Fruktbar forskning

Én ekstra grisunge i kullet gjør stor økonomisk forskjell for bonden. På Hamar jakter forskerne på de beste sædcellene.

(Denne artikkelen ble først publisert i Forskerforum 3/16.)

Du kan ha veldig mye moro med spermier, smiler Elisabeth Kommisrud, og vi ler. Da har vi allerede sittet og snakket om sæd i alle varianter i en times tid.
– Reproduksjon er fundamentet for alt! Får du ikke til reproduksjon, har du som bonde dårlige økonomiske forutsetninger. Samtidig er det fascinerende hvordan livets tilblivelse faktisk foregår.
Vi er på besøk i det såkalte Biohuset på Hamar. Her holder Høgskolen i Hedmark, Institutt for naturvitenskap og teknologi til, der Kommisrud er professor i reproduksjonsbiologi.

Skule Waksviks skulptur utenfor Norsvins lokaler på Hamar.
Skule Waksviks skulptur utenfor Norsvins lokaler på Hamar.

Bioklynge
Men hun er også forskningsleder for SpermVital én etasje ned, en bedrift som jobber med inseminasjonsteknologi for husdyr.
– Vi er mest opptatt av spermiene, ettersom et hunndyr får begrenset med avkom, mens et avlsindivid av hannkjønn kan få tusenvis. Det er med andre ord veldig mye viktigere i denne sammenhengen at arvematerialet er i orden hos hannen enn hos hunnen.
Storfe og torsk lever tilsynelatende høyst ulike reproduktive liv. Men på Hamar utvikles teknologier på tvers av dyreartene.  Bioklyngen rommer nemlig også samvirkeforetakene Geno og Norsvin, som driver avlsarbeid og inseminering av henholdsvis kyr og svin, og vi finner Cryogenetics her, som utvikler teknologier og tjenester for å effektivisere reproduksjon av fisk.  Sammen med SpermVital og Høgskolen i Hedmark er de en del av forskningsklyngen Heidner.
– Det unike med Høgskolen i Hedmark er nettopp dette tette forskningssamarbeidet vi har med de ulike næringene her. Vi driver til en viss grad med grunnforskning, men det er næringsrettet og skal være anvendbart, sier Kommisrud.

Støper i gelé
La oss begynne med det største dyret i denne sammenhengen: oksen. I et ejakulat fra en okse er det 8-10 milliarder spermier, noe som gir 700-800 doser til inseminasjon. I «banken» hos Geno finner man sæd fra alle avlsokser siden 1970-tallet, først og fremst Norsk Rødt Fe, men også gamle raser som Telemarks- og Dølafe. Slik unngår man innavl, samtidig som man kan gå tilbake om man plutselig finner ut underveis at man mistet noe.
– Det meste av storfeinseminasjon skjer ved hjelp av sæd som har vært frosset, såkalt kryokonservert, der spermiene fryses ned i nitrogen til -196 grader. Det er en metode som ble tatt i bruk på 1960-tallet, og som er ganske uforandret.
– Men ved SpermVital har vi utviklet en metode der målet er å forlenge livet til spermiene etter opptining, slik at det kritiske tidspunktet for inseminasjon blir mindre kritisk, forteller Kommisrud.
Metoden, som nylig ble belønnet med Norsk Landbrukssamvirkes Innovasjonspris 2016, går ut på å «støpe» spermiene inn i en slags gelé av alger, veldig enkelt sagt. Når denne geléeen føres inn i kuas livmor, «smelter» den sakte og gir dermed spermiene et lengre tidsrom å komme seg innover til egget på.
– Vi mener å ha doblet levetiden til spermiene på denne måten, sier Kommisrud.
– SpermVital har noen forholdsvis nystartede prosjekter der vi forsøker å overføre denne teknologien til svin i samarbeid med Norsvin. Men her er betingelsene annerledes, ettersom man ikke kan bruke frossen svinesæd i samme utstrekning som hos storfe.
Hvorfor ikke? Det skal vi komme tilbake til.

Biohuset på Hamar.
Biohuset på Hamar.

