FUGATO - Funktionelle Genomanalyse im tierischen Organismus (2005 bis 2008)
Der FBF hat sich als Wirtschaftspartner in die Verbundprojekte IRAS, HeDiPig, QuaLIPID, M.A.S.-Net und fertilink des nationalen Genomforschungsprogramms zur Funktionellen Genomanalyse im tierischen Organismus
FUGATO, die während der Jahre 2005 bis 2008 durch das Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) gefördert wurden, eingebracht.
IRAS: Entwicklung von genetischen Markern zur Infektionsabwehr und Resistenz im Atemtrakt des Schweins
Die Aufgabenstellung von IRAS bestand darin, phänotypische und genetische Marker zur Bestimmung der Infektabwehr und Infektionsresistenz im Atemtrakt des Schweines zu entwickeln.
Zur Umsetzung des Ziels wurde in Tierversuchen ein Aerosolinfektionsmodell mit dem Erreger Actionbacillus pleuropneumoniae (APP) an Schweinen verschiedener Zuchtlinien (Deutsche Landrasse, Pietrain, Hampshire, Deutsches Edelschwein) angewendet. Daraufhin wurden alle folgenden Maßnahmen unterzogen: Phänotypisierung (einschließlich Ultraschall- und Röntgenuntersuchung), Entnahme von bestimmten Gewebeproben, Entnahme von bronchoalveolärer Lavageflüssigkeit (BALF) und von Lungengewebe, Erstellung einer Kandidatengenliste sowie SNP-basierte Analyse von Kandidatengenen, immunologische Untersuchungen.
Im ersten Teilprojekt wurde ein Bewertungschema (scoring
) aus phänotypischen Bewertungen, Ultraschall- und röntgenologischen Untersuchungen für das Krankheitsbild erarbeitet und anschließend an mit APP belasteten Tieren überprüft. Dieses neue System (Respiratory health system", RHS) ist ein aussagekräftiges, objektives Hilfsmittel, um Aufschluss über den Schweregrad der jeweiligen Erkrankung am lebenden Tier zu erhalten. Es zeigte sich in den Untersuchungen, dass bestimmte Linien anfälliger gegenüber einer APP-Infektion sind als andere Zuchtlinien.
Im zweiten Teilprojekt wurde eine proteinchemische Analyse der entnommenen BALF und des Lungengewebes durchgeführt. Es zeigt sich, dass es zwischen den einzelnen Zuchtlinien deutliche Unterschiede in der Expression der untersuchten Proteine in der BALF gibt. Aufgrund dieser Ergebnisse können einige Proteine als Biomarker identifiziert werden.
Das Ziel des dritten Teilprojektes war die Erarbeitung von funktionellen Kandidatengenen für eine anhand bekannter Daten von Maus und Mensch. In Zusammenarbeit mit den Teilprojekten fünf und sieben wurden die identifizierten Kandidatengene näher charakterisiert.
Im vierten Teilprojekt wurden funktionelle und morphologische Veränderungen von Abwehrzellen untersucht, die als mögliche Indikatoren für die Immunantwort und Resistenz bei APP-Infektionen in Frage kommen.
Im fünften Teilprojekt wurde neben der Zusammenarbeit mit Teilprojekt drei eine Diversitätsstudie durchgeführt, um den derzeitigen Genpool an ausgewählten möglichen Resistenzloci zu bestimmen und die Allelverteilungen zwischen den Zuchtlinien zu vergleichen. Diese Untersuchung wurde an Schlachtschweineproben aus Supermärkten aus ganz Deutschland durchgeführt. Es zeigt sich, dass zumeist mit rassespezifischen Allelen zu tun hat.
Zusammenfassend kommt das Projekt zu dem Ergebnis, dass der neue Lungengesundheitsscore (RHS) erstmalig etabliert werden konnte. Es wurde des Weiteren zum ersten Mal gezeigt, dass die angeborene Immunantwort entscheidend für die Schwere der APP-Infektion ist. Zudem konnten funktionelle Kandidatengene identifiziert und charakterisiert werden.
Die Ergebnisse des Verbundprojektes IRAS sind dem FUGATO+-Projekt RePoRi übergeben worden und werden dort weiterführend bearbeitet.
HeDiPig : Identifizierung der ursächlich an Erbdefekten beteiligten Gene beim Schwein durch Integration struktureller und funktioneller Genomik
Das Gesamtprojekt HeDiPig befasst sich mit drei Erbdefekten beim Schwein und ihrer Inzidenz in der aktuellen Zuchtpopulation. Ziel war es, Gene, Stoffwechsel- und Signaltransduktionswege aufzuzeigen, die an der Entstehung der Defekte beteiligt sind.
Aufgabe des Partners CAU Kiel war es, funktionelle positionelle Kandidatengene zu identifizieren, die an der Entstehung des angeborenen Spreizersyndroms beteiligt sind. Aufbauend auf frühere Untersuchungen wurde eine Feinkartierung auf drei procinen Chromosomen durchgeführt und anschließend Kandidatengene identifiziert. Zusätzlich wurden mit dem Partner MLU Halle Expressionsstudien durchgeführt, um differenziell exprimierte Gene zu identifizieren. Um geeignete Kandidaten für die Untersuchungen zu finden, wurden phänotypisch und genotypisch diskordante Tierstrukturen mit Hilfe der Praxis erstellt und beprobt. Es deutet sich an, dass der genetische Hintergrund des Spreizersyndroms weitaus komplexer zu sein scheint, als bisher angenommen. Anhand der Expressionsstudien sind zusätzliche positionelle Kandidatengene identifiziert worden. Allerdings konnte bei den Kandidatengenanalysen keine Merkmalsassoziation nachgewiesen werden.
