Genetisk udvælgelse har medført omfattende fremskridt for landmænd siden de tidlige 1970ere. Udvælgelse af de bedste individer har øget produktiviteten og sikret dyrenes fertilitet og sundhed, samtidig med at brugen af ressourcer og miljøpåvirkningen er blevet reduceret. Særligt inden for det seneste årti har Genomisk Selektion (GS) taget fart og har tilvejebragt muligheder for at udvide antallet af udvalgte træk. Men GS har stadig begrænsninger, når eksempelvis flere komplekse træk behandles simultant og ikke individuelt, eller den genetiske udvælgelse giver problemer, når der avles for et bestemt, ønsket træk men det er knyttet til funktionelle træk og forårsager uønskede ændringer, såsom vigende fertilitet og høje forekomster af yverbetændelse. Hertil kommer, at GS kræver store træningspopulationer, der er svære at fremskaffe med lokale racer. Det gør disse racer til en ulempe set fra et økonomisk perspektiv. Bevaringen af lokale racer er derfor også i fare. På trods af kolossale fremskridt de seneste ti år har GS stadig ikke held med effektivt at tage højde for sjældne genetiske varianter og/eller nyopståede mutationer. Alle disse begrænsninger forårsager ikke alene biologiske, tekniske og økonomiske problemer, men også samfundsmæssige problemstillinger om avlsmålsætninger og biodiversitet.

Genomisk selektion eller genomredigering?

I dyreavl anvendes den naturlige, genetiske variation blandt individerne til at give permanente og kumulative forbedringer, og der bruges flere teknologier til at øge de genetiske gevinster. Men foster-bioteknologier er blevet implementeret i avlsprogrammer, og på det seneste er genomredigering blevet foreslået som en lovende teknologi til at sætte fart på udvælgelsen og designe sygdomsresistente alleler.

Dette rejser både tekniske og etiske problemstillinger. Der er meget lidt data tilgængeligt om den potentielle genomintegritet, og i Europa betragtes organismer produceret ved hjælp af disse teknologier som genetisk modificerede. Det begrænser den samfundsmæssige accept af disse teknologier.

En etisk dimension: Accept-Rum

For at kunne håndtere de samfundsmæssige problemstillinger og øge offentlighedens forståelse for nye dyreavlsteknologier, opererer RUMIGEN-projektet med begrebet ’Accept-Rum’. Et ‘Accept-Rum’ er defineret som et konceptuelt rum af samfundsmæssige tilgange, meninger og holdninger til avlsscenarier, der betragtes som acceptable nu og potentielt i en fremtid med fornyet samfundsmæssig og politisk dialog.

RUMIGEN-projektet vil udvikle et hypotetisk ’Accept-Rum’, der skal afspejle grænserne mellem det acceptable og det uacceptable inden for dyreavl og de involverede teknologier, som det har fremgået af tidligere forskning i samfundsdiskursen om disse problemstillinger.

Sådan et ‘Accept-Rum’ vil blive anvendt til at udvikle scenarier for mulige acceptable avlstilgange. Der er klare fordele ved at udforske ’Accept-Rummet’ ved hjælp af scenarier. Det grundlæggende formål er at teste, hvorvidt det overhovedet er muligt at indgå en fornyet ‘samfundskontrakt’ om visse teknikker og tilgange, og, i bekræftende fald, på hvilke betingelser og præmisser. Dette er muligt at afprøve ved at konstruere scenarier, der opridser særegenhederne ved nye teknikker og deres implikationer for samfundet, borgerne, miljøet og dyrene: Hvad er det ’samfundsmæssige parathedsniveau’ blandt europæiske borgere med hensyn til accept af nye teknologier? På hvilke måder og i hvilke områder af produktionen vil samfundet være parat til at acceptere nye teknologier?

At tilføje en etisk dimension til et klassisk GS avlsprogramprojekt er en nyskabende metode til at skabe en operationel ramme for fremtidige evalueringer af, hvordan samfundet vil reagere og (ikke) acceptere nye teknologiske dagsordener – inden for avl og andre områder.

Projektets mål

RUMIGEN vil udvikle modeller, der skal kombinere genomisk og epigenomisk information samt bioteknologier for at forbedre den genomiske selektion, bevare den genetiske biodiversitet og undgå genetisk belastning. En forbedret fænotypeprædiktion vil bane vejen for nye ledelsesindekser til præcisionslandbrug.

