В статье, опубликованной сегодня в уважаемом журнале «больших данных» GigaScience, глобальная группа исследователей из таких организаций, как UNSW Sydney, подробно описала гигантскую задачу по раскрытию 38 пар хромосом собак для расшифровки 19 000 генов и 2 генов.8 миллиардов пар оснований ДНК с использованием передовой технологии генетического секвенирования.
Новый геном не только дает науке более полный биологический снимок вида собак (Canis lupus knownis) в целом, но также предлагает ориентир для будущих исследований типичных болезней, поражающих эту столь любимую породу.
Популярный выбор
Профессор UNSW Science Билл Баллард, биолог-эволюционист, секвенировавший геном австралийского динго в 2017 году, говорит, что немецкие овчарки – популярный выбор дома и на работе из-за их естественного интеллекта, уравновешенного темперамента и защитного характера. Но после более чем столетней селекции для достижения желаемых физических характеристик они особенно уязвимы для генетических заболеваний.
«Одной из наиболее распространенных проблем со здоровьем у немецких овчарок является дисплазия тазобедренного сустава собак, которая является болезненным состоянием, ограничивающим их подвижность», – говорит профессор Баллард.
"Поскольку немецкие овчарки делают таких хороших рабочих собак, было потрачено много денег на изучение причин и предикторов этой проблемы.
Когда рабочие собаки – например, те, которые обучены работать с полицией или помогать людям с ограниченными возможностями – в конечном итоге заболевают дисплазией тазобедренного сустава, на дрессировку этой собаки уходит много времени и денег.
"Теперь, когда у нас есть геном, мы можем гораздо раньше в жизни определить, разовьется ли у собаки это заболевание. И со временем это позволит нам разработать программу разведения, чтобы уменьшить дисплазию тазобедренного сустава у будущих поколений."
Победитель
Нала, которая была описана в статье как «легкомысленная и доступная 5.5 лет ", была выбрана, потому что у нее не было всех известных генетических заболеваний, включая отсутствие признаков дисплазии тазобедренного сустава. Ее обнаружил известный теле- и радиоведущий доктор Роберт Заммит, которого считают автором этой статьи, который, по словам профессора Балларда, собрал рентгеновские снимки и образцы крови более 600 немецких овчарок.
«Теперь мы сможем взглянуть на эти рентгеновские снимки бедра и всю ДНК этих собак и сравнить их со здоровой эталонной самкой», – говорит профессор Баллард.
Нала – не первая домашняя собака, предоставившая образец для картирования генома собаки. В 2003 году пудель по имени Шэдоу предоставил образец, в результате которого был получен 80-процентный геном, а два года спустя было проведено первое полное картирование генома боксера Таши.
Генные машины
Но за полтора десятилетия, прошедшие с тех пор, технология значительно улучшилась до такой степени, что количество пробелов – или областей оснований ДНК, которые не могут быть прочитаны – резко сократилось, что сделало картирование генов Налы наиболее полным на сегодняшний день.
«Самая большая разница между сегодняшним картированием и картированием в 2005 году заключается в том, что мы теперь используем долгосрочное секвенирование», – говорит профессор Баллард.
«Геном Боксера был составлен с помощью секвенирования по Сэнгеру, которое может считывать около 1000 оснований одновременно, в то время как технология, доступная сегодня – секвенирование следующего поколения – может считывать до 15 000 оснований.
«Это означает, что если у вас есть область генов, которая дублируется и имеет более 1000 оснований, секвенирование по Сэнгеру не сможет сказать вам, из какой части генов происходит эта конкретная последовательность. Таким образом, в то время как в геноме боксера Сэнгера было около 23000 пробелов, в секвенаторе Next Gen было чуть более 300."
Создано для успеха
Геном немецкой овчарки также является прогрессом по сравнению с геномом боксера 2005 года из-за самой породы. Поскольку боксеры более специализированы, с большим количеством инбридингов в их генетической истории, геном немецкой овчарки более общий. Авторы считают, что это позволит лучше понять эволюцию пород собак в целом.
Профессор Баллард считает, что это не последний раз, когда секвенируют геном домашней собаки.
«Я ожидаю, что по мере снижения затрат у всех основных пород будет нанесен на карту геном в течение 10 лет, потому что это поможет идентифицировать конкретные заболевания, а многие породы знали конкретные заболевания."
Проект генома немецкой овчарки финансировался Австралийским фондом исследований собак, а также кампанией краудфандинга Hip to Fit.