Genredigering åpner for nye muligheter innen avl for forbedring av produksjonseffektivitet og sykdomsresistens. Kardiomyopati syndrom (CMS) er en krevende sykdom for oppdrettsnæringen i Norge på grunn av økonomiske tap og redusert fiskevelferd. For å redusere effekten av sykdommen praktiseres seleksjonsavl, men dyre smitteforsøk er en utfordring, og implementering av teknikker som genredigering kan potensielt øke effektiviteten av målrettede avlsprogrammer. Genomiske studier har lokalisert et gen (QTL=Quantitative Trait Locus) på kromosom 27 med stor betydning for graden av resistens mot CMS, og bruk av moderne genredigeringsteknologi for forbedring av CSM-resistens vil være et nyttig verktøy i slike situasjoner. Prosjektet søker å identifisere potensielle gener og mutasjoner som påvirker CMS-resistens, og evaluere deres funksjon ved bruk av in vitro cellekulturer av hjertemuskel-celler. Videre vil prosjektet utvikle avlsstrategier som effektivt benytter genredigering til å utvikle CMS-resistent laks. Et optimalisert system for redigering av gener i stamfiskpopulasjoner, som brukes til å produsere smolt for oppdrett, vil bli utviklet. De etiske, sosiale og juridiske konsekvensene av å utvikle CMS-resistent laks ved hjelp av genredigering vil bli utredet. Dynamiske RRI-prosesser (ansvarlig forskning og innovasjon), med aktiv involvering av interessenter, vil bli brukt for å implementere RRI i kontekst av genredigering.
Hegenomsekvensering og finkartlegging
200 Prøver fra tre Mowi-populasjoner ble valgt ut basert på forhåndskunnskap om CMS-relaterte fenotyper og avlsverdier hos individene. Helgenomsekvensering ble utført på ~ 200 utvalgte individer (~ 100 individer per ekstrem fenotype) og sekvensdataene ble analysert. Etter finkartingsmetoder en genomregion som er assosiert med CMS-resistens ble bekreftet ved kromosom 27. Den identifiserte varianten valideres ved hjelp av målrettet PCR (polymerasekjedereaksjon). Videre ble det utført transkriptomiske og proteomiske analyser, og resultatene støttet de tidligere funnene.
Pilotforsøk for mikroinjeksjon av laksegg
CRISPR / Cas9-konstruksjoner ble designet basert på resultatene fra sekvensanalysen og forkunnskap om den kromosomale regionen. Totalt seks CRISPR / Cas9-konstruksjoner rettet mot tre gener (to konstruksjoner per gen) ble designet. Et pilotforsøk for mikroinjeksjon av lakseegg ble utført for å teste effektiviteten til CRISPR / Cas9-konstruksjonene før hovedforsøket og valideringsprosessen hvor suksessen med CRISPR-redigering blir utført gjennom amplikonsekvensering og in vitro cellekultur.
Gen-redigeringsassistert seleksjon (GEAS): et simuleringsprogram
Et dataprogram for stokastisk simulering av seleksjon er utviklet for å vurdere økonomiske konsekvenser av å implementere GEAS og sammenligne det med konvensjonelle seleksjonsprogram for akvakultur. Alternative avlsordninger ble simulert og deres innvirkning i form av forbedring av CMS-resistens og tap av genetisk varians ble studert.
Engasjere lekfolk i forskning og innovasjon: gjensidig læringsverksted
For å bedre forstå holdninger og oppfatning av lekfolk til gen-redigering hos laks, ble det gjennomført en workshop i "Science Espresso" -format. Deltakere med ulik geografisk, politisk og religiøs bakgrunn, som representerer ulike etiske synspunkter og matrelaterte interesser, ble rekruttert til å delta i en workshop. Resultatene viste at lekmenn kunne stille viktige spørsmål, uttrykke meninger om teknologien, forskningsformål og -tilnærming. Forskere kan dermed forstå bedre holdninger, barrierer og muligheter, nye spørsmål ble reist på begge sider, og dialog ble etablert.
Etikk for CMS -resistent laks: Etisk Matrise -workshop
En etisk matrise er et konseptuelt verktøy designet for å kartlegge etiske spørsmål, legge til rette for etisk refleksjon og hjelpe beslutningstakere til å ta beslutninger om etiske problemstillinger vedrørende eksisterende eller framtidige teknologier innen mat og landbruk. I en workshop i CMSEdit-konsortiet ble medlemmene av prosjektet delt inn i små grupper for å identifisere de etiske problemene som er relatert til bruken av CRISPR for å oppnå resistens mot hjertesprekk (CMS) hos oppdrettslaks. Etisk Matrise hjelper til med å analysere etiske problemstillinger for teknologier innen mat og landbruk.
Interessegruppe (IG) workshop
Den første workshopen for CMSEdit interessegruppe (IG) ble holdt digitalt 10. november 2021. Det var rundt 25 deltakere og workshopen varte i 2,5 timer. Først ble deltakerne informert om prosjektaktivitetene, etterfulgt av en introduksjon av to gruppediskusjonstemaer: forbruker- og sosiale aspekter. Deltakerne ble tilfeldig fordelt i fire grupper for å diskutere og reflektere over diskusjonstemaene. Til slutt ble det presentert oppsummeringer av gruppediskusjonene. Møtet ble tatt opp og er nå gjort tilgjengelig for IG-medlemmer og prosjektpartnere.
Gene editing technologies are developing at a faster pace than ever and open new opportunities for breeding to improve production efficiency and diseases resistance. Cardiomyopathy syndrome (CMS) is an important disease for the aquaculture industry in Norway because of economic loss and welfare implications. To mitigate the impact of the disease selective breeding is practiced, however, it is challenged by veterinary restrictions and expensive challenge tests. Genomic studies for the trait have located quantitative trait loci (QTL) with strong signal on chromosome 27. The use of state-of-the-art gene editing technologies for improvement of CSM resistance is likely to be highly beneficial in this case. The project will identify potential genes and causative mutations affecting CMS resistance, and evaluates their function by in-vitro cardiomyocyte cell culture. Further, the proposal will develop breeding strategies that effectively employ gene editing to develop CMS resistant salmon, and a special scheme to deliver edited genes to multipliers tiers, which produces fingerlings that are grown for production, will be designed. The ethical, social and legal implications of developing CMS resistant salmon using gene editing will be determined. Dynamic RRI (responsible research and innovation) processes, in particular active stakeholder involvement, are used to promote an active attitude towards RRI in gene editing. The project will create a knowledge base and example for the industry regarding disease management through state-of-the-art gene editing, this will greatly improve the bioeconomy and welfare of Atlantic salmon production.
