Ник Боддикер, Доктор наук.


Геномика стала неотъемлемой и уже привычной частью работы любой серьезной генетической компании, занимающейся разведением племенных свиней, и используется для улучшения генетического эффекта, который напрямую связан с повышением рентабельности производств клиентов генетической компании. Информация о генотипе является основой геномики и геномной селекции. Генотипирование выполняется путем применения специальных “чипов”, которые считывают предварительно заданные маркеры или единичные нуклеотидные полиморфизмы (SNPs). Справа приведены два примера имеющихся в продаже панелей SNP. Обе эти панели имеют возможность провести определение генотипа у 96 (рисунок 1) или 24 (рисунок 2) животных для определения десятков тысяч единичных нуклеотидных полиморфизмов – SNPs одновременно, такой метод также известен как высокопроизводительное генотипирование. В этой статье мы обсудим основы высокопроизводительного генотипирования и то, насколько их конструкция важна для улучшения результатов конечного пользователя, то есть, генетической компании. 


Первая часть генотипирования заключается в сборе образцов животного и извлечение ДНК. Обычные типы образцов включают ткани (хвост, ушной выщип) волосы (должны иметь фолликулы) и кровь. Вне зависимости от типа образца, его должно быть столько, чтобы можно было извлечь достаточное количество ДНК для успешного генотипирования животного.


На результат, который получает конечный пользователь, влияют два аспекта конструкции панели SNP, а именно расстояние между единичными нуклеотидными полиморфизмами (SNP) по геному и качество самих SNP. Плотность относится к числу SNP на панели, которое варьируется от нескольких тысяч до 650 тысяч на имеющихся в продаже панелях. Самое часто употребляемое SNPs составляет от 50,000 до 65,000 SNPs (единичных нуклеотидных полиморфизмов). Вне зависимости от того, сколько маркеров расположено на панели, 3,000 или 650,000, они должны быть равномерно распределены по всему геному для того, чтобы улучшить процесс проведения оценки генома. Почти все маркеры на панели SNP не являются фактическим геном (генами) и, следовательно, не могут напрямую влиять на интересующий нас признак, но они связаны с интересующим нас геном, который несет в себе тот или иной признак. Если маркеры расположены слишком близко, они, скорее всего, будут идентифицировать один и тот же эффект гена по определенному признаку, что уже станет избыточным дублированием. Если же расстояние между маркерами слишком велико, возможно, пользователь не сможет идентифицировать влияние данного гена на интересующий признак, потому что ни один из маркеров не находится достаточно близко для того, чтобы быть связанным и “зацепить” ген, представляющий интерес. Следовательно, чем меньше плотность панели, тем дальше должны быть расположены друг от друга маркеры, чтобы охватить весь геном.


И, наконец, очень важно качество SNPs. Каждый SNP (единичный нуклеотидный полиморфизм) имеет два “состояния”, известных как аллели (например, аллели А и В), эти аллели могут образовывать три различные комбинации (AA, AB и BB), которые известны как генотип SNP. Когда компьютер анализирует панель SNP, каждая из аллелей SNP определяется по отдельности и обозначается как параметр плотности или “интенсивности. Когда два параметра интенсивности выстраиваются в зависимости друг от друга для группы животных, должно присутствовать четко различимое определение принадлежности к какой-либо группе. Эти группировки и являются генотипами. Ниже приведен пример SNP (единичного нуклеотидного полиморфизма) с хорошим качеством с использованием 949 животных Genesus. В этом случае горизонтальные группировки (синий цвет) – это генотип AA, вертикальные группировки (зеленый цвет) – генотип ВВ, а диагональные группировки (красный цвет) имеют по одной из каждой аллели, или АB.


В последние годы новые технологии позволили конечному пользователю “адаптировать” панели SNP. Такая настройка панели SNP в соответствии со специфическими требованиями заказчика позволяет конечному пользователю включить те единичные нуклеотидные полиморфизмы (SNPs), которые относятся к их конкретной популяции животных в дополнение к стандартным SNPs на панели. За многие годы исследований в Genesus было проведено генотипирование тысяч животных и были определены те SNPs, которые наиболее важны для популяции животных компании. Недавно Genesus и компания по генотипированию осуществили совместную работу для внедрения этих SNPs в индивидуальную панель, которая будет использоваться при проведении нашей геномной оценки. Эти, оптимизированные под нужды компании, специально разработанные панели SNPs связаны с ключевыми экономическими признаками, а именно такими, как потребление корма, скорость роста, эффективность лактации свиноматок, качество мяса и здоровье поголовья, например, устойчивость к вирусам РРСС (репродуктивно-респираторный синдром свиней) и ЦВС-2 (цирковирус свиней второго типа).   Такая индивидуальная панель включает 55,000 SNPs, и она способна увеличивать скорость генетических улучшений и в конечном итоге способствовать прибыльности производств клиентов Genesus.