Генетическое тестирование и консультации для...

Генетическое тестирование и консультации для

практикующих ветеринарных врачей

Джеральд С. Белл, ДВН Школа Ветеринарной Медицины Тафтс Каммингс Н. Грэфтон, Массачусетс,США

Типы скрещивания

Инбридинг: близкородственное скрещивание

Линейное скрещивание (лайнбридинг): мягкая форма инбридинга; приводит к концентрированию генов определенного предка

Аутбридинг: скрещивание животных, находящихся в более отдаленном родстве, чем в среднем в популяции

Кроссбридинг: скрещивание двух разных пород

Линейное скрещивание (лайнбридинг), эффекты

Повышает гомозиготность Не вводит новых дефектных генов

Выявляет дефектные гены за счет повышения гомозиготности

Способствует предсказуемости и воспроизводимости результатов скрещивания

Аутбридинг, эффекты Повышает гетерозиготность

Способствует внесению новых генов

Увеличивая гетерозиготность, в какой-то мере предупреждает развитие наследственных болезней, обусловленных рецессивными генами

Не элиминирует рецессивные гены

Способствует повышению генетического разнообразия в пометах

Коэффициент инбридинга (коэффициент Райта)

Относительное содержание всех вариабельных пар генов, по которым может возникнуть гомозиготность в случае наследования только одного из парных генов от предков, общих для самки и самца

Вероятность того, что особь будет гомозиготной по данному гену, полученному от общего для самки и самца предка

Коэффициент родства

Мера вероятного генетического сходства особи с определенным ее предком

Вероятный процент генов, общих у особи и ее предка и унаследованных от более отдаленных предков

0 1 2 3 <- Поколения --<<<<< AmCH Sutherland Gallant AmCH Loch Adair Foxfire AmCH Sutherland Lass of Shambray AmCH Braxfield Andrew of Aberdeen AmCanCH Forecast Trade Winds AmCH Afternod Ember VI AmCH Afternod Ember V Laurel Hill Braxfield Bilye AmCH Sutherland MacDuff AmCH Kendelee Pendragon AmCH Afternod Nighean Kendelee AmCH Halcyon Belle-Amie AmCH Sutherland Gallant AmCH Loch Adair Firefly AmCH Sutherland Lass of Shambray

Bilye

Andrew

Belle

Foxfire

Firefly

Ember

Pendragon

T

EPM

Lass

Gallant

MacDuff

N

S FidemacAS

HAmber

Callant

C

Drambuie

K

K

P Diana

WD

A

PL

X

JW

C

M

Вязка двоюродных

брата и сестры

Коэффициент инбридинга = 6,25%

Коэффициент родства G и H = 25%

A

B

XED

C

X

A

B

D

F

F

H

GH

G

H

G

Анализ родословной собаки Laurel Hill Braxfield Bilye

№ поколения Коэффициент инбридинга 4 7.81% 5 13.34% 6 18.19% 7 22.78% 8 24.01%10 28.63%12 30.81%

Анализ родословной той же собаки.

Коэффициент инбридинга = 28,63Линейные предки Кэф.родства 1-е поколение Число раз

Afternod Drambuie 32.09% 6 33Afternod Callant 26.54% 5 13Sutherland Gallant 25.49% 3 2Sutherland MacDuff 25.07% 3 3Sutherland Lass of Shambray 25.05% 3 2Afternod Sue 23.78% 7 45Loch Adair Diana of Redchico17.63% 5 12Afternod Buchanan 17.34% 7 35Afternod Hickory 14.67% 6 24Peter of Crombie 12.76% 11 3,887Heather Grouse 10.45% 16 1,129,656

Если вы хотите воспроизвести

признаки аутбредного предка,

то следует подобрать для

вязки партнеров, генетическое

происхождение которых сходно

с таковым у родителей предка

БультерьерКоэффициент инбридинга

на протяжении трех десятилетий

(Собаки с 5+ потомками )

Период Средний коэффициент 10 поколений

1990-1999 19.01% +/- 6.23

1980-1989 21.54% +/- 5.69

1970-1979 23.11% +/- 6.04

Генетическое разнообразие

От заводчиков зависит

генетическое

разнообразие

разводимых ими

животных

Некоторые заводчики, стремящиеся к генетическому разнообразию с охватом всех

признаков породы, предлагают скрещивать только тех

животных, которые имеют минимальную степень родства

Селекция, а не тип скрещивания, ведет к снижению разнообразия

Сравнение аутбридинга и линейного скрещивания на примере 4 собак

ABAB

ABAB

Поколение потомков:

Генные частоты:

50% A и 50% B

AAAA

BBBB

Поколение потомков:

Генные частоты:

