Чад Бирман, Доктор наук, генетик, Genesus Inc.
Проблемы, связанные с болезнями свиней в отрасли свиноводства, продолжают снижать объемы выпуска продукции и потенциал уровня прибыльности (VanderWaal and Deen, 2018). Лекарственные препараты стоят дорого, а вакцины эффективны не в полном объеме. Более того, существующие патогены могут трансформироваться в новые варианты, и существует постоянный риск появления новых возбудителей инфекционных заболеваний (Fournie et al., 2015). Присутствует высокая вероятность того, что при появлении новых или мутировавших возбудителей инфекционных заболеваний, также потребуются новые или дополнительные формы лечения или вакцины. В этом случае было бы очень хорошо, если бы свиньи обладали более высокой сопротивляемостью перед обозначенными выше проблемами. Более высокая сопротивляемость ограничит первоначальное воздействие болезни или позволит быстрее вылечиться от инфекции, вызванной этим заболеванием, уменьшив затраты на дорогостоящие препараты и, таким образом, будет способствовать сохранению уровня производства. По оценкам Кнап и Доешл-Уилсон (2020) для таких стран, как Канада и Соединенные Штаты, а также для целого ряда европейских стран, затраты, связанные только с лечением ассоциирующихся с РРСС болезней свиней, более чем в четыре раза выше расчетной экономической стоимости, ежегодно реализуемой на одну свинью в результате генетического улучшения. Экономическое воздействие болезни велико, поэтому внедрение признаков устойчивости свиней к болезням в программы племенной работы будет способствовать повышению рентабельности производств.
Признаки устойчивости к болезням являются фенотипами “золотого стандарта”, которые отражают воздействие болезни (Putz et al., 2019, Cheng et al., 2020). Эти признаки измеряются в условиях неблагоприятной среды при контрольном заражении и обычно включают масштабы оказываемого лечения, привесы в этот период, оценку состояния здоровья и смертность (если животное погибло вследствие заражения). Индикаторные признаки предоставляют информацию о формах устойчивости к болезням, но измеряются в условиях высокого статуса здоровья поголовья или чистой, незатронутой болезнями среды. Чтобы индикаторный признак был полезен в программе племенной работы, он должен поддаваться количественной оценке с высокой точностью измерения и иметь достаточные различия между животными. Индикаторные признаки также должны иметь устойчивую взаимосвязь с одним или несколькими признаками устойчивости к болезням. Измерение индикаторных признаков на уровне отдельных свиней дает необходимую базовую информацию для разработки стратегии генетического отбора для повышения устойчивости к болезням.
Одной из проблем при измерении устойчивости к болезням является получение фенотипов устойчивости у животных, которые должны сохранять высокий статус здоровья. Одним из вариантов достижения этой цели является постоянное измерение и сопоставление фенотипов устойчивости в условиях неблагоприятной с точки зрения здоровья поголовья среды со здоровьем у близких родственников кандидатов для отбора. Такой подход требует высоких затрат и при этом несет с собой потенциальную угрозу как с точки зрения соблюдения законов о гуманном обращении с животными, так и риска передачи болезни на другие объекты. Альтернативный подход состоит в том, чтобы определить индикаторы устойчивости, которые сами по себе являются характеристиками, которые, как известно, точно предсказывают результаты, связанные с характеристиками устойчивости к болезням в условиях неблагоприятной среды. Главное условие при таком подходе – фундаментальное исследование, которое изначально необходимо для выявления связи между индикатором и фенотипами устойчивости. Уже ведется определенная подготовительная работа в этом направлении и сообщается о некоторых многообещающих результатах.