DNA-pakking
Fordelen med storfespermier er at de beveger seg fra første øyeblikk, altså fra de kommer ut av oksen. I fersk tilstand kan de holde seg i bevegelse i noen døgn etterpå.
– Melken fra en fisk er derimot ubevegelig helt til den blir aktivert av miljøet. Laks gyter jo i ferskvann, og det er vann med lavt saltinnhold som aktiverer spermiene i de 30-60 sekundene de lever og som skal til for at fisken skal få sprøytet melke over rognen.
I inaktivert tilstand kan spermiene derimot leve lenge. I et forskningsprosjekt Kommisrud er med på i samarbeid med Cryogenetics forsøker de å etablere en metodikk for å analysere frossen melke og studere kvaliteten på spermiene etter tining.
– Vi ser på membranintegriteten, DNA-skadene, begynner Kommisrud, og skjønner snart at dette må hun forklare enklere:
– Spermiene er bare en liten motor for å frakte DNA til egget. Vi snakker ikke om god eller dårlig DNA, men om måten den er pakket på. Helst skal den være veldig hardpakket, og først løse seg opp når den kommer inn i egget. Men pakkingen kan være litt dårlig, noe som er forbundet med redusert fruktbarhet.
Hamar-forskerne har metoder for å analysere dette, både på storfe, svin og fisk.
– Vi har imidlertid brukt lang tid på å etablere en metodikk for analyse av fisk. Det er i det hele tatt ikke gjort så mye tidligere på fisk, fruktbarhet og kryokonservering. Det vi nå gjør, er å se på bevegelsesmønstrene, hvor lang tid spermiene bruker fra a til b. Slik forsøker vi å si noe om hvilke sædceller som faktisk befrukter.
Slike forsøk er på mange måter enklere å gjøre på fisk enn på storfe.
– Har du gjort et forsøk og inseminerer ei ku, så gir den ene dosen en kalv som kommer først ni måneder senere. Med fisk kan du ha tusenvis av egg samtidig, du kan lage små enheter og få svar etter et par uker.

Ned på gennivå
I de såkalte gamle dager ble avlsindivid valgt ut etter utseende. En staselig okse ble et ettertraktet avlsdyr.
– Etter at kunstig inseminasjon ble tatt i bruk, begynte man å rangere fedrene etter hvor godt døtrene gjorde det. Man fulgte altså kvigekalvene fram til de selv skulle kalve og produsere melk.
Nå er avlsforskerne i ferd med å gå ned enda et nivå dypere i materien, ned på gennivået.
– Vi ser på hvilke gener som er gunstige for fruktbarhet og dyrehelse. Slik kan man selektere på et enda tidligere tidspunkt, forklarer Kommisrud.
Norsvin og Høgskolen i Hedmark gjør forsøk innen epigenetikk, det vil si at de forsker på hvordan gener forandrer seg uten at selve DNA i kjernen endres. I et forskningsprosjekt på svinesæd ser de på hvordan gener skrus av og på til hvilke tider, og hvilken rolle det spiller for fruktbarheten.
– Det er foreløpig gjort få epigenetiske studier på fruktbarhet, og særlig ikke på spermier. Vi trenger mye mer data her, men det vi allerede nå kan se, er at det er tydelige forskjeller mellom hvilke gener som er slått av og på, og at gen-uttrykkene er svært ulike i spermier hos griser med ulike grad av DNA-pakking.

Hoppende fettstoffer
For det er ikke bare storfe og fisk det forskes på på Hamar, men også gris. Den byr på helt egne utfordringer i avlsøyemed. I inseminasjon må man for eksempel fortsatt bruke fersk sæd, ettersom grisespermier tåler kryokonservering dårlig.
Alle celler har altså en membran rundt DNA-et. Membranen består av to lag med fosfolipider, altså fettstoffer, inkludert kolesterol.
– Disse fettstoffene kan hoppe fram og tilbake mellom de to sidene i membranen, noe som gjør den veldig fleksibel. Men i svinespermier har cellemembranen et annet forhold mellom kolesterol og de andre fettstoffene. Det gjør at membranen blir stiv når sæden fryses. Når sæden så tines, har membranen derfor lett for å sprekke.
De fleste avlsråner har i utgangspunktet veldig god DNA-pakking, understreker Kommisrud. Fruktbarheten er da også på høyt nivå i Norge.
– Men om en purke  føder én grisunge mer halvparten av gangene, utgjør dette en god del for bondens lønnsomhet. Når vi måler fruktbarhet hos gris er da også kullstørrelse en faktor, i motsetning til hos storfe, der svaret bare er drektig/ikke-drektig.

Langsiktig perspektiv
At det er et samvirke av produsenter – altså bøndene – som selv eier de ulike avlsselskapene, mener Kommisrud borger for avl i et sunt og langsiktig perspektiv.
– Se bare på hva som har skjedd med rasen Holstein, som er den dominerende på verdensbasis. Der har man kun hatt fokus på melkeproduksjon, og har fått veldig vakre dyr som melker som bare det. Men fruktbarhet og helse har de ikke tatt hensyn til, og resultatet er langt høyere tall hva angår både jurbetennelse og dødfødsler enn hva vi har her i Norge. Nå gjelds det bare for oss om å holde på denne gode fruktbarheten, slik at dyrene våre fortsetter å få mange, friske etterkommere.

LagreLagre

Legg igjen en kommentar

Din e-postadresse vil ikke bli publisert. Obligatoriske felt er merket med *