Balogh Zoltán TOXI-COOP Zrt 2011.
A nagy eleink Dr. Cholnoky Eszter 1928-1987. Dr. Kállai László 1927 2007.
Laboratóriumi állatok történelme röviden Kr.e. 2-3000 évvel Rattus norvegicus vagy Oryzomys spp. (O. paluistris) Sigmodon spp. (S. hispidus) Kr.u. XVIII. sz. : Háziállatok kutya, ló, baromfik XIX. sz. : Egér, patkány fajták, törzsek 1957 61. Talidomid-botrány: nyúl, beagle 1967. Dr. Kállai László -Gödöllő LATI Napjaink: gyorstesztek, kb. 28000 egér, több ezer patkány fajta
1968-tól LATI folyamatosan növeli kapacitását 1978. Veszprém NEVIKI már több száz beagle-t használ évente 1987. LATI meghaladta az évi 1 millió állat előállítását 1990. Rendszerváltás- 2-300 000 állat felhasználás/év 2000. A felhasználás visszaáll az 1994. szintre 2011. Soha nem lesz 1 millió db/év, de mindig lesz állatfelhasználás
A Laboratóriumi állatok tenyésztése
Beszélünk: állat tartásról: etetünk, itatunk, gondozunk szaporításról: sokszorosítjuk az állományt tenyésztésről: genetikai alapot használjuk
A laborállatok genetikája Fenotípus - külső, megjelenési forma Genotípus + környezeti hatás= Fenotípus változása a modifikáció 1. rendszertelenül ható : magaslati vvt szám növekedés 2. rendszeresen ismétlődő: a szőrzet évszakonként szín és tömöttség változása, 3. maradandó változás: fiatalkori alultápláltság, öregedés Genotípus gén készlet határozza meg, belső tulajdonságokat meghatározó tényező
A genotípus az állandóságra, az ismétlődésre törekszik az öröklődési szabályok szerint A változás történhet: Spontán Tenyésztés során Biotechnológiai módszerekkel
Genetikai alapfogalmak, emlékeztető Ivar jelölése : hím - Mars pajzsa és dárdája nőstény - Vénusz tükre Mitózis: testi sejtosztódás fázisok: pro-,meta-,ana-, telofázis Meiozis: ivarsejtek keletkezése, fél kromoszóma garnitúra. A profázis további öt fázisra bontható. Gén: L. Johansen (1886-1955) 1906-ban nevezi el (egy tulajdonság DNS szakasz) Lókusz: A gén effektív helye a kromoszómán. Allél:Ugyan azon a lókuszon helyeződő gének csoportja. Alél pár: anyai és apai allélek
Korai anafázis:a centroszómák a pólusokhoz rendeződtek. A világoskék kromoszómák szétváltak.
Prometafázis Metafázis Korai anafázis Telofázis
Thomas Hunt Morgan Born: 25 September 1866, Lexington, KY, USA Died: 4 December 1945, Pasadena, CA, USA 1910.A gének meghatározott helyen vannak a kromoszómákon Columbia Drosophila melanogaszter 1933. Nobel-díj
Wilhelm Ludvig Johannsen Born Died 3 February 1857 (1857-02-03) Elsinore, Denmark 11November 1927 (1927-11-11) (aged 70) Copenhagen, Denmark Nationality Danish
Homológ kromoszóma: Azon kromoszómák, amik azonos lókuszon, azonos génpárokat tartalmaznak Mutáció: Genetikai változás - gén - kedvező - kedvezőtlen - közömbös - kromoszóma: Down-kór, Crossing ower - genom: poliploidia Homozigóta: minden allélpár azonos információt Heterozigóta: eltérő információt tartalmaz
Öröklés menetek Johann Gregor Mendel : 1822 1884. Ágoston rendi szerzetes. Szudétanémet. Csak a képességek örökléséről beszélhetünk: A tulajdonságok kialakulásához a környezeti hatás is szükséges. (genotípus + környezeti hatás = Fenotípus)
Gregor Johann Mendel (born 22nd July 1822, died 6th January 1884)
Mendeli alaptörvények 1. Uniformitás az F1 nemzedék egyforma 2. Gaméták tisztasága egy allélpár csupán egyik tagja lehet jelen egy gamétában 3. Hasadás az öröklődési tényezők párosával öröklődnek, de szétválnak a gamétákban 4. Tulajdonságok független öröklődése a szétvált tulajdonságok az utódokban szabadon újrakombinálódnak
Mendeli törvények kiegészítése, finomítása Domináns Intermedier Reciprok keresztezés mitokondriális öröklés Különleges vagy kriptointermedier ua. mint a domináns, de jel utal a keresztezésre Feltételes dominancia intermedier, de pl. hőmérséklet függő Mozaik megjelenés Változó dominancia Poliméria poligén tulajdonságok Pleiotropia egy gén több irányban hat Episztázis hiposztázis hatás egyik gén egyáltalán nem enged érvényre jutni, tiltó gének
A tenyésztés alapjai Ismerni szükséges - A populáció és az egyedek genetikai hátterét - A célt amit el kívánunk érni - A tulajdonságok átöröklődő képességét : h² - A módszereket - Az összefüggéseket
Átörökítő képesség= h² Öröklődhetőségi együttható = h² érték. hereditabilitas A populáció egy tulajdonságának egyik generációról a másikra átörökítésének valószínűsége genetikai variancia h² = ------------------------------- fenotipusos variancia lehet 0 1 vagy 0-100 %
Néhány tulajdonság átöröklődési képessége Rosszul öröklődő: 0-0,3 Közepesen öröklődő: 0,3-0,6 Jól öröklődő: 0,6-1 Ember testmagassága 0,65 Egér farok hossz 0,40 Egér alom nagyság 0,20 Drosophila hasi szőr száma 0,50 Seregély fészekalj méret 0,20
A szelekció a tenyésztés alapja Szelekció = kiválogatás 1. Természetes 2. Mesterséges Továbbtenyésztési hányad = csak azok a tenyészállatok, amik részt vesznek a következő generáció létrehozásában. Meghatározza: A tulajdonság h² értéke A populáció fenotipusos varianciája (mennyire változatos)
Szelekciós nyomás: célirányos és folyamatos tevékenység Fenotipusos Genotípusos Direkt Indirekt Tandem Kontra stb. Minél több szempont szerint szelektálunk: fordítottan arányos az előrehaladás
Rendszerint hatnak a tulajdonságok egymásra: Genetikai korrelációk Fenotipikus korrelációk Pl. genetikai: poliméria, pleiotropia, episztázis,- hiposztázis hatások fenotipusos: testtömeg - szaporaság
Hardy Weinberg szabály Két allél előfordulási gyakorisága egy populációban panmixia esetén - egyensúlyban van. p 2 + pq + q 2 = 1
Punett-tábla a géngyakoriság számításához Apa frekvencia frekvencia pa qa gén A a Anya pa A AA Aa p 2 A paqa qa a Aa aa paqa q 2 a
A háromféle genotípus frekvenciája tehát: Genotípus: AA Aa aa Génfrekvencia: p 2 A 2pAqa q 2 a
Genetikai sodródás= drift Egy zárt populációban a heterozigóta genotípus csökken a homozigóta allélok gyakorisága pedig nő. Pl.: egyensúly esetén 25% AA, 50% Aa és 25% aa a gyakoriság míg a rokonpárosodás hatására az AA és az aa genotípus akár 100 100 % is lehet.
F-érték, beltenyésztési hányados Wright-féle képlet (1921.) Apai vagy anyai gaméták homozigozitását fejezi ki. F x = 0,5 n+n +1 x (1 + F a ) F x =beltenyésztési együttható n és n = anya és apa közös ősök közötti generációk száma F a a közös ősök beltenyésztési együtthatója = összeg jel, a többszöri rokonság kiszámításakor
Egyszerűsített képlet F = 1/(8m) + 1/(8f) m = hím egyedek száma (nem rokon) f = nőivarú egyedek száma (nem rokon)
A beltenyésztési hányados alakulása eltérő tenyésztési eljárások esetén
Kis laboratóriumi emlősök felosztása genetikai alapjuk, előállításuk szerint (egér, patkány, hörcsög, tengerimalac) A felhasznált állatok genetikailag és a környezetükben csak a vizsgálat céljául kijelölt beavatkozás tekintetében van eltérés (Issekutz 1886-1979). Ceteris paribus = egyébként egyformák Legyen a kísérlet, vizsgálat ismételhető, tehát olyan, amit nem érdemes megismételni (Kállai 1927-2007)
A beltenyésztett törzs (Inbred strain) A nevezés szigorúan kötött: beltenyésztett törzs = strain nem beltenyésztett állomány fajta populáció = stock
Beltenyésztés -rokontenyésztés 1) Beltenyésztés zárt populáción belüli párosítás Az angol inbreedingszó a laborállat tudomány terminus technikusává vált pedig a helyesebb szó a 2) Rokontenyésztés egymással rokon egyedeket párosítunk igen szoros : 4-6 generáción belül azonos ősök többször szerepelnek. Vagy : édestestvérek, szülőutódok szoros : nagybácsi-unokahúg, unokatestvérek mérsékelt: távoli, 5.,6. rendű rokon párosodik
Inbred törzs a laborállatoknál Legalább 20 generáción keresztül édestestvér vagy szülő ivadék párosításával létrehozott törzs Egy vonalas tenyésztési rendszerben Törzskönyvezve Monitorozva Szelektálva
Tulajdonságai, jellemzői Az F-érték (beltenyésztési együttható) min.98,4 % A populáció izogén A populáció homozigóta Mutációra hajlamos Környezetre változékonyabb
Inbred törzs nevezéktana 1 4 betűből álló szimbólum: T, CBA, Balb Törzs neve után egy / jel: CBA/Ca, Balb/c A törtvonal után a tenyésztő intézet nevének rövid jele C3H/He, C57Bl/6J, amit megelőz a törzs alvonalának száma DBA/2, DBA/1 Rövidített név: jellemző betűk a névből Ha dajkaságban nevelkedett: a fostered=dajkált jelét f használjuk. C57BL/6J f C3H/He
F₁ hibridek Két inbred törzs keresztezése 1. Minden egyede izogén 2. Sok gén tekintetében homozigóta 3. Heterozigótaminden olyan lókuszon, ahol a szülők eltérő géneket hordoztak Az F₁ hibrid egyedeket tovább párosítani tilos! (Mendel 3, 4. törvénye)
F₁ hibridek elnevezése Szigorúan kötött Előre írjuk a törzs rövid nevét Utána közvetlenül a törzs rövid nevét Pl.: Balb/c (=C) X CBA hibrid utód neve = CCBA F1 C57BL/6 (B6) X DBA/2 (D2) hibrid utód neve = B6D2 F1
Csak inbred törzseket használunk F₁ hibrid előállításra Hibrid vigor kihasználása Heterozigóta, de izogén a populáció A hibrid mindkét létrehozójának szövetét befogadja Outbred fajtával tilos de DBA/ 2 keresztezése outbred fajtával : színgének alapján genetikai vizsgálat
Koizogén kongén törzsek 1. Koizogén:ha az izogén alvonal csak egyetlen allél egyetlen gén tekintetében tér el. 2. Kongén:ha az izogén alvonal egyetlen allél egyetlen gén eltérése nem mutáció, hanem tenyésztés során bejuttatott gén Nevezéktana: a törzs neve (pl. Balb/c) kötőjel és kisbetűvel a bevitt gén neve (Balb/c-nu =szőrtelen) 3. Transgén:biotechnológiai eljárással DNS szakaszok genomba juttatása
Nevezik: Nem beltenyésztett Kültenyésztett Fajta, populáció Szakszerűbb: Anizogén Outbred stock Genetically undifined Heterozigóta (bár sokszor sok allélon homozigóta!)
Több allél tekintetében heterozigóta Hardy-Weinberg egyensúly minél nagyobb mértékben fennmaradjon Genetikai drift minél kisebb. A beltenyésztési koefficiens növekedés maximum 0,01 vagy 1 % generációnként
Leggyakrabban alkalmazott tenyésztési módszerek 1. Random(találomra) tenyésztés nem szabatos rendszer a panmixia csak elméleti -az utódok eredete nem kö- vethető 2. Rotációsrendszer egyedi jelölés, szisztematikus, folytonos, törzskönyvezés. Egy-egy állat elhullása nagy probléma lehet. 3. Csoportos rotációs rendszer több állat egy csoportban. Úgy járunk el mint a rotációs rendszernél
Falconer Robertson féle Maximum Avoidance of Inbreeding (MAI) azaz a beltenyésztés maximális elkerülésének rendszere Hím x nőstény Nőstény x hím 1 x 2 = 1 2 x 1 = 5 3 x 4 = 2 4 x 3 = 6 5 x 6 = 3 6 x 5 = 7 7 x 8 = 4 8 x 7 = 8 A csoportok száma 2 vagy annak hatványa
Zárt tenyészet closed breeding Az induló állomány nem bővül új egyeddel - Beltenyésztés folyik de törekszünk az F-érték minimalizálására (beltenyésztési koefficiens):max. 0.01 - Wright - képlettel számoljuk az F-étéket - Figyelemmel kísérjük a drift-ot - 4. generáció után új névvel is elláthatjuk a fajtát
Nyitott tenyésztési rendszer - opened breeding Rendszeresen új egyedekkel bővítjük a populációt A genetikai ellenőrzés (F-érték, drift) szükséges. Célja : eredeti állományhoz történő minél nagyobb mértékű megfelelés.
Outbred állomány elnevezése A fajta neve 2 4 nagy betű (6 is lehet): CD, NMRI, WISTAR Megelőzi a tenyésztő nevének rövid jele: Hsd=Harlan He=Heston, Orl=Orleans, stb. A fajta nevét követheti a higiénés státuszra : BR, A fajta nevét a tenyésztő nevétől mindig kettőspont(:) választja el. Hsd Brl Han: WIST, Crl:WI BR stb.
Laboratóriumi állatok tartása - Állatház
Állatházak felosztása 1) Funkció szerint tenyésztő - kísérleti -vegyes 2) Higiénia szerint nyitott konvencionális - MD minimal disease - SPF specifid pathogen free - VAF virus antibadi free - GF germ free 3) Légnyomás szerint kompressziós - depressziós - kiegyenlített 4) Technológi szerint - egy folyosós - két folyosós, több folyosós 5) Építészetileg - hagyományos -könnyűszerkezetű - konténeres
Zsilip - barier 1. Személy zsilip átöltözés - átöltözés + tusolás - átöltözés,tusolás+ hajmosás -átöltözés,tusolás, hajmosás+sebészi fertőtlenítés láb,kéz, aszeptikus öltözet, stb. lehet kényszerzuhanyzó bizalmon nyugvó
2) Anyag zsilip - Áthatoló fertőtlenítés : ionizáló sugárkezelés hőkezelés száraz 170 C,60 p - nedves 2,5 bár,125 C, 35 p mikrohullám 2 perc etilén-oxid - Felület fertőtlenítés - formaldehid 4 g/m³ - buktató-fürdő - hidrogénperoxid
sterilezés száraz hővel Sterilezés és annak mikrobiológiai indikátorai Hőmérséklet ( o C) légmozgással idő (perc) légmozgás nélkül 195-205 10 35 175-185 25 60 155-165 45 120 135-145 nem ajánlott 180 sterilezés nedves hővel (autoklávozás) hőmérséklet (ºC) légnyomás (kpa: kg/cm2) idő (perc) 134±2 205,9 ; 2,1 10 121±3 107,8; 1,1 20 Mikrobiológiai indikátorokban alkalmazott baktériumtörzsek módszer mikroorganizmus gőz száraz hő gáz sugár B.stearothermophilus B.subtilis var.niger B.subtilis var.niger B.pumilus Dr. Aigner Zoltán nyomán
3) Víz csírátlanítása - UV fénnyel - Hővel : Arnoldozás-Tyndalozás, autoklávozás, - Szűréssel pasztőrözés stb. 4) Levegő csírátlanítása-rendszerint szűréssel: (EU- 4, EU- 7, EU- 9 vagy G1, G2 F1, F2 )minőségű szűrők
Légszűrők osztályozása Osztály Tartomány Jellemző részecskék D U G1 <65% rovarok,textil szálak E R G2 65-80% haj, szőr, L V G3 80-90% füst, hamu, cement por Ő A G4 90% pollenek F F5 40-60% spórák, pollenek, K I F6 60-80% baktériumok, gombák Ö N F7 80-90% cement por Z O M F8 90-95% olaj köd, korom, cigi füst V F9 95% fémoxid füst É JACK filter nyomán G
Klímatizálás Légszűrés: elő,- közép,- hepaszűrő Légnyomás: jó, ha 25-50 Pa (2,5 5,0 vízmm 1 vízmm = 1 m² 1 kg nyomóerő) Légáramlás: 0,2 m/sec Max. befújó felület függvénye Hőmérséklet: viszonylagos (17-27 C) Páratartalom: relatív, általában adott (5 C harmat pont) Légcsere: kb. 10-szeres
Világítás, zaj Fény hullámhossza : nem érzékenyek a rágcsálók Fény ciklus: igen fontos! 12 óra világos, 12 óra sötét Fény intenzitása: 1 m-re a padozattól 300 lux (USA szabvány 325 lux). Precíz munkához 500 lux. Zaj frekvencia: magas, akár ultrahangra is érzékenyek Zaj szint: 36 db csend 65-85 db klímazaj, 120 db fájdalom küszöb (1000 Hz)
Indirekt alom Direkt alom Alom Rács (ujjon járó állatnál ellenjavallt: tengerimalac) A direkt alom ne legyen: fertőzött vegyszeres poros legyen: száraz, nedvességmegkötő, gázmegkötő, pormentes, csíra és vegyszer mentes, olcsó, környezetbarát
Szagok, feromonok Ivari feromonok hiánya a nőstény ivarzását 2-3 nappal is eltolhatja
Férőhely, populáció denzitás A meghatározás dilemmái: m³ vagy m²? Egy állat több állat arányos? Kis testű-nagytestű állat arányos? Fajok közti eltérés? Ketrec felépítése, anyaga?
Több kutató : Lane-Petter Meeh Kállai Metabolic Body Size A = S 0,75 = MBS Kállai által módosított Meeh-féle képlet: A = n 0,85 x S 0,75 x 10 A= szükséges minimális terület: dm 2 n = ketrec populációjának egyedszáma: db S = az elhelyezni kívánt állatok súlya: kg