Genetika - Nemzetközi Genetikai Szabványosítási (IGS) Program
A tanulmány célja, hogy egyértelműen meghatározza a Charles Rivernél a Nemzetközi Genetikai Szabványosítási (IGS) Programot. A Charles River által 1992-ben elfogadott IGS a keresztezett állományok és a kutatási állatmodellek beltenyésztett törzseinek, különösen egerek és patkányok egészségének és genetikájának kezelésére vonatkozik. Bár ez a program magában foglalja a négy alapelem - a genetika, az egészség, a minőségbiztosítás és a műveletek - szabványosítását, ez a referenciaanyag kizárólag a genetikai összetevőre összpontosít. Az IGS program célkitűzései kissé eltérnek a kezelt telep típusától függően. A keresztezett állományok esetében a cél a beltenyésztés minimalizálása, a heterozigótásság fenntartása és a genetikai eltolódás kezelése, amely egyébként a Charles River kolóniák között világszerte kolónia-elágazáshoz vezetne. A beltenyésztett törzsek esetében az IGS segít minimalizálni a genetikai eltolódás miatti alvonalak közötti eltérést, és segít megelőzni a genetikai szennyeződést más törzsekkel való rossz párosítások miatt. Ez a genetikai irányítási program a másik három elemmel (egészség, minőségbiztosítás és műveletek) párosulva lehetővé teszi a Charles River számára, hogy a kísérleti állatokat egyenletesen tenyészthesse, függetlenül a termelés helyétől az egész világon.
A keresztezett állományok genetikai kezelése A genetikai eltolódás az idő múlásával és az ebből fakadó genetikai eltérések a telepek között elkerülhetetlenül a tenyészállományok és elszigetelt törzsek eredményei. Számos generáció során a véletlenszerű genetikai eltolódás várhatóan legalább mérsékelt genetikai eltérést okoz a rágcsálótelepek között. Míg a genetikai eltolódás minden populációban természetes, elkerülhetetlen esemény, a keresztezett állatok tenyésztésében az a kihívás, hogy az egyedek szintjén változatosságot tartsanak fenn, de valahogy egységesítsék ezen állatok földrajzilag elkülönített több termelési kolóniáját, hogy minden kolóniának meglegyen a genetikai variációkban a saját azonos tartománya. Az IGS CD® patkány, a Crl:CD (SD) kifejlesztéséig a kereskedelmi tenyésztők, köztük a Charles River, császármetszéses újratelepítéssel, kolóniaáthelyezéssel vagy más módszerekkel új telepeket indítottak keresztezett állatokból. Véletlenszerű párzási rendszert alkalmaztak ezekre az új telepekre, hogy biztosítsák a genetikai sokféleséget. Mivel azonban minden új kolóniát elkülönítve tenyésztettek az azonos állomány többi telepéhez képest, a genetikai eltolódás idővel elkerülhetetlen volt. A probléma megoldása és a hasonló genetikai háttérrel rendelkező állatok előállítása érdekében, függetlenül attól, hogy melyik kolóniából származtak, a Charles River 1992-ben létrehozta a Crl:CD (SD) alapító kolóniát. Ezt a kolóniát Wilmingtonban, MA-ban hozták létre, 100 pár tenyésztő felhasználásával, a világ minden tájáról származó Crl:CD (SD) telepekből. A 200 alom mindegyikéből egy származtatott kölyköt használtak fel az alapítótelep létrehozására izolátorokban. Ez lehetővé tette számunkra, hogy széles genetikai mintát készítsünk, miközben tiszta egészségügyi profilt biztosítsunk. Az alapító kolóniában körkörös párosító rendszert vezettek be a beltenyésztés megakadályozására. Az alapító kolónia minden tenyészpárjából származó utódokat ezután az akadályszobák újratelepítésére használták a Charles River minden olyan helyén, ahol Crl:CD (SD) állatokat tenyésztettek. Jelenleg a Charles River tartja fenn a CD® patkányt és számos más állományt, köztük a Wistar és Wistar Han patkányokat és a CD-1® egeret az IGS program keretében.
Az akadálytermelő helyiségekben a véletlenszerű párzási rendszer helyett az IGS CD® patkányokat célirányos tenyésztési rendszer alkalmazásával állítják elő, amely blokkpárosítást alkalmaz a beltenyésztés esélyének minimalizálása érdekében. A keresztezett állomány genetikai kezelésének másik kulcsfontosságú eleme a migráció alkalmazása. Az alapító kolóniából származó állatokat háromévente rotációs alapon átköltöztetik a termelő telepekre, hogy néhány tenyésztőt helyettesítsenek (1. ábra). Évente elegendő számú állatot költöztetnek vissza az alapító kolóniába a termelő telepekről, hogy az alapító tenyészpárok 5%-át helyettesítsék (2. ábra). Az előre és hátra történő migráció rendszere „genetikai ragasztóként” működik, amely összeköti az összes kolóniát, és biztosítja, hogy egyik se térjen el túlságosan a többitől. A végeredmény, hogy az összes kolónia genetikailag egy nagy kolóniává egyesül, amely a világ több pontján található.