Иммунные анализы могут предсказать клинический исход или влияние лечения на общее состояние здоровья в условиях контрольного заражения. Эти анализы измеряют количество или функционирование лейкоцитов (белых кровяных телец), которые являются клетками иммунной системы, ответственными за защиту от инфекции и патогенов. Образцы цельной крови собираются в рутинном порядке и легко доступны, что дает возможность выделить лейкоциты и объективно измерить их активность. Одним из таких видов активности является фагоцитоз, который представляет собой метод поглощения и переваривания чужеродных клеток клеткой хозяина. Это фундаментальный процесс иммунной системы организма и основной метод, применяемый клетками для выявления и уничтожения чужеродных клеток-захватчиков. Анализ фагоцитоза измеряет, насколько эффективно иммунные клетки выполняют этот процесс (Hampton and Winterbourn, 1999). Анализируя результаты этого анализа, оценки наследуемости и генетических корреляций позволят определить, достаточно ли сильны связи, чтобы эти индикаторы могли быть полезными при прогнозировании устойчивости к болезням в целях генетического улучшения.
Чтобы охарактеризовать другой процесс иммунной системы, необходимо сосредоточиться на интенсивности реакции лейкоцитов на чужеродные раздражители. Анализ стимуляции крови измеряет пролиферацию клеток, то есть, насколько быстро белые кровяные тельца собираются для борьбы с посторонним веществом. Джеон и его научная группа (2021) недавно провели такую оценку и обнаружили, что эти измерения наследуются (0.22–0.33 при измерении через 72 часа после стимуляции), а также имеют благоприятную генетическую корреляцию с признаками устойчивости свиней к болезням. Генетические корреляции находились в диапазоне от -0.40 до -0.60 для уровня смертности на этапе откорма, от 0.10 до 0.30 для уровня среднесуточных привесов на стадии откорма, от -0.20 до -0.50 для лечения на этапе доращивания и от -0.30 до -0.60 для смертности поросят на этапе доращивания. Обобщенные результаты по уровням наследуемости и генетические связи приведены в таблице 2.
Обладая пониманием этих благоприятных генетических корреляций, мы получаем реальную возможность использовать признаки устойчивости к болезням путем измерения их индикаторных признаков. Кроме того, эти показатели можно измерить на здоровых животных в нормальных производственных условиях. Genesus посвятил более десяти лет изучению и улучшению генетики, в основе которой находится здоровье поголовья свиней. Интеграция этих измерений от кандидатов для отбора на уровне племенных ферм в программу геномной селекции Genesus позволит нам отбирать свиней с высокими генетическими качествами в отношении устойчивости к болезням. Более высокая устойчивость означает снижение производственных затрат, повышение производительности, повышение сохранности поголовья и, в конечном итоге, повышение рентабельности производств для клиентов Genesus
Ссылки
Cheng J., Putz A.M., Harding J.C.S., Dyck M.K., Fortin F., Plastow G.S., PigGen Canada, Dekkers J.C.M. 2020. Genetic analysis of disease resilience in wean-to-finish pigs from a natural disease challenge model. Journal of Animal Science. 98(8) 1-14.
Fournié G., Kearsley-Fleet L., Otte J. 2015. Spatiotemporal trends in the discovery of new swine infectious agents. Veterinary Research 46, 114.
Hampton M. B., & Winterbourn C. C. 1999. Methods for quantifying phagocytosis and bacterial killing by human neutrophils. Journal of Immunological Methods, 232(1-2), 15–22.
Jeon R.L., Gilbert C., Cheng J., Putz A.M., Dyck M.K., Plastow G.S., Fortin F., Dekkers J.C.M., Harding J.C.S. 2021. Proliferation of peripheral blood mononuclear cells from healthy piglets after mitogen stimulation as indicators of disease resilience. Journal of Animal Science. https://doi.org/10.1093/jas/skab084
Knap, P.W., Doeschl-Wilson, A. 2020. Why breed disease-resilient livestock, and how? Genet Sel Evol 52, 60.
Putz AM, Harding JCS, Dyck MK, Fortin F, Plastow GS, Dekkers JCM and PigGen Canada (2019. Novel Resilience Phenotypes Using Feed Intake Data From a Natural Disease Challenge Model in Wean-to-Finish Pigs. Frontiers in Genetics. 9:660 1-14.
VanderWaal K. and Deen J. 2018. Global trends in infectious diseases of swine. Proceedings of the National Academy of Sciences. 115(45) 11495-500.
