Dirigido por Christiaan Henkel en BIOVIT (NMBU), SALMOCODE (Mapa del Salmón de Órganos y Células para el Desarrollo Óptimo de Embriones) es una colaboración de tres años entre NMBU, Nofima, UiT, Aqua Kompetanse y NCE Aquaculture, con socios industriales Benchmark Genetics y MOWI, financiada por el Fondo Noruego de Investigación de Productos del Mar (FHF). La iniciativa utiliza la transcriptómica unicelular para investigar la vulnerabilidad del salmón del Atlántico en desarrollo a las condiciones ambientales.
La industria acuícola noruega produce más de 1,6 millones de toneladas de salmón al año, más de la mitad de la producción mundial. Este nivel de producción exige peces de crecimiento rápido, lo que se ha conseguido tanto fijando la tasa de crecimiento en la cría selectiva como aplicando altas temperaturas de cría durante las primeras etapas de la vida.
Sin embargo, más de 90 millones de salmones al año se pierden antes de alcanzar el tamaño de sacrificio, lo que compromete la sostenibilidad económica, ética y medioambiental. Las pérdidas se producen por diversas razones, pero en gran parte pueden atribuirse a deficiencias en la salud de los órganos, incluidos el corazón, los riñones y las branquias, pero también el sistema inmunitario, la piel y el esqueleto.
Sobre el proyecto
SALMOCODE aborda los problemas del desarrollo anormal de órganos detectando su aparición lo antes posible, utilizando tecnología punta y conceptos de la genómica y la biología del desarrollo. Estos diagnósticos servirán para formular mejores prácticas basadas en pruebas para prevenir la aparición de estas anomalías.
En este proyecto, se explora la hipótesis general de que las condiciones de producción durante las etapas de desarrollo embrionario y larvario pueden tener un impacto negativo en el desarrollo de los órganos y, por tanto, en la salud futura del corazón, los riñones y las branquias. En muchos animales, incluidos los salmónidos, los órganos continúan desarrollándose y adaptándose durante la vida.
La fase inicial del desarrollo de los órganos, aproximadamente entre la gastrulación y el nacimiento o eclosión, se conoce como organogénesis. Este complejo proceso consiste en que las células madre pluripotentes se someten a sucesivas rondas de diferenciación, dando lugar finalmente a numerosos tipos celulares especializados, que se combinan para formar órganos funcionales.
Programas genéticos
Al mismo tiempo, este periodo ofrece cierto nivel de flexibilidad, que permite al desarrollo compensar pequeñas perturbaciones y preparar al animal para su futuro. La temperatura ambiental, por ejemplo, puede tener un gran impacto en la velocidad de desarrollo, pero también inducir mortalidad y defectos de organogénesis.
Las compensaciones entre el programa genético y la plasticidad fenotípica son las que determinan en última instancia la salud animal. SALMOCODE se propone documentar esta interacción en el salmón del Atlántico a nivel genético, celular, orgánico y ambiental.
Por ello, se recopilará información de la industria a través de una encuesta y un taller (dirigido por NCE Aquaculture), y de la literatura científica para desarrollar una visión general de los conocimientos actuales sobre las condiciones ambientales tempranas de producción y el rendimiento y la robustez posteriores.
Junto con UiT, NMBU y Aqua Kompetanse, se crían salmones del Atlántico en una serie de condiciones desde la fecundación hasta el agotamiento del saco vitelino (inicio de la alimentación), cada una de las cuales corresponde a una hipótesis específica sobre la influencia del medio ambiente en el embrión.
Embriones y larvas en desarrollo
Además de los ensayos en fases tempranas de la vida, realizaremos ensayos a más largo plazo para documentar la robustez de los peces cultivados con protocolos optimizados. Nuestra hipótesis es que las diferencias en el desarrollo de los órganos se deben al desarrollo asíncrono de los linajes celulares. En la NMBU esto se comprobará construyendo un mapa completo del desarrollo temprano del salmón utilizando scRNA-seq. Este método genera un perfil de expresión génica de profundidad moderada para miles de células individuales del embrión.
La agrupación computacional de estos estados transcriptómicos da lugar a grupos de tipos celulares distintos. Algunas células seguirán una «trayectoria» entre estos grupos, lo que implica un desarrollo activo desde una célula madre o progenitora hasta un estado más diferenciado. El perfil scRNA-seq de las células del embrión y las larvas permite trazar un mapa completo del compromiso del destino desde la blástula hasta los órganos y tejidos especializados.
Junto con la NMBU, «evaluaremos las consecuencias de las diferentes condiciones de producción sobre la robustez de los peces, expondremos a los salmones a varios factores de estrés relevantes para la cría. Las pruebas de estrés se llevarán a cabo en dos periodos: alevines (antes de la primera alimentación) y esguines (después de la transferencia al agua de mar). Estos periodos se seleccionaron para determinar la precocidad con la que podemos detectar diferencias en la robustez de los peces criados en diferentes condiciones de producción, y si el entorno de cría temprano puede moldear las respuestas de los peces a los factores de estrés más adelante en su vida», detallaron los investigadores.
Por último, «analizaremos colectivamente los conocimientos existentes y los resultados de los proyectos (de desarrollo y funcionales) para comprender la aparición y los efectos del desarrollo subóptimo de órganos. Utilizaremos estos nuevos conocimientos para diseñar condiciones de producción que proporcionen al salmón del Atlántico un buen comienzo en la vida, y las comunicaremos a la industria», culminaron los expertos.
