Вторник, 31 марта
My-Dog.kz
My-Dog.kz

Генетика домашних животных. Методы генетического тестирования

0

Методы генетического тестирования в нашей лаборатории

Как уже было упомянуто в одной из наших предыдущих статей (https://www.facebook.com/groups/vetgenomics/permalink/493475567960926), все наследственные признаки животных, в том числе наследственные заболевания и типы окрасов, определяются наличием “опечаток” в ДНК. Такие опечатки называются мутациями. Таким образом, все методы генетического тестирования направлены на определение наличия в ДНК животного той или иной мутации.

ПЦР — основа генетического тестирования

Какой бы метод ни был использован, на первом этапе необходимо размножить в большом количестве тот участок гена, который содержит исследуемую мутацию. Для этого применяют Полимеразную Цепную Реакцию (ПЦР). В результате этой процедуры исследователь может специфически получить миллионы копий интересующего участка ДНК, причем вместе с содержащейся в нем мутацией.

На следующем этапе при помощи дополнительных процедур определяется присутствие мутации в полученных с помощью ПЦР фрагментах ДНК. Если во всех наработанных фрагментах ДНК присутствует мутация и отсутствует нормальный вариант гена, значит тестируемое животное гомозиготно по этой мутации. Если мутацию содержит половина наработанных фрагментов, а вторая половина содержит нормальный вариант, это говорит о гетерозиготности. Отсутствие мутации в размноженном участке означает, что она отсутствует у исследуемого животного.

Полимеразная Цепная Реакция (ПЦР) — это метод молекулярной биологии, позволяющий размножить исследуемый участок ДНК. При этом сохраняется информация о мутациях внутри этого участка, как показано на рисунке.

Секвенирование ДНК — хорошо, но долго

Исторически первым методом определения наличия мутаций в размноженном при помощи ПЦР фрагменте ДНК было непосредственное секвенирование ДНК, то есть расшифровка последовательности “букв” ДНК в районе мутации. Этот метод хорошо подходит для выявления всех типов мутаций, однако он относительно долгий, достаточно дорогой и плохо подходит для проведения массовых анализов.

Тем не менее, этот метод используем и мы, особенно на этапе разработки наших тест-систем и на ранних этапах их валидации. Также, в случае необходимости, мы используем секвенирование в качестве независимого метода анализа.

Чтобы проводить массовое тестирование были разработаны другие способы определения наличия мутаций в ДНК. О некоторых из них мы поговорим ниже.

Просто, но редко

В ряде случаев, например, когда мутация представляет собой выпадение или вставку достаточно протяженного участка ДНК, достаточно просто провести ПЦР и проанализировать длину полученного продукта. Этот подход менее затратен, однако мутаций, к которым он может применяться, очень мало. Например, в нашей лаборатории только около 5% тестов использует такой принцип.

Второй пример такого рода — анализ фрагментов расщепления продуктов ПЦР специфическими ферментами. Существуют ферменты, которые опознают и разрезают определенную последовательность букв ДНК, в зависимости от присутствия в ней мутации. В нашей лаборатории мы не используем этот метод из-за большой вероятности возникновения ошибок.

Такие методы определяют наличие или отсутствие мутации в ДНК на качественном уровне, и даже небольшие примеси ДНК другой особи могут привести к ложным результатам: зачастую они не позволяют отличить примесь чужеродной ДНК от гетерозиготности.

Массово и технологично

Большая часть наших тест-систем использует метод количественной ПЦР. Этот метод не только позволяет определить наличие исследуемой мутации ДНК исследуемого животного, но и делает это настолько аккуратно, что даже в случае небольшой примеси биологического материала от другого животного позволяет его отследить и учесть. Таким образом практически исключается вероятность возникновения ошибок, связанных с недостаточно аккуратным сбором материала.

Этот метод очень технологичен и стабилен, в связи с чем широко используется для проведения генетического тестирования людей. Поэтому, по возможности, мы стараемся переводить наши тесты именно в такой формат.

Что в будущем?

В наше время все большее распространение получают методы анализа, которые позволяют одновременно анализировать сотни и тысячи разных мутаций в одном организме. Всего у собак и кошек в ДНК содержится около 20000 генов, однако только для небольшого числа показана связь с какими-либо наследственными признаками или заболеваниями. На момент написания статьи у собак можно тестировать 270 генов, а у кошек — 72.

Следующим шагом наверняка станет применение таких методов для тестирования домашних животных, что позволит не только выявлять даже редкие для породы мутации, но и проводить так называемую геномную селекцию, подбирая производителей таким образом, чтобы получать наилучшие результаты и снизить вероятность закрепления нежелательных черт. Это поможет работе опытных селекционеров и предоставит более надежную основу для начинающих.

Стоимость таких анализов постепенно снижается и, без сомнения, вскоре станет вполне конкурентоспособной в сравнении с одиночными тестами.

Заключение

В работе нашей лаборатории используется подборка наиболее современных методов, которые, как показывает наш опыт, показывают наилучшую чувствительность и достоверность. В редких случаях возникновения неоднозначного результата мы проводим дополнительное независимое тестирование с помощью секвенирования, которое предоставляет исчерпывающий ответ. Кроме этого, нами разработана и находится в стадии патентования технология, которая сделала процесс разработки более эффективным. Это позволяет нам отвечать основным существующим потребностям наших заказчиков и оперативно реагировать на их запросы, в чем многие уже смогли убедиться!

Степан Белякин, к.б.н., директор по науке ООО «ВетГеномика»

Поделиться