Chad Bierman, PhD, Genetiker, Genesus Inc.
Krankheitsherausforderungen in der Schweineproduktion reduzieren weiterhin die Produktion und dämpfen das Rentabilitätspotenzial (VanderWaal und Deen, 2018). Die Behandlungen sind teuer und Impfstoffe sind nicht vollständig wirksam. Darüber hinaus können sich bestehende Krankheitserreger in neue Varianten umwandeln und es besteht ein anhaltendes Risiko für neue Infektionserreger (Fournie et al., 2015). Neue oder mutierte Wirkstoffe werden wahrscheinlich neue oder zusätzliche Behandlungsformen und Impfstoffe erfordern. Es scheint dann für Schweine von Vorteil zu sein, eine höhere Widerstandsfähigkeit gegenüber diesen Herausforderungen zu besitzen. Eine höhere Widerstandsfähigkeit würde die anfänglichen Auswirkungen der Krankheit begrenzen oder eine schnellere Genesung von einer durch die Krankheit verursachten Infektion ermöglichen, kostspielige Inputs reduzieren und so die Produktion aufrechterhalten. Wie in Knap und Doeshl-Wilson (2020) für Länder wie Kanada, die Vereinigten Staaten und in Europa geschätzt, belaufen sich die Kosten im Zusammenhang mit der alleinigen Behandlung von PRRS-bezogenen Gesundheitsproblemen auf mehr als das Vierfache des geschätzten wirtschaftlichen Werts, der jährlich pro Jahr realisiert wird Schwein in genetischer Verbesserung. Die wirtschaftlichen Auswirkungen von Krankheiten sind groß und die Einführung von Resilienzmaßnahmen in das Zuchtziel wird dem Gewinn der Erzeuger zugute kommen.
Krankheitsresistenzmerkmale sind „Goldstandard“-Phänotypen, die die Auswirkungen von Krankheiten widerspiegeln (Putz et al., 2019, Cheng et al., 2020). Diese Merkmale werden unter einer Krankheitsherausforderungsumgebung gemessen und umfassen typischerweise die Behandlungsrate, die Wachstumsrate, den Gesundheitswert und die Sterblichkeit (ist das Tier seiner Herausforderung erlegen). Indikatormerkmale liefern Informationen zu den Krankheitsresistenzmerkmalen, werden jedoch in einer Umgebung mit hoher Gesundheit oder ohne Herausforderungen gemessen. Damit ein Indikatormerkmal in einem Zuchtprogramm von Nutzen sein kann, muss es mit hoher Messgenauigkeit quantifizierbar sein und eine ausreichende Variation zwischen den Tieren aufweisen. Indikatormerkmale sollten auch stark mit einem oder mehreren der Krankheitsresistenzmerkmale korrelieren. Die Messung von Indikatormerkmalen auf der Ebene des einzelnen Schweins liefert die notwendigen Basisinformationen, um eine genetische Selektionsstrategie zur Verbesserung der Krankheitsresistenz abzuleiten.
Eine Herausforderung bei der Messung der Resilienz besteht darin, Resilienz-Phänotypen bei Tieren zu erfassen, die einen sauberen, hohen Gesundheitszustand aufrechterhalten müssen. Um dieses Kunststück zu vollbringen, besteht eine Möglichkeit darin, die Resilienz-Phänotypen in einem gesundheitsgefährdeten Umfeld an nahen Verwandten von Auswahlkandidaten kontinuierlich zu messen. Dieser Ansatz ist teuer und riskant, sowohl vom Standpunkt des Tierschutzes als auch der Gefahr einer Übertragung von Krankheiten auf andere Standorte. Ein alternativer Ansatz besteht darin, Resilienzindikatoren zu identifizieren, die selbst Merkmale sind, von denen bekannt ist, dass sie die Ergebnisse von Resilienzmerkmalen unter gesundheitlichen Herausforderungen genau vorhersagen. Der Schlüssel zu diesem Ansatz ist zunächst die Grundlagenforschung, um den Zusammenhang zwischen Indikator- und Resilienz-Phänotypen aufzudecken. Diese Grundlagenarbeit hat begonnen, und einige vielversprechende Ergebnisse werden berichtet.
