Bruk av genredigerte cellelinjer i akvakultur

Bakgrunn

Moderne avlsprogrammer inkluderer ofte en molekylær komponent, der såkalte helgenomstudier (GWAS) brukes til å identifisere genomiske områder der det er sannsynlig at gener av interesse for avlsarbeidet befinner seg. I tillegg fører anvendte molekylære forskningsprosjekter ofte til kandidatgener for egenskaper av interesse, uavhengig av om det er utført GWAS eller ikke.

Nofima er en etablert institusjon når det gjelder avlsprogrammer innen akvakultur, og vi har også høy kompetanse når det gjelder analyse av tilhørende molekylære data. Vi er dermed i en unik posisjon når det gjelder å integrere observasjoner fra avl med molekylære data.

Nofima har også bygget opp solid kompetanse på genredigering av både fiskecellelinjer og befruktede egg ved hjelp av CRISPR-Cas-systemet.

Inntil nylig har det vært svært ressurskrevende å bekrefte hvilke gener som er direkte involvert i relevante egenskaper. Genredigering av befruktede egg ved hjelp av CRISPR-Cas-systemet har vært brukt, men dette krever flere års avl av (flere generasjoner av) fisk og kompliserte analyser. Dette SIS-prosjektet har som mål å identifisere genfunksjoner ved hjelp av cellelinjer og primærceller i kombinasjon med genredigeringsteknologi.

Mål

Målet med prosjektet er å utforske bruken av genredigerte cellelinjer i akvakulturforskning. Cellelinjer spiller en viktig rolle i både basal forskning, klinisk forskning og anvendt forskning, og bør kunne være et nyttig verktøy for å bygge bro fra gen til fenotype hos arter som atlantisk laks og atlantisk torsk.

Nofima har mange prosjekter der avklaring av genfunksjon er en viktig komponent. Kandidatgener blir for tiden undersøkt ved hjelp av tradisjonelle molekylære metoder, i tillegg til genredigering av befruktede egg. Produksjon av rene genredigerte dyr har imidlertid vist seg å være ekstremt ressurskrevende og tidkrevende.

Vi tror Nofima har gode forutsetninger for å etablere seg som en attraktiv partner når det gjelder å drive prosjekter som kobler data fra genredigerte cellelinjer og primærceller til egenskaper som er relevante for akvakultur. Både industri og akademiske institusjoner bør være potensielle samarbeidspartnere.

Dette gjør vi

Nofima er involvert i en rekke prosjekter som fokuserer på egenskaper vi ønsker å modulere hos produksjonsfisk for å forbedre matproduksjon. Eksempler på dette er resistens mot patogener (bakterier, amøber, virus, lakselus etc.), fettmetabolisme, pigmentering, vekstrate og kjønnsmodning. For å etablere den foreslåtte forskningsstrategien vil vi derfor fokusere på problemstillinger der det allerede er gjennomført studier og identifisert kandidatgener.

Det første målet med prosjektet vil være innkjøp og etablering av relevante cellelinjer. I tillegg bør det være muligheter for deling av fiskecellelinjer gjennom samarbeid med eksterne partnere (Veterinærinstituttet og Norges veterinærhøgskole; NMBU).

Vi forventer også økt intern kompetanse i å etablere cellelinjer, og utvikle robuste protokoller for genredigering. Genredigering vil omfatte knockout av gener, redigering av regulatoriske områder og knock-in av genetiske elementer.

Kandidatgener fra prosjekter vil bli rangert basert på tidligere studier, og uttrykksnivåene deres vil bli sjekket i tilgjengelige cellelinjer/primærceller. Celler som anses som egnede kandidater for et prosjekt, vil deretter bli systematisk genredigert.

En egenskap av særlig interesse er sykdomsresistens. Kardiomyopatisyndrom (CMS) er en alvorlig hjertesykdom hos oppdrettslaks som påfører næringen betydelige økonomiske tap. Det forårsakende viruset (piscine myocarditis virus; PMCV) kan ikke dyrkes, og avlsprogrammer og utvikling av en vaksine for å begrense sykdommen har vist seg å være en utfordring. Andre sykdommer av interesse er ILA (infeksiøs lakseanemi) og HSMB (hjerte- og skjelettmuskelbetennelse).

For disse infeksjonssykdommene vil mottakelige celler bli genredigert for å gjøre dem resistente. Dette vil gjøre det mulig å identifisere gener som er kritiske for virusets inntrengning og replikasjon.

Kunnskap om relevante gener vil være nyttig i avlsprogrammer og i arbeidet med å forhindre sykdommene ved hjelp av andre tiltak (medisiner, fôr osv.).

Verdt å vite