Tilbake til søkeresultatene

BIONÆR-Bionæringsprogram

Chicken Health: Preventing wooden breast by identifying and editing regulators of severe chicken myopathy

Alternativ tittel: Kylling Helse: Reduksjon av wooden breast ved å identifisere og editere regulatorer av kyllingmyopati

Tildelt: kr 12,1 mill.

Prosjektnummer:

323939

Søknadstype:

Prosjektperiode:

2021 - 2025

Midlene er mottatt fra:

Samarbeidsland:

Hovedmålet til Chicken-Health å undersøke hvilke molekylære komponenter som er viktig for utvikling av Wooden-breast myopati i hurtigvoksende kylling. Kylling med WB har ofte utviklet fibrose med mye bindevev og nedbrutt muskel, og prosjektet fokuserer derfor særlig på helt spesifikk og viktige pådrivere for fibrose i muskelen, kalt syndekaner. Videre undersøker vi om disse kan fungere som biomarkører i blodprøver eller som fremtidige terapeutiske mål for reduksjon av forekomsten. Kunnskap om molekylære mekanismer av syndekaner vil mulig kunne legge grunnlag for en mer finjustert diagnose og et screening-verktøy før slakting av kyllinger. PhD-studenten ansatt i prosjektet oppholder seg i utenlandsopphold ved avdeling for biokjemi og cellebiologi ved Stony Brook University, New York. I løpt av prosjektperioden er det utført flere presentasjoner ved internasjonale ECM konferanser (MBE2022, Nordic PG-meeting), nasjonal konferanse (NBS-vintermøte) og seminarer. Det har blitt avholdt et kick-off møte i tillegg til årlig prosjektmøte og flere WP-møter mellom konsortiedeltagere. En vitenskapelig publikasjon, med PhD-studenten som førsteforfatter, er akseptert for publisering i det anerkjente, open-access tidskriftet Frontiers in Physiology. En masterstudent er blitt tilknyttet prosjektet. WP1 En kyllingmodell med fôrindusert WB og 36-dagers vekst er blitt vellykket utført. Muskel fileter, hjerte, blod og primære celler er samplet for analyser. NIR-spektroskopi og palpering av muskelprøver ble brukt for deteksjon av WB. Videre ble HE-histologi sammen med WGA og Picro-Sirius Red brukt for å bekrefte grupper basert på nivået av fibrose. NIR-spektroskopi og gruppering med histologi viste sammenfallende grupperingsmønster, med unntak av noen få individer. Analysene viser omfattende ekstracellulær matriks remodellering mellom normale prøver og WB-affekterte. RNA-sekvensering og bioinformatiske cluster-analyser viser at syndekanfamilien er lokalisert i clusters som definerer WB. Et spesifikt ekspresjonsmønster av syndekan-familien er verifisert på mRNA og proteinnivå, og regulering via shedding mekanisme på proteinnivå og oppregulering av spesifikke signalveier påvist. Proteomic-analyser fra muskelprøver er utført og bioinformatiske analyser viser en klar endret metabolske profil med oppregulering av et stort antall nye metabolitter mellom normale og WB-affekterte. Immunohistologi av muskelvevet tyder på en defekt i regenereringen i WB. Deler av arbeidet i WP1 inngår i akseptert publikasjon. WP2 Kyllingspesifikke syndecan-antistoffer er produsert og spesifisitet undersøk ved peptidblokkering. Dette legger grunnlag for studier av syndekaner og molekylære mekanismer. I tillegg har et stort antall kommersielle antistoffer blitt screenet for spesifisitet, og dette arbeidet pågår ennå, hvilket legger grunnlag for molekylært verktøy for studier av fibrose i kylling. Det har nylig blitt utviklet en molekylær «tool-box» av blocking-peptider for syndekaner for å studere molekylære mekanismer på celle-nivå in vitro. WP3 Vi har isolert primære muskel satelittceller fra både WB og normale kylling, og utført vekstforsøk hvor man sammenlignet veksthastighet samt uttrykk av en rekke molekylære faktorer. Resultatene viser at det er svært store forskjeller i egenskaper til disse muskel satelittcellene, og cellene fra WB-affekterte er i en form for stillstand, kalt senescence. Planlagte fosfo-proteomikk analyser av disse cellene erstattes derfor med RNA-sekvensering og bioinformatiske analyser da det ikke er mulig å opparbeide nok prøvemengde av protein. Vi har videre påbegynt arbeidet med et manuskript som inneholder både in vitro og in vivo data på muskelregenerering. Identifisering av mulige mekanismer for fibrose ved bruk av «tool-box» nylig utviklet i WP2 og etablering av et funksjonelt cellesystem for dette er nå igangsatt. Vi har optimalisert veksbetingelser for fibroblaster isolert fra kylling, og vil prøve å mimikere en fibrotisk sitasjon i disse cellene. WP4 Arbeid for å undersøke mulige biomarkører for WB i blodprøver er pågående, og viser blant annet reduksjon i enkelte spesifikke sukkerstrukturer. Assays for deteksjon av syndekaner ved bruk av kommersielle assays er forsøkt, men uten vellykket resultat. Bruk av andre metoder som FTIR og NMR i samarbeid med annet internt prosjekt er nå pågående. Shedding områder av syndekan-4 in vivo er detektert ved bruk av kylling spesifikt antistoff produsert i prosjektet, og viser shedding ved 15 kDa og 20 kDa. Oppregulering av MMP- mRNA ekspresjon og zymografi i WB-affekterte støtter opp om MMPer som sheddaser. Crisper/Cas9 gene editering av syndekan er nå under planlegging. WP5 En kombinering av NIR-spektroskopiske analyser, transcriptomikk og histologi viser et statistisk sammenfallende mønster mhp graden av WB patologi. Videre multistatistiske analyser på individnivå av ulike resultater er pågående for å øke kunnskapen om syndekaners potensielle rolle i WB og fibrose.

Intensive breeding and genetic manipulation have led to severe myopathic defects named Wooden breast (WB). Chicken suffering from these illnesses usually must be withdrawn from the food chain due to insufficient food quality and less nutritional value. The underlying molecular mechanisms of WB is still only partially understood. Morphological characteristics of WB demonstrate severe skeletal muscle fibrosis, necrosis and multifocal degeneration of muscle tissue. Fibrosis in general is characterized by extensive extracellular matrix (ECM) remodeling and is caused by a dysfunctional muscle satellite cell activity in combination with an imbalanced regulation of fibroblast/myofibroblast activity. A family of ECM receptors called syndecans are known to be involved in human skeletal muscle myopathies, they regulate fibrosis in cardiac muscle and have crucial functions in normal MuSC and fibroblast activity. These molecules have a wide spectrum of biological functions and are master regulators of tissue homeostasis, and gene expression of this family is up- regulated in WB chicken. However, no studies of syndecans and their possible role in WB exist. And more importantly, how can these complex molecules be modified to avoid developing the disease, and at the same time retaining functions important for key cellular processes? The main goal is to elucidate the role of syndecans and relevant ECM components in severe chicken myopathy and if they can serve as therapeutic targets. Understanding syndecan molecular mechanisms in WB will help establish reliable and relevant strategies, not just to understand but to be able to treat the disease. In addition, this project has a potential for a broader societal impact with benefits to the food industry, public sector and civil society in a longer term. Reducing WB will secure healthy chickens without suffering, will provide healthy meat for humans and will contribute with a solution to the increasing protein demand of the future.

Budsjettformål:

BIONÆR-Bionæringsprogram