Immunassays können gesundheitliche Ergebnisse bei einer Krankheitsherausforderung vorhersagen. Diese Assays messen die Häufigkeit oder Funktion von Leukozyten (weißen Blutkörperchen), die die Zellen des Immunsystems sind, die für den Schutz vor einer Infektion durch Krankheitserreger verantwortlich sind. Vollblutproben werden routinemäßig gesammelt und sind leicht erhältlich, wodurch die Möglichkeit besteht, Leukozyten zu isolieren und ihre Aktivität objektiv zu messen. Eine solche Aktivität ist die Phagozytose, die das Verfahren der Wirtszelle zum Verschlingen und Verdauen fremder Zellen ist. Es ist ein grundlegender Prozess des körpereigenen Immunsystems und die primäre Methode, die von Zellen angewendet wird, um Eindringlinge zu identifizieren und zu zerstören. Ein Phagozytose-Assay misst, wie effizient die Immunzellen diesen Prozess durchführen (Hampton und Winterbourn, 1999). Durch die Analyse der Ergebnisse dieses Assays werden Schätzungen der Erblichkeit und genetischer Korrelationen bestimmen, ob die Beziehungen stark genug sind, damit diese Indikatoren bei der Vorhersage der Krankheitsresistenz für genetische Verbesserungen nützlich sind.
Um einen anderen Prozess des Immunsystems zu charakterisieren, konzentriert man sich auf die Reaktionsintensität von Leukozyten auf fremde Reize. Ein Blutstimulationsassay misst die Zellproliferation, dh wie schnell die weißen Blutkörperchen zusammengesetzt werden, um zu kämpfen, wenn sie mit einer fremden Substanz herausgefordert werden. Jeon und Kollegen (2021) haben diese Messungen kürzlich als vererbbar (0.22 – 0.33, wenn 72 Stunden nach der Stimulation gemessen) bewertet und als günstig genetisch korreliert mit den Resilienzmerkmalen bei Schweinen entdeckt. Die genetischen Korrelationen lagen zwischen -0.40 bis -0.60 für die Endsterblichkeit, 0.10 bis 0.30 für die ADG-Ende, -0.20 bis -0.50 für Behandlungen im Kindergarten und -0.30 bis -0.60 für die Krippensterblichkeit. Ein zusammenfassender Blick auf die Erblichkeit und genetische Verwandtschaft ist in Tabelle 2 skizziert.
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Mit dem Wissen um ihre günstigen genetischen Korrelationen wird die Möglichkeit, Resilienzmerkmale durch Messung ihrer Indikatormerkmale zu nutzen, realistisch. Darüber hinaus können diese Indikatoren unter normalen Produktionsbedingungen an Tieren mit hoher Gesundheit gemessen werden. Genesus hat über ein Jahrzehnt Zeit und Forschungsanstrengungen in das Verständnis und die Verbesserung der genetischen Grundlagen der Schweinegesundheit investiert. Die Integration dieser Messungen von Kernselektionskandidaten in das genomische Zuchtprogramm von Genesus wird es uns ermöglichen, Schweine mit hohem genetischem Wert für die Widerstandsfähigkeit gegen Krankheiten auszuwählen. Höhere Belastbarkeit bedeutet niedrigere Inputkosten, bessere Produktion, geringere Sterblichkeit und letztendlich höhere Rentabilität für Genesus-Kunden.
Bibliographie
Cheng J., Putz AM, Harding JCS, Dyck MK, Fortin F., Plastow GS, PigGen Canada, Dekkers JCM 2020. Genetische Analyse der Krankheitsresistenz bei abgesetzten Schweinen aus einem natürlichen Krankheitsherausforderungsmodell. Zeitschrift für Tierwissenschaften. 98(8) 1-14.
Fournié G., Kearsley-Fleet L., Otte J. 2015. Räumlich-zeitliche Trends bei der Entdeckung neuer Infektionserreger beim Schwein. Veterinärforschung 46, 114.
Hampton MB, & Winterbourn CC 1999. Methoden zur Quantifizierung von Phagozytose und bakterieller Abtötung durch menschliche Neutrophile. Journal of Immunological Methods, 232(1-2), 15–22.
Jeon RL, Gilbert C., Cheng J., Putz AM, Dyck MK, Plastow GS, Fortin F., Dekkers JCM, Harding JCS 2021. Proliferation of peripheren mononuklearen Blutzellen von gesunden Ferkeln nach Mitogenstimulation als Indikatoren der Krankheitsresistenz. Zeitschrift für Tierwissenschaften. https://doi.org/10.1093/jas/skab084
Knap, PW, Doeschl-Wilson, A. 2020. Warum krankheitsresistente Nutztiere züchten und wie? Genet Sel Evol 52, 60.
Putz AM, Harding JCS, Dyck MK, Fortin F, Plastow GS, Dekkers JCM und PigGen Canada (2019. Novel Resilience Phenotypes Using Feed Intake Data From a Natural Disease Challenge Model in Wean-to-Finish Pigs. Frontiers in Genetics. 9: 660 1-14.
VanderWaal K. und Deen J. 2018. Globale Trends bei Infektionskrankheiten beim Schwein. Verfahren der Nationalen Akademie der Wissenschaften. 115(45) 11495-500.
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