Проблемы, связанные с болезнями свиней в отрасли свиноводства, продолжают снижать объемы выпуска продукции и потенциал уровня прибыльности (VanderWaal and Deen, 2018). Лекарственные препараты стоят дорого, а вакцины эффективны не в полном объеме. Более того, существующие патогены могут трансформироваться в новые варианты, и существует постоянный риск появления новых возбудителей инфекционных заболеваний (Fournie et al., 2015). Присутствует высокая вероятность того, что при появлении новых или мутировавших возбудителей инфекционных заболеваний, также потребуются новые или дополнительные формы лечения или вакцины. В этом случае было бы очень хорошо, если бы свиньи обладали более высокой сопротивляемостью перед обозначенными выше проблемами. Более высокая сопротивляемость ограничит первоначальное воздействие болезни или позволит быстрее вылечиться от инфекции, вызванной этим заболеванием, уменьшив затраты на дорогостоящие препараты и, таким образом, будет способствовать сохранению уровня производства. По оценкам Кнап и Доешл-Уилсон (2020) для таких стран, как Канада и Соединенные Штаты, а также для целого ряда европейских стран, затраты, связанные только с лечением ассоциирующихся с РРСС болезней свиней, более чем в четыре раза выше расчетной экономической стоимости, ежегодно реализуемой на одну свинью в результате генетического улучшения. Экономическое воздействие болезни велико, поэтому внедрение признаков устойчивости свиней к болезням в программы племенной работы будет способствовать повышению рентабельности производств.
Признаки устойчивости к болезням являются фенотипами “золотого стандарта”, которые отражают воздействие болезни (Putz et al., 2019, Cheng et al., 2020). Эти признаки измеряются в условиях неблагоприятной среды при контрольном заражении и обычно включают масштабы оказываемого лечения, привесы в этот период, оценку состояния здоровья и смертность (если животное погибло вследствие заражения). Индикаторные признаки предоставляют информацию о формах устойчивости к болезням, но измеряются в условиях высокого статуса здоровья поголовья или чистой, незатронутой болезнями среды. Чтобы индикаторный признак был полезен в программе племенной работы, он должен поддаваться количественной оценке с высокой точностью измерения и иметь достаточные различия между животными. Индикаторные признаки также должны иметь устойчивую взаимосвязь с одним или несколькими признаками устойчивости к болезням. Измерение индикаторных признаков на уровне отдельных свиней дает необходимую базовую информацию для разработки стратегии генетического отбора для повышения устойчивости к болезням.
Одной из проблем при измерении устойчивости к болезням является получение фенотипов устойчивости у животных, которые должны сохранять высокий статус здоровья. Одним из вариантов достижения этой цели является постоянное измерение и сопоставление фенотипов устойчивости в условиях неблагоприятной с точки зрения здоровья поголовья среды со здоровьем у близких родственников кандидатов для отбора. Такой подход требует высоких затрат и при этом несет с собой потенциальную угрозу как с точки зрения соблюдения законов о гуманном обращении с животными, так и риска передачи болезни на другие объекты. Альтернативный подход состоит в том, чтобы определить индикаторы устойчивости, которые сами по себе являются характеристиками, которые, как известно, точно предсказывают результаты, связанные с характеристиками устойчивости к болезням в условиях неблагоприятной среды. Главное условие при таком подходе – фундаментальное исследование, которое изначально необходимо для выявления связи между индикатором и фенотипами устойчивости. Уже ведется определенная подготовительная работа в этом направлении и сообщается о некоторых многообещающих результатах.