50% A и 50% B

AA x AA BB x BB

Собака 1 Собака 2 Собака 3 Собака 4

Поколение родителей:

Генные часоты:

50% A и 50% B

AA x BB AA x BB

Собака 1 Собака 2 Собака 3 Собака 4

Поколение родителей:

Генные частоты:

50% A и 50% B

Теоретическое скрещивание, дающее 4 потомков

x

=

A B

C D

Кобель Дама

Синдром популярного

кобеля

Синдром популярного кобеля

Чрезмерное использование одного производителя, как правило, вызывает:

Снижение генетического разнообразия

(эффект узкого горлышка бутылки)

Распространение дефектных генов

(эффект основателя)

Синдром популярного кобеля

Чрезмерное использование одних и тех же производителей исключает

или снижает вклад других качественных кобелей, тем самым

сокращая разнообразие генов в породе

Генетическое

разнообразие

=

Разнообразие тактики

заводчиков

Генетическое разнообразие породы поддерживается тем,

что заводчики, по-разному представляя себе, какой должна быть идеальная

собака, соответственно по-разному подходят к отбору

производителей

Распространенные генетические дефекты

Злокачественные новообразования

Первая по частоте причина смерти собак, обусловленной болезнями

Наследственная предрасположенность

к раку опосредуется:

Генами-супрессорами опухолей

Онкогенами

Примеры: waf-1, PTEN, p53, c-kit

Прогрессирующая атрофия сетчатки (ПАС)

Представлена совокупность наследственных дегенеративных патологий сетчатки Самая распространенная форма ПАС – прогрессирующая дегенерация палочек и колбочек, результат одиночной мутации у предков большинства пород Практически все ПАС считаются аутосомными рецессивными заболеваниями, за исключением:

Доминантной ПАС (бульмастиффы и мастиффы) ПАС, сцепленной с Х-хромосомой (самоедские и сибирские хаски)

Идиопатическая эпилепсия собак

Группа заболеваний, сопровождающихся судорожными припадками

Ответственный за заболевания ген пока не установлен, но анализ родословных подтверждает участие определенного рецессивного главного гена у ирландского волкодава и венгерской короткошерстной легавой

Бельгийский тервюрен: 77% наследственной предрасположенности определяется вкладом одного главного гена

Дисплазия тазобедренного сустава у собак

Гипотиреоз собак

Врожденный аутоиммунный тиреоидит

У 9,84% всех собак выявляются аутоиммунные антитела

Возрастной диапазон проявления болезни – 2–4 года с пиком в возрасте 4 лет

После разрушения щитовидной железы уровень аутоиммунных антител к ее ткани снижается, и собаки переходят в конечную стадию гипотиреоза

Наследственные пороки сердца

Атопические/Аллергические

болезни кожи

Вывих коленной чашечки

Дисплазия локтевого сустава

Болезнь Виллебранда (ангиогемофилия)

Наследственное нарушение свертывания крови

Выделяют три типа – все аутосомно-рецессивные

Тип I – (слабая степень) бернский зенненхунд, доберман пинчер, немецкий пинчер, кэрри-блю-терьер, манчестерский терьер, папильон, пемброк-вельш-корги, пудель и многие другие породы

Тип II – (тяжелая степень) немецкий короткошерстный и жесткошерстный пойнтеры

Тип III – (тяжелая степень) скотчтерьер, шотландская овчарка

Чувствительность

к лекарствам/ивермектину

Мутации в гене MDR1 (резистентность ко многим препаратам)

Нефротоксический эффект вызывают: Ивермектин, лоперамид, винкристин и другие препараты

Аутосомный рецессивный ген

Генетический тест проводится в Университете шт.Вашингтон

Генетический анализ

Оценка тазобедренных и коленных суставов

Анализ поведения

Коагуляционные тесты

Выявление возможной злокачественной опухоли

Анализ на наличие камней в мочевом пузыре

Генетическое тестирование собак – компаньонов и

производителей

Простое (один ген) наследование Проще контролировать при селекции

Полигенное наследование Труднее контролировать при селекции

Формы наследования

Анализ генотипа:

Прямое определение генов Тесты, основанные на сцеплении

Анализ фенотипа: Исследование тазобедренного сустава, определение аутоиммунных антител к щитовидной железе, проверка слуха, ультразвуковое исследование, особенности поведения, биопсия …

Анализ рецессивного заболевания с помощью полимеразной цепной реакции

(ПЦР)Нормальный фенотип

Дефектный фенотип

Нормальный ген

Дефектный ген

Правильное использование генетических тестов

Если всех носителей, выявленных с помощью генетических тестов, исключать из разведения, это существенно ограничит генофонд

Не следует решать вопрос об использовании животного в разведении, основываясь на результатах тестирования одного гена

