Геномика и здоровье свиней

Революция в геномике была обусловлена так называемым «прорывом» в вычислительной технике, о котором упоминалось в недавней статье «Что мы понимаем под революцией в геномике?». Принципы геномной селекции таковы:

• Посредством «генных чипов» производится анализ ДНК животных на предмет выявления различий в их генном коде, называемых однонуклеотидными полиморфизмами (SNP, от англ. Single Nucleotide Polymorphisms)..
• SNP связывают определенные участки ДНК с различиями в определенных фенотипических проявлениях в определенной популяции.

Одна из самых больших перспектив геномной селекции заключается в идентификации определенных генов или генных областей, имеющих прямое отношение к здоровью свиней, и помощь в селекции устойчивого к болезням, выносливого поголовья. В настоящее время несколько научных программ и научных сообществ ведут исследования в этой области, а в научной литературе происходит накапливание данных по этой проблематике.

Рисунок 2. Геномная идентификация SNP параметров здоровья (Источник: Prof. C. Haley – Roslin Institute, Edinburgh)

Например, в числе ключевых материалов прошедшего в этом году авторитетного международного съезда по геномике в растение- и животноводстве (PAG = International Plant and Animal Genomics) были:

• Исследователи из США идентифицировали 3 маркера, устойчиво ассоциированных с изменениями в легких, вызванными плевропневмонией и/или энзоотической пневмонией. Есть надежда, что это позволит детектировать и исходную геномную последовательность, отвечающую за повышенную устойчивость к респираторному заболеванию.
• Доклад китайских ученых о механизмах различия в протекании заболевания у животных породы Ландрас (подверженной заболеванию) и «местной», китайской, породы Тончен (Tongchen), устойчивой к заражению РРССВ. У Тончена наблюдалась отличная от Ландраса экспрессия гена CD169, зараженного вирусом РРСС. В материалах некоторых исследований указывалось на то, что рецептор CD169 улучшает презентацию антигена Т-лимфоцитам.
• Научно-исследовательскими группами США и Канады был создан Консорциум по РРСС (PRRS Host Genetics Consortium (PHGC)), задачей которого является исследование роли генетики в повышении устойчивости к вирусу РРСС. В результате последних исследований поросят на доращивании, на 4 хромосоме (SSC4) свиньи была идентифицирована геномная область, влияющая на вирусную нагрузку и ростовую ответную реакцию на стимуляцию вирусом. Дальнейший анализ и расшифровка последовательности области SSC4 должны выявить маркеры, по которым можно будет отличать свиней РРСС-устойчивых/быстрорастущих от РРСС-подверженных/плохорастущих.
• Дальнейшие научные исследования Консорциума по РРСС (PHGC) посвящены транскриптомальному анализу свиней индуцированных вирусом РРСС. Чтобы гены синтезировали белки, ДНК транскрибирована в матричной РНК (мРНК). Термин «транскриптом» охватывает все мРНК, использующиеся при синтезе белка. Это исследование создаст предпосылки для расшифровки генного механизма ответа организма хозяина на вирусную инфекцию в целом и на инфекцию вирусом РРСС в частности.
• Доклад ученых Университета штата Айова об изучении генома, в процессе которого было обнаружено много разным образом экспрессирующих генов свиней, одни из которых относились к персистентно-, а другие – к слабовыделяющим бактерии сальмонеллы (Salmonella). Они пришли к заключению, что количественные отличия в уровнях IFN-γ объясняют экспрессию большинства протестированных генов и что регулон IFN-γ является источником генов, чьи уровни экспрессии на 2 день после инокуляции позволяют предсказывать вирусовыделительство. Такие гены могут расцениваться как возможные контрольные образцы в тест-системах, прогнозирующих вирусовыдлительство у свиней.
• Китайские ученые изучали иммунные ответы поросят по 18 гематологическим, семи лимфоцитарным и трем цитокиновым признакам, используя вакцину двух генотипов чумы свиней. Ими были идентифицированы 12 важных SNP, коррелирующих с иммунными ответами, что может стать предпосылкой для дальнейшей идентификации начальных мутаций, лежащих в основе иммунного ответа в целом.
• Доклад исследователей из Небраски о гибридных линиях, которые были заражены ЦВС-2b в процессе эксперимента по идентификации основных генетических вариаций, влияющих на важные индикаторы течения болезни и иммунного ответа на ЦВС-ассоциированные заболевания. В течение 28 дней производились замеры привеса, вирусной нагрузки и уровня специфичных антител. Предварительные результаты свидетельствуют о том, что иммунный ответ хозяина на ЦВС-2b менялся по величине и продолжительности. Основные кластеры SNP, влияющие на вирусную нагрузку, были локализованы на множестве хромосом, включая SSC6, SSC7 и SSC12. Область, расположенная на SSC7, также влияла на привес в течение периода индуцирования. Расположением в этой области генного кластера антигена лейкоцита свиней-кл.II могут быть объяснены многие из наблюденных фенотипических вариаций.

Рисунок 3. ЦВС-ассоциированные болезни – ключевая цель геномной селекции (Источник: J. Mackinnon)

В дополнение к вышеупомянутым исследованиям, идет работа по изучению генов/SNP, связанных с другими основными болезнями, например, ящур, АЧС и свиной грипп. Как бы то ни было, селекция по признаку здоровья потребует использования множества маркеров и доступа к обширным базам данных, содержащим сведения о ДНК и подробное описание фенотипических характеристик большого количества племенных животных, что поможет идентифицировать ассоциацию между SNP и параметрами здоровья. Следующая статья серии, «Когда ждать отдачи от геномики?», рассмотрит это более подробно.