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Generierung ALV-J resistenter Hühner mittels Gen-Editierung
Generierung ALV-J resistenter Hühner mittels Gen-Editierung
ALV-J ist ein onkogenes, immunsuppressives Retrovirus, welches in Hühnern die myeloische Leukose und andere Tumore, Wachstums- und Legedepression verursachen kann. Die Eindämmung des Virus ist aufgrund fehlender Präventionsmaßnahmen, vor allem adäquater Impfstoffe, stark erschwert. Daher verursacht ALV-J trotz globaler Eradikationsmaßnahmen weiterhin enorme wirtschaftliche Einbußen, die vor allem asiatische Länder betreffen. Konventionelle Zuchtverfahren im Hinblick auf Selektion resistenter Hühnerrassen stehen nicht als Kontrollstrategie zur Verfügung, da keine natürlichen Resistenz-vermittelnden Genvarianten in der Hühnerpopulation vorkommen. Gen-Editierung ermöglicht die Erzeugung einer solchen Genvariante und kann so zur Eindämmung von ALV-J genutzt werden. Gegenstand dieser Studie ist die Etablierung und anschließende Beurteilung einer gentechnisch erworbenen Resistenz gegenüber des aviären Leukosevirus J (ALV-J) in einer kommerziellen Hühnerlinie. Dazu wurde die Bindestelle des Wirtszellrezeptors chNHE1 entsprechend modifiziert, sodass die Rezeptorbindung des ALV-J an die Zielzelle und eine Infektion daher nicht stattfinden kann. Die Modifikation des chNHE1 beinhaltet die Deletion der Aminosäure W38, die sich als entscheidendes Schlüsselelement für den Viruseintritt herausgestellt hat. Die W38-kodierenden Sequenz ist unter Verwendung des CRISPR/Cas9-Systems in Kombination mit HDR deletiert worden. Anhand eines etablierten Testsystems konnte die vollständige ALV-J Resistenz in der erstellten Hühnerlinie bestätigt werden. Die erzeugte Genvariante hatte keine unerwünschten Effekte auf den Phänotyp der Tiere. In dieser Arbeit konnte am Beispiel des relevanten Geflügelpathogens ALV-J gezeigt werden, dass die Gen-Editierung effektiv zur Krankheitsprävention im Huhn eingesetzt werden kann., ALV-J is an oncogenic, immunosuppressive retrovirus which infects chickens. It causes myeloid leucosis and leads to reduced growth and laying performance. The virus is difficult to control due to a lack of adequate prevention measures, such as an effective vaccine. Despite global efforts eradicating ALV-J it still causes severe economic losses, especially in Asian countries. Conventional breeding methods are not suitable to generate disease resistant chicken lines as a naturally resistant gene variant does not exist within the chicken population. Gene editing can be used to generate a resistant gene variant and thus contributing to the control of ALV-J. The objective of this work is the establishment and subsequent characterisation of genetically introduced ALV-J resistance in a commercial chicken line. For this purpose the binding site of the host cell receptor chNHE1 was modified to prevent ALV-J infection. The modification of chNHE1 implies the deletion of amino acid W38, which has been proven to be a key element for virus binding. The W38 coding sequence was deleted using CRISPR/Cas9 technology in combination with HDR. Complete ALV-J resistance in the generated chicken line was confirmed using an established testing system. No adverse phenotypic effects were observed. In this work we show that gene editing is an effective alternative breeding method to generate disease resistance against viral pathogens such as ALV-J in a commercial chicken line.
chicken, genome editing, CRISPR-Cas9, ALV-J, chNHE1
Klinger, Romina Chantal
2021
German
Universitätsbibliothek der Ludwig-Maximilians-Universität München
Klinger, Romina Chantal (2021): Generierung ALV-J resistenter Hühner mittels Gen-Editierung. Dissertation, LMU München: Faculty of Veterinary Medicine
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Abstract

ALV-J ist ein onkogenes, immunsuppressives Retrovirus, welches in Hühnern die myeloische Leukose und andere Tumore, Wachstums- und Legedepression verursachen kann. Die Eindämmung des Virus ist aufgrund fehlender Präventionsmaßnahmen, vor allem adäquater Impfstoffe, stark erschwert. Daher verursacht ALV-J trotz globaler Eradikationsmaßnahmen weiterhin enorme wirtschaftliche Einbußen, die vor allem asiatische Länder betreffen. Konventionelle Zuchtverfahren im Hinblick auf Selektion resistenter Hühnerrassen stehen nicht als Kontrollstrategie zur Verfügung, da keine natürlichen Resistenz-vermittelnden Genvarianten in der Hühnerpopulation vorkommen. Gen-Editierung ermöglicht die Erzeugung einer solchen Genvariante und kann so zur Eindämmung von ALV-J genutzt werden. Gegenstand dieser Studie ist die Etablierung und anschließende Beurteilung einer gentechnisch erworbenen Resistenz gegenüber des aviären Leukosevirus J (ALV-J) in einer kommerziellen Hühnerlinie. Dazu wurde die Bindestelle des Wirtszellrezeptors chNHE1 entsprechend modifiziert, sodass die Rezeptorbindung des ALV-J an die Zielzelle und eine Infektion daher nicht stattfinden kann. Die Modifikation des chNHE1 beinhaltet die Deletion der Aminosäure W38, die sich als entscheidendes Schlüsselelement für den Viruseintritt herausgestellt hat. Die W38-kodierenden Sequenz ist unter Verwendung des CRISPR/Cas9-Systems in Kombination mit HDR deletiert worden. Anhand eines etablierten Testsystems konnte die vollständige ALV-J Resistenz in der erstellten Hühnerlinie bestätigt werden. Die erzeugte Genvariante hatte keine unerwünschten Effekte auf den Phänotyp der Tiere. In dieser Arbeit konnte am Beispiel des relevanten Geflügelpathogens ALV-J gezeigt werden, dass die Gen-Editierung effektiv zur Krankheitsprävention im Huhn eingesetzt werden kann.

Abstract

ALV-J is an oncogenic, immunosuppressive retrovirus which infects chickens. It causes myeloid leucosis and leads to reduced growth and laying performance. The virus is difficult to control due to a lack of adequate prevention measures, such as an effective vaccine. Despite global efforts eradicating ALV-J it still causes severe economic losses, especially in Asian countries. Conventional breeding methods are not suitable to generate disease resistant chicken lines as a naturally resistant gene variant does not exist within the chicken population. Gene editing can be used to generate a resistant gene variant and thus contributing to the control of ALV-J. The objective of this work is the establishment and subsequent characterisation of genetically introduced ALV-J resistance in a commercial chicken line. For this purpose the binding site of the host cell receptor chNHE1 was modified to prevent ALV-J infection. The modification of chNHE1 implies the deletion of amino acid W38, which has been proven to be a key element for virus binding. The W38 coding sequence was deleted using CRISPR/Cas9 technology in combination with HDR. Complete ALV-J resistance in the generated chicken line was confirmed using an established testing system. No adverse phenotypic effects were observed. In this work we show that gene editing is an effective alternative breeding method to generate disease resistance against viral pathogens such as ALV-J in a commercial chicken line.