Применение генетических тестов для выявления наследственных болезней у породистых кошек и собак


Ключевые слова: генетические тесты, наследственные болезни
Сокращения: ДНК — дезоксирибонуклеиновая кислота, ДТБС — дисплазия тазобедренного сустава, п.н. — пар нуклеотидов, ПЦР— полимеразная цепная реакция, ЦМД — Центр молекулярной диагностики, AD —autosomal dominant inheritance (аутосомно-доминантный тип наследования), АНТ — Animal Health Trust Center (Центр охраны здоровья животных), AR — autosomal recessive inheritance (аутосомно-рецессивный тип наследования), НСМ — hypertrophic cardiomyopathy (гипертрофическая кардиомиопатия), PLL — primary lens luxation (первичный вывих хрусталика), PRA —progressive retinal atrophy (прогрессирующая атрофия сетчатки), SMA — spinal muscular atrophy (спинальная мышечная атрофия), SNP—single nucleotide polymorphism (однонуклеотидный полиморфизм)

Введение

Породистые животные в большей степени, чем дикие, подвержены наследственным заболеваниям, что вызвано ограничением генетического разнообразия за счет инбридинга. При закреплении желаемых признаков в породе нередко накапливаются опасные мутации, наследуемые по аутосомно-рецессивному пути.
Выявление подобных мутаций у животных затруднено, так как болезнь может не проявляться у нескольких поколений.
Невозможно переоценить значение молекулярно-генетической диагностики в борьбе с наследственными болезнями. Выявлены тысячи генетических мутаций, обусловливающих указанные болезни, в том числе и у животных. Генетическое тестирование в диагностических целях широко применяют по всему миру; наиболее крупные зарубежные ветеринарные центры, занимающиеся генетическим тестированием, — это Laboklin (Германия), IDEXX (Канада), Animal DNA Testing (Австралия), VetGen (США), Veterinary Genetics Lab (США). Они предлагают разнообразные исследования, ДНК-тесты для домашних, сельскохозяйственных и даже диких животных с целью выявления генетической предрасположенности к наследственным болезням, носительства определенных фенотипических признаков, а также получения генетического паспорта, содержащего информацию о генетической индивидуальности животного.
Генетические мутации могут иметь разный характер — однонуклеотидные замены, делеции, инсерции в кодирующей области генов, мутации в области сплайсинг-сайтов, протяженные делении, приводящие к нарушению экспрессии сразу нескольких генов [4, 6…9, 11…15, 17…22, 24].
Любой ДНК-тест основан на независимом выявлении мутантной и нормальной копий генома. Здоровые животные имеют только нормальные копии гена (гомозиготны по нормальной копии). Носители заболевания с AR наследованием имеют одну копию нормального и одну копию дефектного гена (гетерозиготны по мутации). Животные с клинически проявляющимся AR наследуемым заболеванием имеют две копии дефектного гена (гомозиготны по мутации). Заболевание с AD наследованием, например поликистоз почек у кошек персидской породы, проявляется даже при наличии в геноме одной дефектной копии гена. В некоторых случаях, например НСМ породы мейн-кун, отмечено неполное доминирование, то есть при наличии мутации в гетерозиготном состоянии вероятность развития болезни невысокая, при гомозиготной мутации риск значительно увеличивается. Отсутствие информированности о проблеме генетических болезней в прошедшие десятилетия привело к массовому завозу в Россию животных-производителей с генетическими мутациями. По некоторым данным, носителями мутаций, вызывающих PRA, являются более 70 % собак породы энтлебухер зенненхунд, 50 % такс, около 20 % отечественных лабрадоров [1]; носителями мутации, ответственной за развитие PLL, — 66 % миниатюрных бультерьеров, при этом гомозиготны по мутации 15 % животных |25|. Среди кошек пород персидская и экзотическая короткошерстная в Англии, Германии, Франции и Австралии 37…50 % подвержены поликистозу почек — болезни, характеризующейся развитием множественных кист в почках и почечной недостаточностью [2, 3, 5].

Цель исследования

Проследить динамику распространенности наследственных заболеваний породистых кошек и собак в России, определить эффективность применения ДНК-тестирования в борьбе за снижение численности животных — носителей опасных мутаций.

