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

Hovedmålet til Chicken-Health å undersøke relevante ekstracellulære (ECM) komponenter, med spesielt fokus på proteoglykanfamilen syndekaner sin mulige biologiske rolle for utvikling av Wooden-Breast (WB) kylling myopati, og 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. En PhD er ansatt i prosjektet, og presentasjon ved internasjonal ECM konferanse (MBE2022) og universitet i utlandet er utført. Et kick-off møte i tillegg til 2 nasjonale WP-møter og 1 internasjonalt WP-møte mellom konsortiedeltagere er avholdt. Et utkast til vitenskapelig publikasjon med PhD-student som førsteforfatter er påbegynt, i tillegg til planlegging av et forskningsopphold ved Stony Brook Universitet vedrørende molekylære mekanismer. 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. Proteomic-analyser pågår for å kunne støtte opp om dette funnet på proteinnivå. Et spesifikt ekspresjonsmønster av syndekan-familien er verifisert på mRNA og proteinnivå. Oppsummert, til sammen støtter disse funnene hypotesen om syndekaner som relevante kandidater for videre studier på cellenivå in vitro og molekylære mekanismer for WB. WP2 Kyllingspesifikke syndecan-antistoffer er produsert og spesifisitet undersøk ved peptidblokkering. Dette legger grunnlag for en molekylær «tool-box» 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.WP3 Primære celler har blitt isolert fra kyllingforsøket. Dyrkningsbetingelser og optimalisering av disse celletypene er blitt utført. WP4 Arbeid for å undersøke mulige biomarkører for WB i blodprøver har startet. WP5 En kombinering av NIR-spektroskopiske analyser, transcriptomikk og videre molekylære analyser på individnivå er igangsatt 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.