DE10248361A1 - Method for suppressing the male sex in birds, specifically in laying poultry, by inserting a lethal DNA sequence into sex chromosomes that is active only in male embryos - Google Patents
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Abstract
Description
In vielen züchterischen Bereichen wird ein Geschlecht bevorzugt gewünscht. Bei der Produktion von Pflanzen ist diese Ziel durch den Einsatz von vegetativen Vermehrungstechniken zum Teil auch recht einfach zu erreichen. In many breeding areas preferred a gender. In the production of plants, this goal is through the use of vegetative propagation techniques sometimes quite simple to reach.
Bei der Zucht von Tieren scheidet diese Strategie aber ganz offensichtlich aus. Als Alternative werden beide Geschlechter, Männchen wie Weibchen, gleichermaßen gezüchtet. Sobald eine Geschlechtsbestimmung möglich und auch ökonomisch realisierbar ist, wird das als weniger wertvoll erachtete Geschlecht getötet.When breeding animals divorces this strategy obviously. As an alternative both sexes, males like females, alike bred. As soon as gender determination is possible and also economically feasible the sex deemed less valuable is killed.
Besonders schlimm stellt sich diese Situation bei der Zucht von Legehennen dar. Da allein in Deutschland zur Produktion von Eiern ca. 40 Millionen Legehühner gehalten werden, müssen Jahr für Jahr Millionen Hühner gezüchtet werden. Die Hälfte der Küken allerdings sind männlich. Diese werden, sobald das Geschlecht erkennbar wird, aussortiert und vergast. This is particularly bad Situation in the breeding of laying hens. Because in Germany alone About 40 million laying chickens are required to produce eggs every year for year Million chickens cultured become. Half of Chick though are male. As soon as the gender becomes recognizable, these are sorted out and gassed.
Diese Art der Zucht erscheint aber schon alleine dadurch problematisch, daß das Töten von Wirbeltieren ohne hinreichende Gründe dem deutschen Tierschutzgesetz widerspricht.This type of breeding appears problematic simply because the killing of vertebrates without sufficient reasons contradicts the German animal protection law.
Stand der Technik in der GentechnikState of the art in Genetic Engineering
Das Erzeugen von transgenen Tieren und Pflanzen gehört mittlerweile zum Standard eines jeden Genlabors. Dies beinhaltet sowohl das komplette Abschalten von Genen (z.B. knock-out Mäuse zur Funktionsbestimmung von Proteine, etc.), als auch die Expression gänzlich artfremder Proteine (z.B. die Expression von GFP zur Lokalisierung von Proteinen, etc.).The generation of transgenic animals and plants meanwhile the standard of every gene laboratory. this includes both the complete switching off of genes (e.g. knock-out mice for function determination of proteins, etc.), as well as the expression of completely foreign proteins (e.g. the expression of GFP for the localization of proteins, etc.).
Die Expression kann dabei auf verschiedenste Art und Weise gesteuert werden. Durch die Wahl des Promotors können Proteine z. B. entwicklungsspezifisch gebildet werden, die Expression kann aber auch durch geeignete chemische Substanzen (z.B. Repressoren) oder physikalische Methoden (z.B. Temperatur) verhindert oder verstärkt werden.The expression can be varied Way to be controlled. By choosing the promoter, proteins can z. B. development-specifically formed, the expression can but also through suitable chemical substances (e.g. repressors) or physical methods (e.g. temperature) can be prevented or reinforced.
Beschreibungdescription
Das Geschlecht von Tieren wird durch die Kombination von bestimmten Chromosomen, den Geschlechtschromosomen, bestimmt. Im Normalfall gibt es zwei verschiedene Geschlechtschromosome, z. B. X und Y bei Säugetieren. Die Kombination XX steht dann für ein Weibchen, die Kombination XY dagegen für ein Männchen.The sex of animals is determined by the combination of certain chromosomes, the sex chromosomes, certainly. There are usually two different sex chromosomes, e.g. B. X and Y in mammals. The combination XX then stands for a female, but the combination XY for a male.
