Prosjektnummer
901938
Utvikling og bruk av integrerte 3R hjerne-til-tarm-eksperimentelle modeller for å evaluere fôr til akvakulturindustrien (Brain2Gut)/ Brain to Gut Integrative 3R Experimental Models for the Evaluation of Feeds in the Aquaculture Industry (Brain2Gut)
Utviklingen av nye og mer
bærekraftige fôringredienser er et svært aktuelt tema og en av de største
utfordringene i havbruksnæringen. Dette gjenspeiles også i forskningsmiljøet,
der det brukes store ressurser årlig på å gjennomføre forsøk som undersøker
dette. I tillegg til å være både tidsmessig og økonomisk svært kostbare, krever
disse forsøkene at man ofrer store antall fisk som er etisk problematisk.
Gjennom validering av ulike trinn som omfatter kombinering av
organeksplantater, in vitro-metoder og cellelinjer som kan opparbeides fra bare
noen få fisk, har dette prosjektet som mål å bidra til å redusere antallet fisk som må ofres for å teste nye fôringredienser.
Utviklingen av bærekraftig fôr er faktisk en av hovedprioritetene til NORCE. Dette prosjektet passer derfor utmerket godt inn i dette rammeverket og vil således benytte seg av kunnskap fra flere, tidligere og pågående prosjekter som “iFishIENCi – Intelligent Fish feeding through Integration of Enabling technologies and Circular principles” (EU), “InFishMix – Combining Insects for a Novel Circular Strategy Towards Fish Growth and Robustness” (EEA) og “BlueRemediomics: Harnessing the Marine Microbiome for Novel Sustainable Biogenics and Ecosystem Services” (EU). Samtidig vil dette styrke fremtidig forskning mot en mer bærekraftig akvakulturindustri. I tillegg til de overnevnte prosjektene, kommer dette prosjektet også til å benytte seg av metoder og dataverktøy for å analysere atferd utviklet gjennom prosjekter som “Pigghå FRI – Hvordan unngå problemer med pigghå?” (FHF-901704).
Utviklingen av bærekraftig fôr er faktisk en av hovedprioritetene til NORCE. Dette prosjektet passer derfor utmerket godt inn i dette rammeverket og vil således benytte seg av kunnskap fra flere, tidligere og pågående prosjekter som “iFishIENCi – Intelligent Fish feeding through Integration of Enabling technologies and Circular principles” (EU), “InFishMix – Combining Insects for a Novel Circular Strategy Towards Fish Growth and Robustness” (EEA) og “BlueRemediomics: Harnessing the Marine Microbiome for Novel Sustainable Biogenics and Ecosystem Services” (EU). Samtidig vil dette styrke fremtidig forskning mot en mer bærekraftig akvakulturindustri. I tillegg til de overnevnte prosjektene, kommer dette prosjektet også til å benytte seg av metoder og dataverktøy for å analysere atferd utviklet gjennom prosjekter som “Pigghå FRI – Hvordan unngå problemer med pigghå?” (FHF-901704).
Hovedmål
Å utvikle modeller og metodikk (3R) innen fiskehelse og -fiskevelferd for å redusere bruken av forsøksfisk i havbruksnæringen.
Delmål
1. Å kartlegge 3R-metoder som benytter seg av hjerne- og tarmfysiologi som er anvendelige for atlantisk laks.
2. Å etablere ex vivo-modell for laksehjernen for måling av smak og fôrinntak.
3. Å utvikle in vitro-metodikk for å eliminere behovet for forsøksfisk i fordøyelighetsforsøk.
4. Å utvikle ex vivo-tarmmodeller og validere tilgjengelige cellelinjer for bruk i atlantisk laks.
Å utvikle modeller og metodikk (3R) innen fiskehelse og -fiskevelferd for å redusere bruken av forsøksfisk i havbruksnæringen.
Delmål
1. Å kartlegge 3R-metoder som benytter seg av hjerne- og tarmfysiologi som er anvendelige for atlantisk laks.
2. Å etablere ex vivo-modell for laksehjernen for måling av smak og fôrinntak.
3. Å utvikle in vitro-metodikk for å eliminere behovet for forsøksfisk i fordøyelighetsforsøk.
4. Å utvikle ex vivo-tarmmodeller og validere tilgjengelige cellelinjer for bruk i atlantisk laks.
Brain2Gut-prosjektet vil være til stor nytte for både fôrprodusenter, oppdrettere, samt forskere innenfor dette feltet. Prosjektet vil resultere i utviklingen og valideringen av flere ex vivo- og in vitro-modeller for testing av fôringredienser i dietten til oppdrettslaks. Det vil føre til en reduksjon i antall fisk som trengs å ofres i testing av nye fôringredienser, noe som har betydning for dyrenes velferd. Disse modellene vil i tillegg gjøre det mulig å akselerere testprosessen og redusere kostnadene forbundet med slike eksperimenter, noe som vil komme havbruksnæringen til gode.