Ziel der Arbeiten der RFWU Bonn war die Identifizierung von funktionellen positionellen Kandidatengenen für die Präposition zur Ausbildung von Stülpzitzen. In Abhängigkeit vom Genotyp wurden differenzielle Genexpression im Zitzengewebe untersucht. Des Weiteren führte ein Vergleich von unterschiedlichen Geweben von Tieren mit verschiedenen Phänotypen und in unterschiedlichen Entwicklungsstadien zur Identifizierung von unterschiedlich exprimierten Genen. Da die Ausprägung von Stülpzitzen polygen bedingt ist, konnten ursächliche Polymorphismen nur eingeschränkt bestimmt werden.
Aufgabenstellung im Teilprojekt der TU München war die Weiterentwicklung und Anwendung einer Software zur Identifizierung von neuen Kandidatengenen für den Merkmalskomplex der Afterlosigkeit beim Schwein sowie Expressions- und Kandidatengenanalysen. Durch die Weiterentwicklung der konnten neue Kandidatengene für den Merkmalskomplex Afterlosigkeit identifiziert werden, die in die weiteren Untersuchungen mit einbezogen wurden. In den Analysen zur Genexpression konnten Unterschiede aufgezeigt werden, jedoch ohne signifikante Ergebnisse. Des Weiteren konnten keine Hinweise auf Kopplung zwischen den identifizierten Polymorphismen und dem Merkmalskomplex gefunden werden.
Im Teilprojekt der GAU Göttingen stand die Entwicklung und Bewertung von markergestützten Ansätzen zur Populationssanierung in Kombination mit Selektion und Kontrolle genetischer Diversität im Fokus. Damit soll die züchterische Grundlage zur Umsetzung der Ergebnisse geschaffen werden. Anhand der Analysen lässt sich zeigen, dass der Einsatz einer genomischen Zuchtwertschätzung in der Schweinezucht durchaus positiv zu bewerten ist. Auf die anderen Teilprojekte bedeutet dies, das unerwünschte Defektgenallel mit einer konsequenten genomischen Selektion effizient fixiert werden kann.
Es zeigt sich, dass Kandidatengene für bestimmte Erbdefekte beim Schwein identifiziert und charakterisiert werden konnten. Um abschließend eine Verwendung in der Zuchtpraxis zu ermöglichen, muss die Evaluierung in der Praxis erfolgen. Zudem wird eine positive Prognose zur Anwendung von genomischer Zuchtwertschätzung beim Schwein abgeben. Dadurch kann die Möglichkeit bestehen, züchterische Erfolge bei den Merkmalskomplexen der Erbdefekte zu erzielen.
QuaLIPID: Genomische Charakterisierung sowie Polymorphismus- und Assoziationsanalysen von Genen des Lipid- und Energiestoffwechsels bei Schwein und Rind
Ziel des Verbundprojektes ist eine umfassende Untersuchung der funktional genomischen Grundlagen des Lipidstoffwechsels bei Schwein und Rind im Hinblick auf qualitätsbestimmende Merkmale. Dabei wurde eine effiziente Erhebung von möglichst vielen Lipidparametern angestrebt, um nach gezielten Variationen in den Genen des Lipidstoffwechsels zu suchen. Dem folgend wurde nach Assoziationen von Genvariaten mit Lipidparametern gesucht und Genotyp-Umwelt-Interaktionen untersucht.
Im Mittelpunkt des ersten Arbeitspakets stand die Identifizierung der Gene des Fettstoffwechsels durch die Analyse der relevanten Stoffwechselpfade unter Einbeziehung von Genexpressionsdaten. Ziel des zweiten Arbeitspakets war die Klonierung von Genen, die für ratenlimitierende Komponenten des Lipidstoffwechsels kodieren, und die Untersuchung von Sequenzvarianten. Anhand eines Abgleichs von BAC-Endsequenzen des Schweins mit der humanen Gensequenz ermöglichte die Identifikation eines BACs, der mit großer Wahrscheinlichkeit das gesuchte Gen enthält. Darauf aufbauend wurden die Sequenzierung der ausgewählten Gene durchgeführt. Ähnlich verlief die Sequenzierung entsprechender Gene beim Rind. Im dritten Arbeitspaket wurde eine Polymorphismus-Analyse der kodierten Genbereiche durch Resequenzierung durchgeführt. Beim Rind wurden 316 Polymorphismen festgestellt, beim Schwein 412 SNPs.
Im vierten Arbeitspaket wurden die Assoziationsstudien durchgeführt. Dabei wurden ausgewählte Polymorphismen bei Rind und Schwein auf Assoziationen mit verschiedenen Merkmalen der quantitativen und qualitativen Fetteinlagerung untersucht. Um festzustellen, ob die beobachteten Assoziationen von mehreren gekoppelten Varianten beim Kandidatengen verursacht werden, wurden im fünften Arbeitspaket Genexpressionsstudien durchgeführt. Es wurden nur wenige potentiell regulatorische SNPs identifiziert. Bei der Untersuchung der Genotyp-Umwelt-Interaktion im sechsten Arbeitspaket konnte anhand von Versuchen an männlichen Fleckviehtiere gezeigt werden, dass der Umwelteffekt Kastration zu einer Erhöhung des IMF-Gehalts führt, da die beobachtete Allelfrequenz keinen Unterschied zwischen den untersuchten Gruppen gezeigt hat.
