ИЛИ ЧТО ОБ ЭТОМ НЕОБХОДИМО ЗНАТЬ ЗАВОДЧИКАМ, А ТАК ЖЕ РУКОВОДИТЕЛЯМ НКП ОТЕЧЕСТВЕННЫХ ПОРОД И РУКОВОДСТВУ ОБЩЕСТВЕННЫМИ ОРГАНИЗАЦИЯМИ.
Статья Ю.А. Лакатош
17.07.2018.
Юлия Александровна мечтала создать
генетический паспорт для русалок
и потому очень интересовалась этой темой.
Данная статья-обращение была размещена
на ее странице в Фейсбуке.
Начать статью хочется с несколько банальной сентенции, что мы живем в современном мире, которому надо соответствовать. Хотя бы пытаться соответствовать. Особенно, если болеем за любимое дело и не хотим безвозвратно отставать от более передовых стран или передовых разработок в интересующей нас, собаководов и кинологов, отрасли.
Одна из таких современных разработок – это уже многим известное генетическое тестирование собак. Чаще всего с ним сталкиваются владельцы пород, где распространены какие-либо заболевания, которые передаются по наследству. С помощью несложной манипуляции, находясь дистанционно от генетической лаборатории, можно взять биоматериал своего животного, отправить его в лабораторию письмом и заказать исследования. Так же запросто можно провести тесты на наличие рецессивных окрасов в геноме собаки, уточнить саму формулу окраса, длины шерсти, а так же проверить на отцовство или родство, или на чистопородность. Если по заболеваниям и окрасам всем все уже более-менее понятно, много напечатано и написано, то о последней части стоит поговорить подробнее, поскольку принадлежность к определенной породе, отсутствие метизации, и сам генетический паспорт породы – это те области, где наша страна заметно отстает в накоплении и распространении в кинологическом мире необходимой информации о наших собаках и, главное, о наших национальных породах.
Итак, что такое генетический паспорт (или генетический профиль) породы, который в мире принято называть Breed ID? Сами генетики больше применяют термин: «идентификация породы», поскольку понятие «генетический паспорт» больше применялся к геному отдельных особей. При идентификации всей породы используется определенный набор маркеров, который позволяет однозначно идентифицировать животное как принадлежащее к данной породе. Этот набор, как правило, не несет другого утилитарного смысла с точки зрения заболеваний и т. д.
Все методы подобных исследований основаны на так называемом секвенировании. Секвенирование биополимеров (белков и нуклеиновых кислот — ДНК и РНК) — определение их аминокислотной или нуклеотидной последовательности (от лат. sequentum — последовательность).
Далее я цитирую ответ Маркова А.В. – ген. директора Центра ветеринарной генетики «ЗООГЕН» – на вопросы от руководителей НКП «Якутская лайка», которые первыми приступили к такой сложной тематике, как создание генетического профиля породы:
«Сейчас существует две системы: одна старая, утвердившая себя, используемая в большинстве лабораторий, в частности в тех случаях, когда мы говорим об установлении родства — генетическая идентификация животного внутри породы. Между породами её тоже можно применять, эта система уникально идентифицирует животное, но она не показывает именно генетическую уникальность породы. Блоки ДНК, по которым происходит идентификация внутри породы и установления родства, называются локусами, в данное время используется от 18 до 24 локусов одновременно, в сумме они уникально идентифицируют каждое животное. Эта система абсолютно идентичная такой же системе по человеку (не технически, а логически). Минус этой системы в том, что в отличие от человека у собак очень высокая степень инбридинга. Так или иначе внутри породы собаки очень близки друг другу, поэтому чем большее количество одновременно используемых локусов применяется, тем более надежно происходит идентификация собаки. В некоторых европейских и американских клубах идентификация входящей собаки (покупка, рождение щенков) происходит обязательно.
Когда же мы говорим об идентификации породы, эта система не работает, потому что все животные внутри породы будут отличаться по вышеназванным локусам.