Prosjektet består av fire arbeidspakker (AP-er):
AP1: Kartlegging av tilgjengelig kunnskap om hjerne- og tarmmodeller brukt for å vurdere helse og velferd hos ulike arter anvendelige for atlantisk laks
Ansvarlig: Simon Menanteau-Ledouble (NORCE)
Innebærer en systematisk gjennomgang av tilgjengelig kunnskap om forskjellige 3R-metoder, deres bruk og validitet når det kommer til evaluering av nye fôringredienser. Det vil bli lagt ekstra vekt på hjerne- og tarmmodeller som kan brukes til å forutse fiskehelse og velferd. Funnene fra denne AP-en vil bli brukt til å raffinere testprotokollene i AP2–AP4. En oppsummering fra kunnskapssøket samt funnene fra AP2–AP4 vil bli presentert på et dialogmøte.
AP2: Etablere sammenkoblet nese og ex vivo hjerneeksplantat fra atlantisk laks for å teste smakattraksjon til fôringredienser
Ansvarlig: Pradeep Lal (NORCE)
Ved bruk av histologiske prøver vil det først opprettes et referanseaktivitetsatlas av luktloben hos Atlantisk laks. Deretter er planen å optimalisere det sammenkoblete nese ex vivo hjernepreparatet etterfulgt av testing av luktrespons (i møte med standard fôr og utvalgte nye fôringredienser) samt måling av referanselukter. Responsmønsteret vil så sammenlignes med referanseatlaset og karakterisert etter smaksattraksjonsgrad. Resultatene vil til slutt valideres ved bruk av kvantitativ atferdsanalyse.
AP3: Utvikling av in vitro tarmmodeller basert på fordøyelsesenzymer og tarmfysiologi hos atlantisk laks for å vurdere fordøyeligheten av fôringredienser
Ansvarlig: Neda Gilannejad (NORCE) og Franciso J. Moyano Lopez (University of Almeria)
Begynner med opparbeiding av enzymekstrakter fra tarmen til atlantisk laks. Deretter vil man evaluere de operasjonelle forholdene til in vitro-preparatene basert på fysiologiske referanseverdier og egenskaper ved fordøyelsessystemet (f.eks. pH, passasjetid), samt eksterne parametere (f.eks. fôringsmatrise, vanntemperatur) som påvirker fordøyelsesprosessen.
Membranbioreaktorer vil bli brukt til å gjennomføre in vitro fordøyelighetstestene. Resultatene fra dette vil videre bli brukt til å produsere modeller for å forutsi biotilgjengeligheten av utvalgte proteiner og aminosyrer. Disse testene skal også se på potensielle antinæringsstoffer i nye fôringredienser og hvordan dette kan påvirke in vitro fordøyelsesprosessen.
AP4: Tarmeksplantat- og cellelinjemodell for å vurdere effekten av fôringredienser på tarmhelse
Ansvarlig: Simon Menanteau-Ledouble (NORCE)
Begynner med opparbeiding av tarmeksplantater og genekspresjonsanalyse for å vurdere effekten av tidligere fordøyde ingredienser på utrykkingen av utvalgte gener i disse eksplantatene. Oppmerksomhten vil være rettet mot gener som har med immunresponsen (særlig inflammatoriske responser) og integriteten av slimhinnebarrieren å gjøre. Dette vil tillate bruk av kun én fisk til å teste flere stoffer for antinæringsegenskaper. Det er så planlagt å sammenligne responsen fra eksplantatet med cellelinjen RTgutGC fra regnbueørret for å vurdere om denne cellelinjen kan brukes som en erstatning.
Resultatene fra Brain2Gut kommer til å bli kryssvalidert med resultatene fra andre pågående prosjekter som InFishMix, BlueRemediomics and GreenPlatform.
AP1: Kartlegging av tilgjengelig kunnskap om hjerne- og tarmmodeller brukt for å vurdere helse og velferd hos ulike arter anvendelige for atlantisk laks
Ansvarlig: Simon Menanteau-Ledouble (NORCE)
Innebærer en systematisk gjennomgang av tilgjengelig kunnskap om forskjellige 3R-metoder, deres bruk og validitet når det kommer til evaluering av nye fôringredienser. Det vil bli lagt ekstra vekt på hjerne- og tarmmodeller som kan brukes til å forutse fiskehelse og velferd. Funnene fra denne AP-en vil bli brukt til å raffinere testprotokollene i AP2–AP4. En oppsummering fra kunnskapssøket samt funnene fra AP2–AP4 vil bli presentert på et dialogmøte.