RUMIGENs primære mål vil være at producere robust og ydedygtigt kvæg, der vil være i stand til at klare afvejningen mellem produktion og tilpasning til ekstreme klimaforhold (varmebelastning, reduceret foderkvalitet og –kvantitet samt sygdomsbelastninger). For at bevare den genetiske diversitet vil RUMIGEN levere forbedrede, bæredygtige avlsprogrammer til både verdensudbredte og lokale kvægracer tilpasset forskellige miljøforhold. RUMIGEN vil ligeledes levere nye ledelsesindekser til præcisionslandbrug, som kombinerer genomisk, fænotypisk og epigenetisk information via en multi-aktørtilgang, der skal sikre samfundsmæssig accept, gennemførlighed og økonomisk effektivitet.

QGGs rolle i projektet

Forskere fra QGG deltager i flere dele af projektet med centrets omfattende ekspertise inden for storskala-data og genomiske prædiktionsmodeller.

QGG bliver involveret i studier af, hvordan kompromiser indvirker på den produktive levetid. Det sker ved brug af storskala-data indsamlet i kommercielle landbrug samt meteorologiske registreringer, der beskriver klimaforhold. QGGs forskere vil ligeledes undersøge de fænotypiske præstationer i danske og indiske halvsøstre født med Jersey-fædre. Dette vil hjælpe med til at verificere, hvorvidt vores konklusioner har værdi under mere ekstreme landbrugsforhold.

QGGs unikke del vil være indenfor arbejdspakke 6, hvor dyr fra Danmark og Indien bliver undersøgt i et epigenetisk Jersey-studie. Eftersom der i dag ikke er nogen epigenotypebestemmende værktøjer tilgængelige inden for kvæg, bliver målet at opsætte en platform til bestemmelse af epigenetikken, der skal bruges til at epigenotypebestemme adskillige ejakulationer fra hundreder af markedsførte tyre hjemmehørende i forskellige miljøer (herunder beslægtede tyre opvokset i Danmark og Indien), så vel som tusinder af deres døtre. Med denne tilgang vil ejakulationer, der har forskellige epigenetiske profiler, blive identificeret, og indvirkningen af de epigenomiske ændringer vil blive evalueret både statistisk ved at sammenligne afkommets præstation på tværs af kontrasterende ejakulationer og eksperimentelt ved in vitro embryoproduktion.

Forskere fra QGG deltager også i arbejdspakke 8, hvor resultaterne fra arbejdspakkerne 2 til 6 bliver kombineret med henblik på at udvikle nye, bæredygtige og socialt acceptable avlsprogrammer og ledelsespraksisser. De nye avlsmetoder vil være målrettet både verdensudbredte og lokale kvægracer. Formålet med disse værktøjer vil være at finde kompromiset mellem effektivitet og robusthed samt at øge tilpasningen til varmetolerance, alt imens kort- og langtidsreaktioner afbalanceres og den genetiske diversitet fastholdes. De nye værktøjer bliver bedre til at fange genetiske variationer, der skyldes genom-redigerede varianter, sjældne alleler og nyopståede mutationer, og de vil hjælpe med at håndtere den genetiske variabilitet samt begrænse den genetiske drift for egenskaber, der ikke er inkluderet i udvælgelsen og den genetiske last.

- ‘RUMIGEN er et storskalastudie i epigenomets indvirkning på fænotyper, især under miljømæssig stress’, forklarer QGG arbejdspakkeansvarlig, seniorforsker Goutam Sahana og fortsætter: ‘Forskerne ved QGG deltager både i identifikationen af de genomiske områder, der er under epigenetisk kontrol og i valideringen af deres virkning med reel data fra ekstreme miljøforhold. Dette vil frembringe ny viden og samtidig blive anvendt i praktisk avl’.

Goutam Sahana understreger især vigtigheden af projektets Accept-Rum dimension:

- ‘Et andet unikt aspekt af RUMIGEN er at tilgå social accept af fremtidige avlsteknologier. Med en voksende offentlig opmærksomhed er det blevet af altafgørende vigtighed ikke blot hvordan maden bliver produceret, men ligeledes teknologiernes fremtidige indvirkning på den offentlige sundhed og klimaforandringer’.

---

Projektet kort:

Projekttitel: RUMIGEN - Towards improvement of ruminant breeding through genomic and epigenomic approaches.

RUMIGEN-projektet har modtaget en bevilling på totalt set 7 millioner € fra EU H2020. De 18 projektpartnere fra ni europæiske lande har dannet et konsortium, der skal løfte det omfangsrige projekt med i alt ni arbejdspakker.

Projektperioden er fem år med start i juni 2021.

Mere information:

Centerleder, professor Mogens Sandø Lund, Center for Kvantitativ Genetik og Genomforskning

Email: mogens.lund@qgg.au.dk  // Tlf.: +45 2075 1222

Seniorforsker Goutam Sahana, Center for Kvantitativ Genetik og Genomforskning

Email: goutam.sahana@qgg.au.dk // Tlf.: +45 8715 7501