A beltenyésztett törzsek genetikai kezelése
Ellentétben a keresztezett állományokkal, ahol a genetikai kezelés a meglévő genetikai sokféleség megőrzésére irányul, a beltenyésztett törzsek kezelése a hitelesség és a genetikai egységesség lehető legmagasabb szintjének megőrzésére irányul. A beltenyésztett törzseket olyan állatoknak nevezzük, amelyeket legalább 20 generációs testvérpárosítás eredményez, és amelyek egyetlen alapító párra vezethetők vissza. Ez a párzási szerkezet olyan állatokat eredményez, amelyek genetikailag (lényegében) azonosak az egyes törzseken belül; azaz alapvetően mentesek a genetikai különbségektől, amelyek növelhetik a kísérleti eredmények eltérését. A Charles River piramis-párosítási rendszert használ (lásd a 3. ábrát), amely minden beltenyésztett törzs alapító kolóniájához kapcsolódik. Ebben a rendszerben az alapító kolónia genetikai és egészségügyi standardként szolgál, és minden akadályszobában biztosítja a tenyésztőket a piramis legfelső szintjén. Ez a legfelső szint, a sejtmagkolónia, viszonylag kis számú fajtanemesített testvérpárból áll, amelyek a piramis következő szintjére tenyésztőket állítanak elő, amellett, hogy önmagukat pótolják. Nagyobb kolóniákban a következő szintet expanziós telepnek nevezik, és ez biztosítja a tenyésztőket a termelő kolóniához, amely viszont a kereskedelmi forgalomban kapható állatokat állítja elő. A kisebb számban termelt törzsek nem rendelkeznek expanziós kolóniával, így a sejtmagtelep közvetlenül biztosítja a tenyészállomány szintjét. A fajtaállomány egyirányú áramlása ebben a rendszerben segít annak biztosításában, hogy minden olyan genetikai változás vagy mutáció, amely nagyobb valószínűséggel fordul elő a nagyobb terjedési vagy termelési kolóniákban, mint a kisebb sejtmagkolóniában, egyetlen generáción belül „kimosódjon”.
Mint minden populáció esetében, örökletes genetikai különbségek is kialakulhatnak genetikai tendenciák révén. Ez azonban minimálisra csökkenthető azáltal, hogy az „önfeltöltő” populációt kis számon tartják; egy kisebb populációban kevesebb a teljes mutáció. Ezenkívül a kereskedelmi tenyésztők többsége ugyanabban a létesítményben több beltenyésztett törzset termel, így fennáll annak a kockázata is, hogy az egyik törzs másokkal genetikailag fertőződik (azaz félrepárosul). Míg ezt a lehetőséget a különböző kezelési gyakorlatok minimalizálják (pl. az azonos helyiségben tenyésztett törzseknek eltérő szőrzetűnek kell lenniük), rutin genetikai vizsgálatokat kell alkalmazni annak igazolására, hogy nem történt félrepárosodás. A Charles River 32 egyedi nukleotid polimorfizmus markerből (SNP) álló panelt használ, amely képes megkülönböztetni egymástól a különböző létesítményeinkben tenyésztett beltenyésztett törzseket. A termelési piramis minden szintjéről származó állatokból minden egyes kolóniából világszerte negyedévente mintát vesznek, így igazolják minden beltenyésztett törzs genetikai hitelességét. Bár elkerülhetetlen a genetikai különbségek felhalmozódása a eltolódás révén, a Charles River hatékonyan kezeli ezt az eltolódást több módszerrel. A fenotípusos elváltozások genetikai változásokra utalhatnak, és az akadályszoba munkatársai képzettek az ilyen események észlelésére és jelentésére. A fenotípusos deviánsok szelektív megsemmisítése, a piramistelepek kezelési programjának használatával párhuzamosan segít megállítani a terjedést, és hatékony rövid távú kezelési eszköz. A keresztezett állományokhoz hasonlóan egy menedzselt migrációs programot használnak a genetikai egységesség fenntartására a több helyszínen nevelt törzsek között. A nukleáris kolóniákat három-öt évente (10 generáción belül) cserélik ki, új fajtaállományt költöztetve az alapozó kolóniából az akadályszobákba. A Charles River számos törzs alaptelepeit érintő nagyszabású katasztrófa elleni védekezéseként a Charles River elegendő számú embriót krioprezervált e populációk többszörös, teljes cseréjéhez.
Következtetés
A Charles River olyan globális vállalat, amely több helyszínen rendelkezik rágcsálótermesztő létesítményekkel, és egyedülálló kihívást jelent a genetikai minőség megőrzésében minden törzsben, állományban és helyszínen. A fent leírt program segít annak biztosításában, hogy a globális termelési létesítményeink bármelyikében előállított állatok azonos genetikai profillal rendelkezzenek, ha beltenyésztett törzsről van szó, vagy azonos arányú genetikai heterogenitással, ha keresztezett állományról van szó.