Bei Vögeln werden die Geschlechtschromosomen Z und W genannt. Hier steht die Kombination ZZ für ein Männchen, die Kombination ZW für ein Weibchen.In birds, the sex chromosomes Called Z and W. Here the combination ZZ stands for a male, the combination ZW for a female.
Durch die Veränderung von Geschlechtschromosomen kann ein Geschlecht unterdrückt werden.By changing sex chromosomes can suppress a gender become.
Dies wird an folgendem Beispiel erläutert.The following example explains this.
Unterdrückung eines Geschlechtes durch die Veränderung der Geschlechtschromosomen mit anschließender Expression von letalen Proteinen bei LegehühnernSuppression of a Gender through change the sex chromosomes with subsequent expression of lethal Proteins in laying hens
Die folgenden Ausführungen beziehen sich konkret auf das Beispiel von Legehühner und die Unterdrückung des männlichen Geschlechtes durch das Tetracyclin-System. Prinzipiell läßt sich diese Methode durch geeignete Auswahl der Chromosomen und funktionalen DNA-Elemente auf alle Tierarten anpassen und ist nicht auf Hühner oder das Tetracyclin-System beschränkt.The following statements relate specifically to the example of laying hens and the suppression of the male Sex through the tetracycline system. In principle, this method by appropriate selection of chromosomes and functional DNA elements adapt to all animal species and is not on chickens or limited the tetracycline system.
Ausführung A (einfache Zucht)Version A (simple breeding)
In diesem Beispiel wird das Z-Chromosom von Huhn und Hahn verändert, so dass sich zwei Linien ergeben, die gekreuzt die Legehennen ergeben.In this example, the Z chromosome is from Chicken and rooster changed so that there are two lines that cross the laying hens.
Verändern der ChromosomenChanging the chromosomes
In das Z-Chromosom der Linie der Zuchthähne wird eine Kassette bestehend aus einem Promotor und dem Gen für den Tetracycline-dependent transactivator eingefügt (ZHahn-Chromosom). Die Tiere haben somit die Geschlechtschromosome ZHahnZHahn bei männlichen Tieren und ZHahn bei den weiblichen Tieren. In das Z-Chromosom der Linie der Zuchthennen wird eine Kassette bestehend aus dem tTA-responsive promotor (der E. coli tetracycline operator) und einem Gen für ein letales Protein (z.B. einem Onkogen, etc.) eingefügt (ZHuhn-Chromosom). Die Tiere haben somit die Geschlechtschromosome ZHuhnZHuhn bei männlichen Tieren und ZHuhnW bei den weiblichen Tieren.A cassette consisting of a promoter and the gene for the tetracycline-dependent transactivator is inserted into the Z chromosome of the breeding cock line (ZHahn chromosome). The animals thus have the sex chromosomes Z Hahn Z Hahn in male animals and Z Hahn in female animals. A cassette consisting of the tTA-responsive promoter (the E. coli tetracycline operator) and a gene for a lethal protein (e.g. an oncogene, etc.) is inserted into the Z chromosome of the breeding hen line (Z chicken chromosome). The animals therefore have the sex chromosomes Z chicken Z chicken in male animals and Z chicken W in female animals.
Zuchthuhnbreeding chicken
Das Zuchthuhn hat als Geschlechtschromosomen W und ZHuhn. Das Chromosom ZHuhn beinhaltet zwar ein Gen für ein letales Protein, da dessen Promotor aber durch das Fehlen des Tetracycline-dependent transactivator inaktiv bleibt, wird es nicht exprimiert und hat daher keinerlei Auswirkungen. Das Chromosom W ist der Wildtyp. Züchten läßt sich dieses Huhn durch das Kreuzen mit einem männlichen Tier mit den Geschlechtschromosomen ZHuhn; ZHuhn.The breeding chicken has W and Z chicken as sex chromosomes. The chromosome Z chicken contains a gene for a lethal protein, but since its promoter remains inactive due to the lack of the tetracycline-dependent transactivator, it is not expressed and therefore has no effect. Chromosome W is the wild type. This chicken can be bred by crossing with a male animal with the sex chromosomes Z Chicken ; Z chicken .