AP2: Etablere sammenkoblet nese og ex vivo hjerneeksplantat fra atlantisk laks for å teste smakattraksjon til fôringredienser
Ansvarlig: Pradeep Lal (NORCE)
Ved bruk av histologiske prøver vil det først opprettes et referanseaktivitetsatlas av luktloben hos Atlantisk laks. Deretter er planen å optimalisere det sammenkoblete nese ex vivo hjernepreparatet etterfulgt av testing av luktrespons (i møte med standard fôr og utvalgte nye fôringredienser) samt måling av referanselukter. Responsmønsteret vil så sammenlignes med referanseatlaset og karakterisert etter smaksattraksjonsgrad. Resultatene vil til slutt valideres ved bruk av kvantitativ atferdsanalyse.
AP3: Utvikling av in vitro tarmmodeller basert på fordøyelsesenzymer og tarmfysiologi hos atlantisk laks for å vurdere fordøyeligheten av fôringredienser
Ansvarlig: Neda Gilannejad (NORCE) og Franciso J. Moyano Lopez (University of Almeria)
Begynner med opparbeiding av enzymekstrakter fra tarmen til atlantisk laks. Deretter vil man evaluere de operasjonelle forholdene til in vitro-preparatene basert på fysiologiske referanseverdier og egenskaper ved fordøyelsessystemet (f.eks. pH, passasjetid), samt eksterne parametere (f.eks. fôringsmatrise, vanntemperatur) som påvirker fordøyelsesprosessen.
Membranbioreaktorer vil bli brukt til å gjennomføre in vitro fordøyelighetstestene. Resultatene fra dette vil videre bli brukt til å produsere modeller for å forutsi biotilgjengeligheten av utvalgte proteiner og aminosyrer. Disse testene skal også se på potensielle antinæringsstoffer i nye fôringredienser og hvordan dette kan påvirke in vitro fordøyelsesprosessen.
AP4: Tarmeksplantat- og cellelinjemodell for å vurdere effekten av fôringredienser på tarmhelse
Ansvarlig: Simon Menanteau-Ledouble (NORCE)
Begynner med opparbeiding av tarmeksplantater og genekspresjonsanalyse for å vurdere effekten av tidligere fordøyde ingredienser på utrykkingen av utvalgte gener i disse eksplantatene. Oppmerksomhten vil være rettet mot gener som har med immunresponsen (særlig inflammatoriske responser) og integriteten av slimhinnebarrieren å gjøre. Dette vil tillate bruk av kun én fisk til å teste flere stoffer for antinæringsegenskaper. Det er så planlagt å sammenligne responsen fra eksplantatet med cellelinjen RTgutGC fra regnbueørret for å vurdere om denne cellelinjen kan brukes som en erstatning.
Resultatene fra Brain2Gut kommer til å bli kryssvalidert med resultatene fra andre pågående prosjekter som InFishMix, BlueRemediomics and GreenPlatform.
Resultatene fra prosjektet kommer til å bli formidlet i møter med referansegruppen. Resultatene og metodene utarbeidet gjennom dette prosjektet vil være relevante for fôrprodusenter, fiskeoppdrettere, forskere, tilsynsorganer (Mattilsynet), forbrukerorganisasjoner (f.eks. Seafood Norway og NCE Seafood) og kommer til å bli presentert på både vitenskapelige konferanser og konferanser for industrien (Aquaculture Europe, Aqua Nor, Havbruk) i Norge og internasjonalt.
I tillegg til dette kommer resultatene til å bli formidlet på nasjonale og internasjonale møter, konferanser, i vitenskapelige tidsskrifter med fagfellevurdering og via sosiale medier (inkludert NORCE sin offisielle nettside og diverse sosiale medier-kontoer).
Resultatene fra dette prosjektet kommer også til å bli oppsummert i en rapport som vil bli presentert for FHF. Før ferdigstilling av sluttrapporten vil det organiseres et seminar hvor det er tilrettelagt for dialog og formidling av resultatene og 3R-metoder/protokoller med relevante industriaktører og aksjonærer. Prosjektet forventes å lede til fire publikasjoner i vitenskapelige tidsskrifter med fagfellevurdering.
I tillegg til dette kommer resultatene til å bli formidlet på nasjonale og internasjonale møter, konferanser, i vitenskapelige tidsskrifter med fagfellevurdering og via sosiale medier (inkludert NORCE sin offisielle nettside og diverse sosiale medier-kontoer).
Resultatene fra dette prosjektet kommer også til å bli oppsummert i en rapport som vil bli presentert for FHF. Før ferdigstilling av sluttrapporten vil det organiseres et seminar hvor det er tilrettelagt for dialog og formidling av resultatene og 3R-metoder/protokoller med relevante industriaktører og aksjonærer. Prosjektet forventes å lede til fire publikasjoner i vitenskapelige tidsskrifter med fagfellevurdering.