В свое время была организована такая система как CanFam (это вторая система — примечание автора), которая использует современные методы, получившие распространение в последние 3 года. В случае использования SNP (single nucleotide polymorphism) — каждая хромосома каждой собаки секвенируется, и у нее выявляется определенная последовательность. Берется некий референс (обычно это ДНК последовательность боксера, первой секвенированной собаки) (вообще, понятие Референсные значения — это медицинский термин, употребляемый при проведении и оценки лабораторных исследований, который определяется как среднее значение определенного лабораторного показателя, которое было получено в результате массовых обследований — примечание автора) и относительно нее производится сравнение всех остальных животных. Все 39 (38+х) хромосом собак сравнивается в системе SNP по точкам (примерно десятки тысяч точек). Выглядит это как длинный ряд букв.
Это выглядит страшновато, не приспособлено для чтения человеком, и обрабатывает это компьютер, потому что просто для прокручивания SNP list-а понадобится немалое время. Каждые несколько строчек с набором букв — это часть (!) одной (!) хромосомы собаки с указанием ее породы. Размер гаплоидного генома одной собаки весит 2,4 Гб.
Буквы – это просто буквы, обозначающие один из миллиардов нуклеотидов в ДНК: так же как в книгах из букв собираются слова – из нуклеотидов состоят гены (за счет уникального сочетания букв/нуклеотидов формируются слова/гены).
Для каждой породы устанавливается своя последовательность букв, которая отличает ее от референса. Это такая огромная матрица, для каждой хромосомы прописывается несколько десятков тысяч букв, и, соответственно, для каждой породы. Таким образом, типируются все породы. Затем происходит идентификация породы или собаки.
Между двумя собаками есть определенные буквы, которые не отличаются, а есть не совпадающие буквы. По несовпадающим буквам определять породу нельзя, и сравнивать собак нельзя, потому что это вариации внутри одной породы. Берется достаточно большое количество собак – для того, чтобы исключить такие вариации. Далее выбираются именно те буквы, которые внутри одной породы идентичны. И дальше, уже исходя из этого, формируется матрица, характеризуя именно эту породу. И между породами эти буквы уже будут отличаться.»
Именно таким образом и создается матрица породы, по которой потом можно определить принадлежность собаки к этой породе. Только теперь все хромосомы каждой собаки не секвенируется, а используется специальный чип, разработанный компанией » Illumina», который значительно облегчает исследования. Данный чип представляет собой некоторый участок данной матрицы. Он позволяет проанализировать около 20 особей. Такие же чипы используются и для анализа на заболевания и на окрасы, просто используется другая комбинация точек (букв).
«Технически это довольно сложная процедура. К примеру, геном человека прочитали давно, прочитаны геном собаки, кошки и т.д. Огромное количество геномов прочитано, а толку с этого никакого. Потому что на самом деле обработать, интерпретировать весь геном практически невозможно. Геном живого существа содержит в среднем 4-5 млрд. букв, для наглядности: геном собаки содержит 2,4 млрд. букв — это 3-2 тысячи томов «Войны и мира». Для обработки генома, этого огромного массива информации, сгенерированного секвенатором, нужны большие вычислительные ресурсы, чтоб было понятно – это уровень больших серверных станций. Компания Illumina предоставляет свои ресурсы для обработки с использованием панели компании Mars и разработанных специальных чипов.
В настоящее время одна из используемых панелей – это Wisdom Panel, разработанная Mars Veterinary (Великобритания), и которую предлагает компания Illumina, производитель секвенаторов и наборов для секвенирования, так называемых чипов.
Для идентификации породы необходимо не менее 50, а лучше 300 собак этой породы».
Далее. «По поводу положения дел в России. У нас такие работы не проводятся. На самом деле геномных секвенаторов в Москве под сотню, в Санкт-Петербурге – около десяти, есть в Новосибирске. В силу дороговизны, они используются для фундаментальных научных целей и, во вторую очередь, для коммерческих целей, в частности, появилось много компаний, предлагающих генетические тесты человека, в основном – на генетическую предрасположенность к заболеваниям. Для животных ни одна компания не предоставляет возможность использования секвенаторов.