Иммунные анализы могут предсказать клинический исход или влияние лечения на общее состояние здоровья в условиях контрольного заражения. Эти анализы измеряют количество или функционирование лейкоцитов (белых кровяных телец), которые являются клетками иммунной системы, ответственными за защиту от инфекции и патогенов. Образцы цельной крови собираются в рутинном порядке и легко доступны, что дает возможность выделить лейкоциты и объективно измерить их активность. Одним из таких видов активности является фагоцитоз, который представляет собой метод поглощения и переваривания чужеродных клеток клеткой хозяина. Это фундаментальный процесс иммунной системы организма и основной метод, применяемый клетками для выявления и уничтожения чужеродных клеток-захватчиков. Анализ фагоцитоза измеряет, насколько эффективно иммунные клетки выполняют этот процесс (Hampton and Winterbourn, 1999). Анализируя результаты этого анализа, оценки наследуемости и генетических корреляций позволят определить, достаточно ли сильны связи, чтобы эти индикаторы могли быть полезными при прогнозировании устойчивости к болезням в целях генетического улучшения.
Чтобы охарактеризовать другой процесс иммунной системы, необходимо сосредоточиться на интенсивности реакции лейкоцитов на чужеродные раздражители. Анализ стимуляции крови измеряет пролиферацию клеток, то есть, насколько быстро белые кровяные тельца собираются для борьбы с посторонним веществом. Джеон и его научная группа (2021) недавно провели такую оценку и обнаружили, что эти измерения наследуются (0.22–0.33 при измерении через 72 часа после стимуляции), а также имеют благоприятную генетическую корреляцию с признаками устойчивости свиней к болезням. Генетические корреляции находились в диапазоне от -0.40 до -0.60 для уровня смертности на этапе откорма, от 0.10 до 0.30 для уровня среднесуточных привесов на стадии откорма, от -0.20 до -0.50 для лечения на этапе доращивания и от -0.30 до -0.60 для смертности поросят на этапе доращивания. Обобщенные результаты по уровням наследуемости и генетические связи приведены в таблице 2.
Обладая пониманием этих благоприятных генетических корреляций, мы получаем реальную возможность использовать признаки устойчивости к болезням путем измерения их индикаторных признаков. Кроме того, эти показатели можно измерить на здоровых животных в нормальных производственных условиях. Genesus посвятил более десяти лет изучению и улучшению генетики, в основе которой находится здоровье поголовья свиней. Интеграция этих измерений от кандидатов для отбора на уровне племенных ферм в программу геномной селекции Genesus позволит нам отбирать свиней с высокими генетическими качествами в отношении устойчивости к болезням. Более высокая устойчивость означает снижение производственных затрат, повышение производительности, повышение сохранности поголовья и, в конечном итоге, повышение рентабельности производств для клиентов Genesus
Ссылки
Cheng J., Putz A.M., Harding J.C.S., Dyck M.K., Fortin F., Plastow G.S., PigGen Canada, Dekkers J.C.M. 2020. Genetic analysis of disease resilience in wean-to-finish pigs from a natural disease challenge model. Journal of Animal Science. 98(8) 1-14.
Fournié G., Kearsley-Fleet L., Otte J. 2015. Spatiotemporal trends in the discovery of new swine infectious agents. Veterinary Research 46, 114.
Hampton M. B., & Winterbourn C. C. 1999. Methods for quantifying phagocytosis and bacterial killing by human neutrophils. Journal of Immunological Methods, 232(1-2), 15–22.
Jeon R.L., Gilbert C., Cheng J., Putz A.M., Dyck M.K., Plastow G.S., Fortin F., Dekkers J.C.M., Harding J.C.S. 2021. Proliferation of peripheral blood mononuclear cells from healthy piglets after mitogen stimulation as indicators of disease resilience. Journal of Animal Science. https://doi.org/10.1093/jas/skab084
Knap, P.W., Doeschl-Wilson, A. 2020. Why breed disease-resilient livestock, and how? Genet Sel Evol 52, 60.
Putz AM, Harding JCS, Dyck MK, Fortin F, Plastow GS, Dekkers JCM and PigGen Canada (2019. Novel Resilience Phenotypes Using Feed Intake Data From a Natural Disease Challenge Model in Wean-to-Finish Pigs. Frontiers in Genetics. 9:660 1-14.
VanderWaal K. and Deen J. 2018. Global trends in infectious diseases of swine. Proceedings of the National Academy of Sciences. 115(45) 11495-500.