Результаты и обсуждение

Рис.
Результаты тестирования
на наличие предрасположенности
к поликистозу почек кошек
пород персидская
и экзотическая
короткошерстная

ДНК-тесты были разработаны с учетом накопленных в научной литературе данных о генетических полиморфизмах, ответственных за проявление фенотипа и
предрасположенности к наследственным заболеваниям домашних животных. На основании разработанных тестов выявляют мутации, обусловливающие носительство определенных окраса, длины шерсти, группы крови, а также наследственные болезни породистых кошек и собак (табл. 1, 2).
Результаты исследования кошек. По результатам проведенных в 2007—2011 тт. исследований с помощью ДНК-теста «РК» установлено, что примерно 30 % отечественных кошек пород персидская и экзотическая короткошерстная имеют в геноме мутацию PKD1 С10063А в гетерозиготном состоянии, вызывающую развитие поликистоза почек.
В 2012 г численность кошек, несущих данную генетическую аномалию, сократилась до 16 % (рис.}. В меньшей степени подвержены наследственному поликистозу почек кошки пород британская короткошерстная и шотландская вислоухая, имеющие родственные связи с персидской кошкой. Среди проверенных 152 животных указанных пород, 7 британских короткошерстных и 2 шотландские вислоухие кошки (около 6 % от общего числа} имели мутацию PKD1 С10063А в гетерозиготном состоянии.
Необходимо отметить, что мутация PKD1 С10063А встречается в геноме животного только в гетерозиготном состоянии, это объясняется невозможностью полноценного развития организма при наличии двух мутантных копий гена.


Известно, что у многих пород кошек — мейн-кун, рэгдолл, сфинкс, британские, американские короткошерстные, шотландские вислоухие и норвежские лесные развитие серьезной патологии сердца, НСМ, обусловлено наследственными причинами. НСМ человека имеет мультифакторное наследование — за развитие данной патологии отвечают более 1000 мутаций, локализующихся в 10 генах, учитывая этот факт, можно предположить, что развитие НСМ у кошек также связано с рядом генетических патологий. Однако пока известны только две мутации в гене миозин-связывающего белка mybC, вызывающие данное заболевание у пород мэйн-кун (G93C) и регдол (С2460Т}. Мутация С2460Т может вызывать НСМ и у человека [21 ]. У кошек таких пород, как бенгальские, сибирские, дэвон реке, сфинкс, мутации G93C и С2460Т либо не встречаются, либо встречаются очень редко. Генетические причины, вызывающие НСМ у данных пород, неизвестны. В настоящее время диагностическая ценность мутации G93C, характерной для породы мейн-кун, оспаривается, так как не наблюдается полной корреляции между ре (ультатами Д1 [К-тестирования и ультразвуковой диагностики. Согласно опубликованным данным, 75 % кошек данной породы с диагнозом НСМ имеют нормальную копию гена в области мутации [23]. Вероятная причина развития НСМ в этих случаях — существование других, пока не выявленных мутаций. В других случаях клиническая картина заболевания у животных, несущих мутацию G93C, развивается медленно; по литературным данным, 17 % из них остаются здоровыми в возрасте 4.. .6 лет [23). В любом случае ДНК-тестирование «НСМ» и исключение животных с мутацией G93C из племенной работы способствует снижению риска развития заболевания среди мейн-кунов.

По нашим данным, более 40 % отечественных кошек породы мейн-кун являются носителями мутации в гетерозиготном состоянии (табл. 3). Как уже упоминалось, для этих животных риск развития болезни низкий, НСМ наследуется с неполным доминированием. Однако около 5 % исследованных животных имеют гомозиготный по мутации G93C генотип, что свидетельствует о высоком риске развития кардиомиопатии. Проведенный опрос владельцев таких животных показал, что у большинства кошек признаки НСМ развивались в возрасте до двух лет. В отдельных случаях котята умирали в возрасте до трех месяцев с симптомами острой сердечной недостаточности, сопровождающейся отеком легких.
Другое наследственное заболевание кошек, характерное для породы мейн-кун, — SMA. Это AR-наследуемое заболевание обусловлено генетической аномалией в хромосоме А1 -делецией 140 ООО п.н., приводящей к нарушению экспрессии генов LLX1 и LNPEP. В случае присутствия в геноме гомозиготной SMА-мутации у животного с высокой вероятностью развивается мышечная атрофия в результате дегенерации и гибели двигательных нейронов спинного мозга. В течение 2012 г. на носительство данной мутации было исследовано 53 кошки, только 2 из них (около 4 %} оказались носителями мутации, ни одного животного с SMA-мутацией в гомозиготном состоянии не выявлено (см. табл. 3). Независимо от небольшого числа исследованных животных, очевидно, что мутация не имеет широкого распространения.


