maailmaa olevien ihmisten kanssa ovat olleet rutiinia aivan alusta lähtien, Dalial Freitak toteaa.
Kaupallistaminen oli heti tavoitteena
Dalan AH -hyönteisrokote on malliesimerkki Helsingin yliopistosta nousevien keksintöjen monipuolisuudesta.
– On ollut innostavaa ja palkitsevaa nähdä, miten Dalan-tiimi on laajentanut ja edistänyt sekä teknologiaa että liiketoimintaa parantaakseen jatkuvasti yhä vähenevien mehiläispopulaatioiden tilannetta, sanoo Jari Strandman, Helsingin yliopiston omistaman Helsinki Innovation Services Oy:n toimitusjohtaja.
Dalan Animal Healthin verkkosivut
Organismi- ja evoluutiobiologian tutkimusohjelma, Helsingin yliopisto
Topics
Species