Правильное использование генетических тестов

В случае выявления дефектного гена у

качественного животного скрещивайте его с

нормальными партнерами и затем

заменяйте родителя–носителя

качественным нормальным потомством

Заводчики собак – хранители чистоты породы

и ее генофонда

Главное – не навреди

Нужно рекомендовать заводчикам использовать генетические тесты в интересах сохранения породы

Генетические тестыПрямое генетическое тестирование

Определение генотипа

Нужно только для прогнозирования результатов скрещивания и принятия решения при отборе производителей

Фенотипическое тестирование; анализ сцепления; либо без проведения тестов на носительство

Результаты тестирования, выявление носительства и сведения о врожденных дефектах у родственников – очень важны

Наша роль в проведении

генетических регистраций

«Пока мы будем держать проблемы в «секрете» мы

не сможем их решить»

Необходимо информировать заводчиков

о проблемах, возникших в потомстве их собак

ИНФОРМАЦИОННЫЙ ЦЕНТР ЗДОРОВЬЯ СОБАК (CHIC)

Животные могут получить сертификат CHIC на основании прохождения требуемых генетических тестов, НЕЗАВИСИМО от их результатов Чем больше появляется тестов на различные наследственные болезни, тем выше вероятность того, что у каждого животного будут обнаружены какие-то дефектные гены

Создан не для регистрации нормального здоровья

А для предупреждения о нездоровье

Генетические консультации и тактика в случаях

генетических болезней

«Просто больше не

вяжите их

друг с другом»

«Вяжите с неродственным

производителем – и тогда,

вероятно,

Вы больше не столкнетесь с

этой проблемой»

«Кастрируйте своих собак и начните работу с другими»

Заводчики всегда спрашивают, что нужно

сделать, чтобы сохранить их линии

Цели разведения Основная цель: сохранить и улучшить качество породы

Второстепенная цель: контролировать появление генетических болезней

Не воспроизводить больных животных

Снижать частоту (носительство) дефектных генов

Контролирование рецессивных генов

С проведением тестов на носительство: Скрещивайте носителей с генетически нормальными животными

Заменяйте носителей их генетически нормальным потомством

Ведите селекцию против носителей

Без тестов на носительство:

Скрещивайте особей высокого риска с особями низкого риска

Заменяйте особей высокого риска их потомством, имеющим низкий риск

Повторите процесс в следующем поколении

АНАЛИЗ ОТНОСИТЕЛЬНОГО / РЕКУРРЕНТНОГО РИСКА

Анализ относительного риска по родословной

Требует подтверждения рецессивного типа наследования

Нуждается в открытой регистрационной базе здоровья

Необходима открытость между заводчиками и владельцами в отношении диагностики

Надписи

Больной

Носитель

Неизвестно

?

1.0

.5

.5

.25

.25

.125

.125 .063

Риск заболевания = 0.78%

Риск носительства = 17.97%

1.0

Контролирование

доминантных генов

Заменяйте больного животного его здоровыми сибсами (животными из того же помета), родителем или ранее полученным потомством

Идеально было бы вообще не вязать животных с доминантных дефектным геном, чтобы не производить новых больных

Managing Dominant Genes

Больной

Нормальный

Контролирование

Х-сцепленных генов

Следуйте тем же рекомендациям «скрещивать и заменять», что и для аутосомных рецессивных генов, но учтите:

Использование здорового производителя всегда приводит к потере дефектного гена

Здоровый БольнойСамец Самка

Неонатальная гибельСамка облигатный носитель

Контролирование полигенных заболеваний

Дисплазия тазобедренного сустава

у собак

Полигенные заболевания характеризуются

пороговыми признаками

Животное оказывается больным только в том случае, если у него имеется ряд

дефектных генов и их совместное действие превышает пороговый эффект

X

7x

3

3+1 4+2 5+1

= = =

4

X

6

X

6

2x

3

2+3 1+1 0+1

= = =

2 15

X

Пороговые признаки

Для полигенных заболеваний

Попытайтесь разбить

фенотип на отдельные

компоненты, которые могут

достаточно полно отражать

эффект отдельных генов

Диагностика дисплазии тазобедренного сустава у собак

Клинические признаки Пальпация с проведением анестезии или без нее Рентгенологическая картина Рентгенологическое определение растяжения/избыточной подвижности сустава

X X X X X

?

Передача признака потомству

Каждый заводчик должен оценивать своих производителей и степень достигнутого

прогресса

Заменяйте носителей здоровым потомством

С каждым поколением снижайте частоту (риск) носительства

Программа здорового разведения

Не увеличивайте постоянно число носителей Разведение должно быть направлено на производство качественных, генетически нормальных животных