Результаты исследования собак. Собаки разных пород также поражены разнообразным наследственным патологиям, в том числе аномалиям опорно-двигательного аппарата, неврологическим болезням, заболеваниям сердечно-сосудистой и иммунной систем, обмена веществ и др. Такая часто встречающаяся среди немецких овчарок, сенбернаров, ньюфаундлендов, боксеров и ротвейлеров патология, как ДТБС, служит классическим примером сложного типа наследования. ДТБС обусловлена не ТОЛЬКО большим количеством генов, но и факторами окружающей среды, влияющими на формирование болезни и степень ее проявления, вследствие чего генетическая диагностика ДТБС затруднена. В последние годы опубликованы данные полногеномных исследований, выявившие некоторые генетические факторы предрасположенности к ДТБС [ 10], разработаны даже первые ДНК-тесты [26|, но, к сожалению, пока они имеют низкую диагностическую ценность. На сегодняшний день признанным методом диагностики этого серьезнейшего наследственного заболевания собак крупных пород служит рентгенография тазобедренного сустава, проводимая в возрасте двух лет, достоверность исследования 95,4 %. Достоверность рентгенографии у животных в возрасте до 1 года ниже и составляет около 70 %. Дальнейшее совершенствование генетических методов диагностики с целью определения предрасположенности к ДТБС в раннем возрасте имеет большое практическое значение.
Другие распространенные среди собак наследственные болезни, в том числе PLL, PRA, болезнь фон Виллебранда, нарколепсия, дефицит пируваткиназы, обусловлены наличием только одной или нескольких опасных мутаций в геноме, что позволяет разработать для них методики генетической диагностики.
Такое заболевание глаз, как PLL, характеризуется аномалией развития циннамоновых связок, в результате чего хрусталик выпадает из отверстия зрачка. Ответственная за развитие болезни нуклеотидная замена с. 1473+1G>A на 5′ конце интрона 10 гена ADAMTS17 в области сайта сплайсинга была выявлена в геноме многих пород и даже беспородных собак. Обычно болезнь дает о себе знать в возрасте 4…8 лет, хотя у некоторых животных, гомозиготных по мутации, болезнь не проявляется в течение всей жизни. Наиболее подвержены PLL мелкие и декоративные породы, в том числе разнообразные терьеры и пудели. В России ДНК-тест «PLL» пользуется наибольшей популярностью среди заводчиков собак породы миниатюрный бультерьер. Исследования, проводимые нами в течение двух лет, показали, что примерно 44 % отечественных миниатюрных бультерьеров несут ADAMTS17 с. 1473+1G>A мутацию, причем около 5 % находятся в высокой степени риска развития данного заболевания (гомозиготны по мутации). Распространена мутация ADAMTS17 c.1473+1G>A и среди китайских хохлатых собак: по данным, полученным в 2011—2012 гг., только 56 % собак указанной породы не несут генетической мутации, 38 % являются носителями мутации (гетерозигота), а 6 % подвержены PLL (гомозиготны по мутации).

Когда большая часть животных (более 30.. .40 %) поражена определенным наследственным заболеванием, полное исключение носителей опасной мутации из программы разведения может привести к уменьшению биологического разнообразия внутри породы и, более того, в значительной степени увеличит риск возникновения новых наследственных заболеваний. В таких случаях, в соответствии с рекомендациями АНТ заводчики могут на первом этапе использовать в разведении всех породистых особей, не обращая внимания на их генотип, но только в паре с чистыми по ДНК-тесту животными. Применение подобной практики позволит постепенно (в несколько этапов) устранить носителей мутации из породы без риска уменьшения генетического разнообразия.

