Lactation performance and milk composition studies in transgenic goats expressing recombinant proteins in the milk

Milk expression of recombinant proteins of pharmaceutical value in transgenic dairy animals is an emerging solution for molecules that cannot be made efficiently using the standard bioreactor platform. However, the expression of large quantities of recombinant proteins in the mammary gland can result in phenotypes with compromised lactation physiology. These negative consequences have been vaguely described in the literature and, in most cases; they have not been studied in depth with view to understanding the mechanisms of mammary disruption by transgene expression. Therefore, using a transgenic herd of goats expressing recombinant human butyrylcholinesterase, the main goals of this research were to: a) study the lactation performance and basic milk parameters; b) assess milk composition; c) explore the integrity of epithelial tight junctions, endoplasmic reticulum stress and accelerated cell death; d) investigate delayed lactogenesis; and e) assess the effects of "compensatory treatments" on transgenic lactation performance. Our findings showed that transgenic lactations were characterized by a slow/delayed start of milk production, a relatively normal milk volume at peak and a premature shutdown of milk production compared to controls. These compromised productivities were associated with a disrupted lipid secretion at the level of the secretory epithelium, and a dramatic raise in the presence of phagocytes in milk that was not associated with mammary infection. Milk composition studies indicated that transgenic goats produce lower quantities of caseins and short chain fatty acids. Through determination of serum album presence and Na:K ratio in milk we established the development of permeable tight junctions as an apparent mechanism of lactation disruption in the transgenic animals. Delayed expression of α-lactalbumin was proposed as a major determinant of the delayed lactogenesis observed in the traL'expression des protéines recombinantes de valeur pharmaceutique dans la glande mammaire des animaux transgéniques est une solution émergeante pour les molécules qui ne peuvent pas être produites efficacement par les bioréacteurs standards. Toutefois, l'expression de grandes quantités de protéines recombinantes dans la glande mammaire peut entraîner des phénotypes avec une physiologie de la lactation compromise. Ces conséquences négatives ont été vaguement décrites dans la littérature et, dans la plupart des cas ; elles n'ont pas été étudiées en profondeur pour comprendre les mécanismes qui perturbent la glande mammaire suite à l'expression des transgènes. Par conséquent, en utilisant un troupeau de chèvres transgéniques qui expriment la forme recombinée de la butyrylcholinesterase humaine, les principaux objectifs de cette recherche étaient: a) d'étudier la performance de la production laitière et les paramètres de base du lait; b) d'évaluer la composition du lait; c) d'explorer l'intégrité des jonctions serrés épithéliales, le stress du réticulum endoplasmique (RE) et la mort cellulaire accélérée; d) d'enquêter sur la lactogénèse retardée; et e) d'évaluer les effets des "traitements compensatoires" sur la performance de la production laitière des chèvres transgéniques. Nos résultats ont démontré que les lactations transgéniques étaient caractérisées par un départ lent/retardé de la production laitière, un volume de lait relativement normal au pic de la production et un arrêt prématuré de la production laitière par rapport aux contrôles. Ces productivités compromises étaient associées à une perturbation de la sécrétion des lipides au niveau de l'épithélium sécrétoire et une augmentation dramatique des phagocytes dans le lait qui n'était pas associée à une infection mammaire. Les études sur la composition du lait ont indiqué