Zuchthahnbreeding Hahn
Der Zuchthahn hat als Geschlechtschromosomen ZHahn und ZHahn. In diesem Falle wird, je nach gewähltem Promotor, eine permanente oder zeitlich begrenzte Expression des Tetracycline-dependent transactivator stattfinden. Dieses Protein hat aber keinerlei Einfluß, da es in diesem Genom keinen tTA-responsive promotor gibt. Züchten läßt sich dieser Hahn durch Kreuzen mit einem Huhn mit den Geschlechtschromosomen W; ZHahn.The breeding cock has a sex chromo somen Z Hahn and Z Hahn . In this case, depending on the promoter chosen, permanent or temporary expression of the tetracycline-dependent transactivator will take place. However, this protein has no influence, since there is no tTA-responsive promoter in this genome. This rooster can be bred by crossing with a chicken with the sex chromosomes W; Z cock .
Zucht der LegehennenBreeding of laying hens
Durch das Kreuzen der Zuchthahn-Linie
mit der Zuchthuhn-Linie können
sich die folgenden Genome ergeben:
- 1. W; ZHahn: Legehenne; lebensfähig, Expression des Tetracycline-dependent transactivator
- 2. W; ZHahn: Legehenne; lebensfähig, Expression des Tetracycline-dependent transactivator
- 3. ZHuhn; ZHahn: Hahn der Tetracycline-dependent transactivator (ZHahn) bindet an den tTA-responsive promotor (ZHuhn) und das letale Protein wird exprimiert. Das Tier stirbt als Embryo ab.
- 4. ZHuhn; ZHahn: der Tetracycline-dependent transactivator (ZHahn) bindet an den tTA-responsive promotor (ZHuhn) und das letale Protein wird exprimiert. Das Tier stirbt als Embryo ab.
- 1. W; Z Hahn : laying hen; viable, expression of the tetracycline-dependent transactivator
- 2. W; Z Hahn : laying hen; viable, expression of the tetracycline-dependent transactivator
- 3. Z chicken ; Z Hahn : Hahn the tetracycline-dependent transactivator (Z Hahn ) binds to the tTA-responsive promoter (Z chicken ) and the lethal protein is expressed. The animal dies as an embryo.
- 4. Z chicken ; Z Hahn : the tetracycline-dependent transactivator (Z Hahn ) binds to the tTA-responsive promoter (Z chicken ) and the lethal protein is expressed. The animal dies as an embryo.
Lebensfähig sind nur noch die weiblichen Tiere!Only the female animals are still viable!
Problemproblem
Die lebensfähigen Hennen legen Eier mit dem W oder dem ZHahn Geschlechtschromosom, d. h. 50 % der Eier sind durch das Einfügen des Genes für den Tetracycline-dependent transactivator (ZHahn) manipuliert, das allerdings nicht exprimiert wird (Eier sind nicht befruchtet). Die restlichen 50 % der Eier sind vom nicht veränderten Wildtyp (W).The viable hens lay eggs with the W or the Z Hahn sex chromosome, ie 50% of the eggs are manipulated by inserting the gene for the tetracycline-dependent transactivator (Z Hahn ), which is not expressed (eggs are not fertilized). The remaining 50% of the eggs are of the unchanged wild type (W).
Ausführung B (nicht-manipulierte Eier)Version B (not manipulated eggs)
In diesem Beispiel wird nur das Z-Chromosom der Zuchthuhnlinie verändert (Zmanipuliert).In this example, only the Z chromosome of the breeding line is changed (Z manipulated ).
Verändern der ChromosomenChanging the chromosomes
In das Z-Chromosom der Zuchthuhnlinie wird eine Kassette bestehend aus einem in der Entwicklung früh aktiven Promotor und dem Gen für den Tetracycline-dependent transactivator sowie eine Kassette bestehend aus dem tTA-responsive promotor (der E. coli tetracycline operator) und einem Gen für ein letales Protein (z.B. einem Onkogen, etc.) eingefügt (Zmanipuliert).A cassette consisting of a promoter that is active early in development and the gene for the tetracycline-dependent transactivator and a cassette consisting of the tTA-responsive promoter (the E. coli tetracycline operator) and a gene for are inserted into the Z chromosome of the breeding chicken line a lethal protein (eg an oncogene, etc.) inserted (Z manipulated ).
ZuchthuhnlinieBreeding chicken line
Die Zuchthuhnlinie hat als Geschlechtschromosomen W und Zmanipuliert (weibliche Tiere: W, Zmanipuliert und männliche Tiere: Zmanipuliert, Zmanipuliert). Das Chromosom Zmanipuliert führt allerdings im Normalfall zu nicht lebensfähigen Tieren. In einer frühen Phase der Entwicklung wird der Tetracycline-dependent transactivator gebildet. Dieser kann dann an den tTA-responsive promotor binden und die folgende Expression des letalen Proteins führt zum Absterben des Embryos. Verhindern läßt sich dieses aber durch die Injektion von Tetracyclin in das befruchtete Ei. Dies hat dann zur Folge, daß das letale Protein nicht gebildet wird. Durch eine geeignete Wahl des Promotors für den Tetracycline-dependent transactivator kann die Gabe von Tetracyclin auf eine kurze Zeit beschränkt bleiben. Die adulten Tiere sollten dann auch ohne Tetracyclin lebensfähig sein.The breeding chicken line manipulated W and Z as sex chromosomes (female animals: W, Z manipulated and male animals: Z manipulated , Z manipulated ). The manipulated chromosome Z normally leads to non-viable animals. The tetracycline-dependent transactivator is formed in an early phase of development. This can then bind to the tTA-responsive promoter and the subsequent expression of the lethal protein leads to the death of the embryo. This can be prevented by injecting tetracycline into the fertilized egg. As a result, the lethal protein is not produced. Through a suitable choice of the promoter for the tetracycline-dependent transactivator, the administration of tetracycline can be limited to a short time. The adult animals should then be viable even without tetracycline.
Hahn zur Zucht der LegehennenRooster for breeding laying hens
Nicht manipuliertNot manipulated
Zucht der LegehennenBreeding of laying hens
Durch das Kreuzen eines nicht manipulierten Hahnes
mit Hennen der Zuchthuhnlinie können
sich die folgenden Genome ergeben
- 1. W; Z: Legehenne; lebensfähig, Wildtyp
- 2. W; Z: Legehenne; lebensfähig, Wildtyp
- 3. Zmanipuliert; Z: Hahn; ohne Gabe von Tetracyclin nicht lebensfähig. Das Tier stirbt als Embryo ab.
- 4. Zmanipuliert; Z: Hahn; ohne Gabe von Tetracyclin nicht lebensfähig. Das Tier stirbt als Embryo ab.
- 1. W; Z: laying hen; viable, wild type
- 2. W; Z: laying hen; viable, wild type
- 3. Z manipulated ; Z: cock; not viable without tetracycline. The animal dies as an embryo.
- 4. Z manipulated ; Z: cock; not viable without tetracycline. The animal dies as an embryo.
Lebensfähig ist nur noch der weibliche Wildtyp, die Eier enthalten dementsprechend keinerlei Modifikationen der DNA.Only the female is viable Wild type, the eggs accordingly contain no modifications the DNA.
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| OP8 | Request for examination as to paragraph 44 patent law | ||
| 8122 | Nonbinding interest in granting licences declared | ||
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