Zuchtplanung leicht gemacht

Die Maus gilt als der in der biomedizinischen Forschung am häufigsten eingesetzte Modellorganismus. Insbesondere genetisch modifizierte Mausstämme sind gut zur Erforschung von Genfunktionen in Organen oder verschiedenen Zelltypen sowie das Zusammenspiel derer mit Umweltfaktoren geeignet. Die Zucht dieser speziellen Mauslinien bedarf allerdings einer geeigneten Strategie, um die Produktion von Überschusstieren (sogenannten Surpuls Animals) auf ein Minimum zu reduzieren. Als Überschusstiere gelten jene Tiere, welche beispielsweise nicht den gewünschten Genotyp oder das angestrebte Geschlecht besitzen, wodurch deren Einsatz in einer Studie nicht möglich ist. Aus ethischen, praktischen, finanziellen und sogar rechtlichen (RL 2010/63/EU) Gründen ist jedoch die Minimierung der für wissenschaftliche Zwecke verwendeten Tiere anzustreben.

Milchevskaya et al. entwickelten den „BreedingCalculator“, eine Software zur Berechnung der für einen Versuch benötigten minimalen Tieranzahl. Unvermeidbare und zufällige Fluktuationen, welche für Abweichungen der Zuchtergebnisse von den Mendelschen Gesetzen verantwortlich sind, werden vom System eingerechnet. Weitere in die Software integrierte Parameter sind Fertilität und Wurfgröße. Die Daten zur Wurfgröße stammen aus einer Sammlung von Wurfdaten von acht verschiedenen Mausstämmen des Labortierzentrums der Universität Zürich. Als Grundlage zur Erfassung des Parameters der Fertilität bedienten sie sich Daten des Jackson Laboratory. Die BreedingCalculator Software enthält folgende zwei Funktionen zur Zuchtberechnung:

• Es gibt zum einen die singleGenotype Funktion, welche für Zuchten, bei denen die Nachkommen ein bestimmtes Target-Gen aufweisen sollen, vorgesehen ist.
• Zum anderen bietet die Software die multiGenotype Funktion, welche für den Erhalt verschiedener Genotypen oder Geschlechter innerhalb einer Zucht eingesetzt werden kann.

Laut Hersteller sorge der Algorithmus ihrer Software für ein besseren Outcome von Zuchten verglichen mit Vorgängermodellen und leiste somit einen wesentlichen Beitrag zur Verbesserung der Reproduzierbarkeit und Qualität der Forschung. Der BreedingCalculator ist als online Version frei verfügbar, steht aber auch auf der Plattform GitHub als Download zur Verfügung.

Quelle: https://www.nature.com/articles/s41684-023-01213-1