Другое достаточно распространенное среди собак различных пород заболевание глаз — PRA, связано с поражением фоторецепторных клеток. Описано
несколько типов заболевания — ранняя и поздняя формы PRA с AR наследованием, а также форма,  сцепленная с Х-хромосомой. Для таких пород, как энтлебухер зенненхунд, лабрадор ретривер, голден ретривер, китайская хохлатая собака, йоркширский терьер, пудель и некоторых других, характерна поздняя форма болезни типа prcd-PRA, обусловленная мутацией c.5G>A в гене PRСD. В зависимости от породы и индивидуальных особенностей собаки клинические симптомы нарушений зрения при prcd-PRA становятся заметны в возрасте 1…5 лет, при этом большинство собак полностью слепнут, способов  лечения не существует. ДНК-тест «prcd-PRA» позволяет установить предрасположенность животного к заболеванию и определить гетерозиготных носителей, способных передавать дефект потомству.
Посредством ДНК-теста «prcd-PRA» было выявлено, что около 11 % собак породы китайская хохлатая и около 9 % лабрадоров ретриверов являются носителями PRСD c.5G> A мутации, приводящей к развитию болезни. Сравнивая эти дан- ные с опубликованными ранее [1], нельзя не отметить сокращение числа отечественных собак, пораженных PRА.

С распространением генетических тестов появляются и новые проблемы — фальсификации недобросовестными заводчиками
генетического материала для получения позитивных результатов исследования пораженных животных. Чтобы исключить данную проблему, крупные лаборатории, в том числе ЦМД ФГБУ «ВГНКИ», параллельно с ДНК8тестированием на наличие генетической предрасположенности к наследственным болезням, осуществляют мультилокусный анализ, позволяющий получить данные о длине микросаттелитных маркеров, составляющих уникальный для данного организма «генетический паспорт» [16]. Благодаря этому анализу удается идентифицировать животное без использования электронного чипа или клейма, что особенно важно при тестировании немаркированных животных и при исследовании материала, присланного в лабораторию по почте. Присутствие на бланке с результатами исследования и «генетического паспорта», представляющего маркировку с помощью длины микросателлитных маркеров, позволяет исключить подмену генетического материала, так как при каждом исследовании параллельно определяется уникальный код животного. Данные мультилокусного микросаттелитного анализа в дальнейшем могут быть использованы владельцами также для установления близкого родства между животными,
например, отцовства.

Выводы

Таким образом, активное использование ДНК-тестов для выявления ряда опасных мутаций в геноме породистых кошек и собак позволило снизить в течение последних лет в России численность животных, имеющих предрасположенность к наследственным болезням.
Разработка и внедрение в ветеринарную практику новых генетических тестов, увеличение числа диагностических центров, информирование заводчиков о проблеме и возможностях ее решения, позволят минимизировать распространение наследственных болезней, а также улучшить генофонд породистых животных.
Библиографический список
см. на сайте http://logospress.ru/

Е.Е. Давыдова, И.В. Солтынская, И.А. Федорова, Н.В. Ярыгина, Н.А. Яшина, И.Л. Обухов,
Всероссийский государственный центр качества и стандартизации лекарственных средств для животных и кормов (Москва)

РОССИЙСКИЙ ВЕТЕРИНАРНЫЙ ЖУРНАЛ. МЕЛКИЕ ДОМАШНИЕ И ДИКИЕ ЖИВОТНЫЕ

РОССИЙСКИЙ ВЕТЕРИНАРНЫЙ ЖУРНАЛ. МЕЛКИЕ ДОМАШНИЕ И ДИКИЕ ЖИВОТНЫЕ

  • Акроним РВЖ. Мелкие домашние и дикие животные
  • Издательство
    Общество с ограниченной ответственностью «Издательство «Логос Пресс»
  • ISSN (печатный вариант): 1815-1450
  • Область наук

    • Биология
    • Ветеринария

Комментарии:

Оставьте комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *