​Norsk havbruksnæring produserer over 1,6 millioner tonn laks i året, som er mer enn halvparten av den globale produksjonen. Dette produksjonsnivået krever fisk som vokser raskt, noe som er oppnådd både gjennom avl og ved å bruke høye oppdrettstemperaturer i tidlige livsfaser. Hele produksjonslinjen taper derimot mer enn 90 millioner laks i året før de når slaktestørrelse, noe som rammer økonomisk, etisk og miljømessig bærekraft. Tapene har en rekke årsaker, men kan i stor grad tilskrives mangler i organhelse, inkludert hjerte, nyrer og gjeller, men også immunsystem, hud og skjelett.

 

Dette prosjektet vil møte problemene med unormal organutvikling ved å oppdage dem så tidlig som mulig, med bruk av ledende teknologi og konsepter fra genomikk og utviklingsbiologi. Denne diagnostikken vil bli brukt til å formulere beste praksis for å forhindre forekomsten av disse avvikene. Spørsmålene som skal besvares er:

• Hvilke tidlige produksjonsbetingelser påvirker laksens organutvikling?

• Når og hvor i det utviklende embryoet kan disse effektene først oppdages?

• Hva er påvirkningen av suboptimal utvikling på fiskens robusthet?

• Hvordan kan vi gi oppdrettslaks den best mulige starten på livet?

Prosjektet vil utforske hypotesen om at produksjonsforhold under embryonale- og larve-utviklingsstadier kan ha en negativ innvirkning på organutvikling, og dermed på fremtidig hjerte-, nyre- og gjellehelse. Organutvikling er en kompleks prosess der stamceller gjennomgår flere runder med differensiering, som til slutt gir en rekke spesialiserte celletyper, som igjen kombineres for å danne funksjonelle organer. Prosessen er nøye styrt av genetiske programmer, men har også en viss grad av fleksibilitet. Omgivelsestemperatur kan for eksempel ha stor innvirkning på utviklingshastigheten, men også lede til dødelighet og organavvik. Balansen mellom det genetiske programmet og fenotypisk plastisitet bestemmer dyrehelsen. Dette prosjektet foreslår å dokumentere dette samspillet hos laks på genetisk, cellulært, organisme og miljønivå.

Prosjektet bygger på foreløpige resultater om tidlige livsbetingelser oppnådd i tre pågående prosjekter finansiert av Norges forskningsråd. Resultater fra AquaGenome- og COOLFISH-prosjektene viser at relativt lav temperatur (4 °C) fra befruktning til øyerognstadium er gunstig for senere vekst, samt forbedrer sykdomsresistens. Foreløpige data fra EnGenFys-prosjektet antyder en korrelasjon mellom standard egginkubasjonstemperaturer i industrien (ofte 8 °C) og utviklingen av avvik ved hjertet. I dette prosjektet vil man utforske om kombinasjoner av forhold (f.eks. flere temperaturer, eller temperatur med fotoperiode) kan forbedre laksens robusthet.

Prosjektet vil bruke enkeltcelle-transkriptomikk for å screene utviklende lakseembryo fra et stort antall produksjonsforhold. Innledningsvis vil helheten av endringer i celler og genuttrykk i det utviklende embryoet dokumenteres. Dette vil gi et omfattende “veikart” over organutviklingen, som beskriver den tidsmessige fremveksten av alle celletyper og celleskjebner. Deretter vil et mindre kart over utvikling under ulike produksjonsforhold genereres, og ved å sammenligne disse med referansen kan man nøyaktig identifisere de første utviklingstidsstadiene der spesifikke organavvik oppstår. Til slutt vil denne kunnskapen brukes til å utvikle protokoller som unngår avvik, og validere disse ved hjelp av en rekke stresstester.