Bioteknologi

Den generelle definisjonen av ”bioteknologi” innebærer bruk av naturvitenskap og teknologi på levende organismer og på deler, produkter og modeller av disse, slik at levende eller ikke-levende materialer endres for å frembringe kunnskap, nye varer og tjenester. I 2015 bestemte Geno seg for å fase ut avkomsgransking til fordel for genomisk seleksjon (GS). Det historiske vedtaket om å ta i bruk GS-teknologien i NRF-avlsarbeidet bidrar til en hurtig tilpassing av den norske storfeproduksjon.

Reproduksjonsteknologi

Reproduksjonsbioteknologi kan fremskynde forbedringen innen husdyrproduksjon ved å bidra til trygg og bred spredning av verdifullt arvemateriale og derved oppnå rask genetisk framgang for ønskede egenskaper. En av de første reproduksjonsteknologier var kunstig sædoverføring (KS) som ble tatt i bruk allerede i 1945. Teknikken blir brukt globalt innen mange husdyrraser for å effektivisere produksjonen. I tillegg reduserer KS transport av levende dyr for avlsformål og forebygger derfor spredning av sjukdommer. Reproduksjonsbioteknologi har i flere titalls år resultert i mange viktige innovasjoner og har blant annet gitt innovasjonsprisen 2016 til SpermVital (SV). SV har utviklet en ny metode for KS ved å lagre spermier i alginat som forlenger sædcellenes overlevelsestid i kua.

Med innføring av GS kan generasjonsintervallet halveres og den genetiske framgangen øker betraktelig. Ved i tillegg å ta i bruk embryoteknologi på hunndyr øker man seleksjonseffektiviteten enda mer. Embryooverføring er kostbart men kan være økonomisk lønnsomt dersom det brukes sammen med gode og robuste avlsstrategier.

Embryoteknologi

Embryoteknologi innen husdyrproduksjon betyr i praksis eggdonasjon og embryoproduksjon. Kviger og kyr blir brukt for å gi raskere avlsmessige framgang, men embryoproduksjon er også et tilbud til bønder som er spesielt avlsinteressert. Gevinsten ved å kombinere GS med embryoteknologi er at man kan selektere arvelig materiale allerede på embryo-nivå eller hos unge dyr før de er kjønnsmodne.

Meget verdifulle hunndyr behandles slik at de får mange eggløsninger samtidig. Så henter man ut eggene, og befrukter dem kunstig. De befruktede eggene (kalles nå embryo) settes så inn i andre kyr som fungerer som surrogatmødre. På denne måten kan ett hunndyr bli biologisk mor til mange kalver i løpet av ett år. Egenskaper som gjør et hunndyr svært verdifullt kan være høy sjukdomsresistens, god fruktbarhet, høy melkeproduksjon, høy kjøttproduksjon/-kvalitet og så videre. En kombinasjon av GS med embryoteknologi betyr at man selekterer arvemateriale fra de beste dyra så tidlig som mulig for å bringe det over til neste generasjon. In vivo (i dyra selv) og in vitro (i laboratoriet) embryoproduksjon kan sammen med GS gi økt seleksjonseffektivitet og derfor i betydelig grad redusere generasjonsintervallet.

Hvordan foregår embryoproduksjon

Generelt kan man si at det finnes to forskjellige metoder for embryoproduksjon:

1. Multiple Ovulation and Embryo Transfer (MOET): Inseminering av en kvige eller ku som er hormonbehandlet slik at hun får mange eggløsninger på samme brunst. Få dager etter inseminering blir embryo skylt ut av livmor og overført til andre mottakerdyr eller frosset ned for senere bruk.

2. Ovum Pick Up – In vitro fertilisering (OPU – IVF). Kalles også: In vitro produksjon (IVP). Egg hentes direkte fra eggstokken. Eggene blir kvalitetsvurdert, befruktet og videre dyrket til embryo i et laboratorium. Deretter settes embryo inn i livmoren til et mottakerdyr. Drektighet resulterer i det vi kan kalle en prøverørskalv.

MOET

Kyr som skal brukes til produksjon av embryo er hormonbehandlet før inseminasjon både for å kunne bestemme tidspunkt for brunst, men mest for å få mange eggløsninger samtidig (superovulasjon) slik at det kan produseres flere embryo. Dyrene som brukes for MOET- behandling er selekterte dyr som er spesielt verdifulle i avlsarbeidet. De kyrne som skal brukes til produksjon for embryo må være i godt hold, riktig alder og ikke ha noen sjukdommer som kan påvirke resultatet av embryoproduksjonen. Skylling foregår sju dager etter inseminasjon fordi embryoene da er i et utviklingsstadium der de tåler den påkjenningen som de blir utsatt for ved manipulering, nedfrysing og overføring til andre kyr i fersk eller nedfrosset tilstand. Skyllingen foregår ved at en under strikt hygieniske prinsipper går inn i livmoren med et kateter. En skyller da det ene børhornet med steril skyllevæske og deretter det andre hornet. Etter skylling får kua en hormonsprøyte for å hindre at eventuelle embryo som ligger igjen i livmora, får utvikle seg.

Embryoene genotypes

Etter noen uker er kua i normal syklus igjen og kan insemineres på nytt. Embryoene som er skylt ut fra børen blir i laboratoriet genotypet og klassifisert med hensyn på kvalitet. Selve kvalitetssjekken foregår under et mikroskop og hvert embryo blir klassifisert etter utviklingsstadium og om det vil tåle nedfrysning eller ikke før overføring til en ny ku. Det dyret som embryoet skal overføres til, bør ved innlegging være sju dager etter brunst for best resultat. I tillegg til kvalitetssjekk av embryoet, blir også noen plukket ut for genotyping ved hjelp av en meget kyndig person som skiller ut noen celler fra embryoet. Dette tåler vanligvis embryo godt uten at overlevelsen reduseres. Samme teknikk kan også brukes til å kjønnsbestemme embryoet. De beste embryoene går videre til frysing, mens resten av embryoene med tilfredsstillende kvalitet blir overført til ei ku/kvige med passende stadium i brunstsyklus.

Embryo vil bli brukt i Genos avlsarbeid, men kan også være et tilbud til bønder som ønsker embryoproduksjon på egne kyr. En skylling gir i gjennomsnitt seks friske embryoer. Erfaring viser at halvparten av dyrene blir drektige etter embryooverføring. Noen ganger er det slik at et enkelt dyr, tross flere inseminasjoner, ikke blir drektig. For å gi disse kyr en siste sjanse kan det være veldig aktuelt å overføre embryo i stedet for. Erfaring viser at så mange som 50 prosent av dyrene blir drektig som resultat av dette.

OPU-IVF

Uttak av egg direkte fra eggstokken hos levende ku skjer ved hjelp av ultralyd. Hos kyr som står i «eggproduksjon» kan en ta ut egg fra eggblærer på eggstokken to ganger i uka. Utstyr som brukes er et ultralydapparat der en kan se livmor og eggstokker via sonde som føres inn i skjeden på kua. Når en har lokalisert eggblærene med væske som egget flyter i stikker en medhjelper en kanyle inn i eggblæren for å suge opp væske via et pumpesystem. På denne måten blir egget med ut via væska som suges opp. Det er flere eggblærer per eggstokk, og egg blir sugd ut fra begge eggstokkene slik at en raskt kan få ut 10 - 20 egg på ett inngrep. Væsken med eggene blir satt inn på laboratoriet for kvalitetssjekk under mikroskop. Eggene er veldig små men har stort sett god kvalitet slik at de kan brukes til laboratorieproduksjon av embryo. Nedfrysing av egg er vanskeligere enn nedfrysing av embryo. Egg som er gode nok til befruktning blir befruktet i et IVF-laboratorium. Befruktning finner sted etter modning og deretter dyrkes de befruktede eggene en uke i varmeskap. Etter syv dager kan de produserte embryoene bli overført til kviger/kyr eller, om ønsket, frosset og brukt på et senere tidspunkt.

Alternativ til MOET

OPU-IVF-metoden er et alternativ til MOET. Den største fordelen er at det ikke brukes hormoner før egguttak. Teknikken kan brukes på unge dyr fra cirka 8-10 måneders alder som ikke nødvendigvis er kjønnsmodne og dette betyr et kortere generasjonsintervall. Metoden kan også anvendes på drektige dyr inntil tre måneders drektighet og på sinkyr. Behandlingen har ingen effekt på melkeproduksjon og jurhelse. Ved OPU-IVF kan man høste flere embryo enn ved MOET, uavhengig av dyrets syklus. Dyrene kan brukes ukentlig - hver uke kan det høstes egg som kan befruktes med sæd fra den beste oksen. Ved OPU-IVF brukes det mindre sæd enn ved MOET. Det er derfor lettere å bruke kjønnsselektert sæd og metoden er lettere å supplere med andre metoder. Imidlertid er det er flere embryo som går tapt under denne prosessen enn det som er tilfelle når embryoet blir produsert på naturlig måte i livmoren til kua. Disse embryoene egner seg mindre til frysing på grunn av dårligere overlevelse, sammenlignet med embryo som blir produsert i ei levende ku.

OPU-IVF versus MOET

Ved OPU-IVF er det i praksis slik at hvert egguttak gir cirka 10 - 20 egg. Dette gir i gjennomsnitt seks embryoer som kan settes tilbake i mottakerdyr eller bli frosset ned. Donorku kan brukes annen hver uke i åtte uker (to måneder) slik at totalt 24 levende embryoer blir produsert. Med MOET-metoden blir de hormonbehandlede dyrene befruktet ved hjelp av inseminasjon og embryoene blir skylt ut. Syklusen tar 60 dager og cirka seks levedyktige embryoer blir skylt ut hver gang fra en donorku. Pr. år betyr det at den totale embryoproduksjonen ved hjelp av OPU-IVF er 144, mens den er bare 36 ved bruk av MOET-metoden. Mens man i første omgang ser at OPU-IVF er mer effektiv enn MOET bør man regne med en lavere drektighetsprosent ved OPU-IVF-metoden. I motsetning til MOET er OPU-IVF-metoden umulig å utføre i felt. Den sistnevnte metoden har høyere kostnader enn MOET-metoden.

Lov og etikk er viktig

Et økende antall forbrukere reagerer negativt på at vi ”tukler” med naturen. Mange stiller spørsmål rundt sikkerhet og etikk. Spørsmål er om Geno vil få en høyere stjerne i folks øyne om de bevisst velger for eller velger bort bruk av nye reproduksjonsteknologier. Det å anvende ny teknologi for å få rask genetisk fremgang er viktig for å ivareta norsk lov om dyrevelferd hvor det står at avl skal fremme egenskaper som gir robuste dyr med god funksjon og helse. I tillegg må EU direktiv 89/556/EEC også etterleves når man bruker teknikker som er knyttet til innsamling, bearbeiding, lagring og transport av embryoer ved godkjente embryo-stasjoner eller laboratorier.

Er det lønnsomt?

Erfaringer fra andre internasjonale avlsselskap viser at det kan være lønnsomt for et selskap å ta i bruk embryoproduksjon. Bruk av embryo vil øke reproduksjonspotensialet for de beste kyrne og embryoteknologi kan gi raskere framgang i avlsprogrammet. Generasjonsintervallet kan ytterligere reduseres ved hjelp av genmarkører for å selektere de beste embryoene. Teknologien kan anvendes bredt med relativ lave kostnader (gi hundrevis av kalver etter de beste mordyrene) og gir derved muligheter til å øke seleksjonsintensiteten betraktelig. Da embryo kan lagres i frossen tilstand over lang tid, kan man bevare verdifullt genmateriale på kostnadseffektiv måte i tillegg til at risikoen for overføring av smittsom sjukdom er lav. Men det er klart at man må veie fordeler mot ulemper dersom man vurderer å ta i bruk embryoproduksjon som et ledd i avlsstrategien. Oppbygging av kompetanse er overkommelig, men det vil ta tid å innarbeide re embryoteknologi i et avlsprogram for samtlige produsenter. Det er markedet, nasjonalt og internasjonalt, som til syvende og sist bestemmer om det lønner seg å satse på genomisk seleksjon og embryoteknologi.

Forfatteren takker Randi Garmo og Ann Margaret Grøndahl for innspill og språkkorrektur.