Можно использовать ресурсы Illumina для анализа на их платформе, можно приобрести микрочипы, то есть выделенное нами и подготовленное ДНК мы отправляем в эту компанию для анализа, они просчитывают ряд букв числом не менее 20 тысяч, что является достаточным для идентификации породы. Другой вопрос, что потом этот ряд необходимо сравнить с другими породами, для этого существует ресурс Броудеровского института, который, используя свои ресурсы, прогоняет нашу последовательность через известную базу с уже описанными породами (см. SNP-list выше).
https://www.broadinstitute.org/disease-r…/dog-snps-canfam-20)
Это, собственно говоря, и будет Breed ID. Эта база выдаст вам результат, что ваша порода похожа на, к примеру, аляскинского маламута на 40%, на самоеда на 50%, на боксера на 5%. Это нормально, порода никогда не может быть абсолютно уникальна. Она так или иначе по каким-то буквам будет совпадать.
При определении чистопородности собак, а эта услуга сейчас востребована, возникают вопросы, когда одна собака совпадает по последовательному ряду с породой на 90%, другая на 91%, что одна собака породистей другой. Это не так. Ответ один – это собаки одной породы, и все.
У вас задача совсем другая – вам необходимо получить картину, характерную для вашей породы. Вам нужно в итоге попасть в базу CanFam 2.0 Броудеровского института, однако обычный человек не сможет занести породу в базу».
Но такая работа по занесению генетического профиля в общую базу – вполне по силам таким крупным и мощным общественным организациям, как наша РКФ.
Резюмируя все выше написанное и выше процитированное могу сказать следующее. По моему искреннему убеждению, составление генетического паспорта породы — это совершенно необходимое мероприятие для страны, являющейся родоначальником своих, отечественных пород. Отмахиваться от подобной работы нельзя, поскольку это уже является нормой в прогрессивных кинологических странах и буксовать в этом вопросе уже неприлично. Кроме нас, никто не вправе составлять профили на наши породы, а если кто это и сделает, то абсолютно непонятно, какие особи и какого уровня будут для этого использованы. И чем раньше начнутся работы в этом направлении, тем лучше. Породы ведь видоизменяются со временем, происходит незаметные изменения и генотипа, и внешнего облика. Генетический паспорт, обновляемый раз в несколько десятков лет, позволит судить о появившихся мутациях, возможных болезнях и просто изменений в селекционируемых нами породах. Составление генетических профилей наших отечественных пород – это реальное хорошее дело на благо нашего собаководства. При наличии породной матрицы никто не скажет, что наша Московская сторожевая – это тип сенбернара, а ВЕО, например, тип НО. Поскольку индивидуальность будет выявлена и закреплена с научным обоснованием этого момента. Это будет хороший аргумент при признании не признанных ФЦИ пород, при введении «нулевочных» собак в разведение и других утилитарных применениях полученной информации. При наличии породной матрицы к породе совсем другое отношение в мире, пора бы уже это учитывать.
Если говорить о финансовых вложениях в подобное мероприятие, то частному лицу будет, конечно, дороговато, но для крупной организации – это не большие суммы. А уж найти от 50 до 300 собак в каждой породе, это, как мне кажется, по силам любому НКП.
Конкретнее о этапах работы, которые необходимо выполнить:
• Сбор биоматериала (Зооген) http://zoogen.org/rus/index.php/yourself-collection/buccal
• Выделение ДНК (Зооген)
• Анализ ДНК с получением последовательного ряда букв (Illumina) либо российская фирма с приобретением чипов Illumina
• Включение породы в базу CanFam 2.0 ( Broad Institute)
Спасибо Станиславу Городилову, НКП «Якутская лайка», Елене Раменской за предоставленную информацию.
Для читателей моей странички – ниже я приведу ссылки на использованные в статье материалы, пройдя по которым вы сможете ознакомиться со всем текстом интервью представителя лаборатории «ЗООГЕН». В тексте вы сможете подробнее узнать о типировании пород, о происхождении пород в свете исследований данного вопроса на молекулярном уровне, посмотреть интересные иллюстрации к теме, а так же о том, какие проценты выявят метиса по генетическому тестированию, даже если внешне собака будет казаться породной.))) А так же много другой полезной и интересной информации. Желаю приятного и познавательного чтения!!!
В обсуждении высказывайте свои мнения по данной теме. Хотелось бы услышать опыт о подобных исследованиях, которые уже имеются по многим породам в других странах, есть ли от них реальная польза, с примерами и т.д. Есть ли какой негативный опыт? Так же хотелось бы услышать деятелей НКП отечественных пород, что они думают по данному вопросу и что уже делают или не делают, но планируют. Давайте обсуждать.