Актуальность ДНК-тестов в разведении собак
Совместная эволюция человека и собаки продолжается более пятнадцати тысяч лет – кости собак найдены вместе с человеческими останками плейстоценового периода (14000 лет д.н.э.). Все это время человек тщательно отбирал необходимые для «сожительства» признаки, т.е. осуществлял искусственный отбор. Нужно заметить, человек в этом преуспел: собака, как известно, понимает человеческие сигналы иногда даже лучше, чем наш ближайший предок – шимпанзе. Это достижение существенно омрачается тем, что наши любимцы поплатились за невероятную социальную близость к человеку собственным здоровьем. По данным профессора патологии Мичиганского университета Джорджа Паджетта, каждая собака сегодня является носителем в среднем 4–5 наследственных заболеваний.
Долгое время во всем мире практика борьбы с наследственными заболеваниями ограничивалась простым и понятным подходом – избегая вязки больной собаки, мы избегаем распространения нежелательного признака. Тем не менее, наследственные заболевания питомцев по-прежнему омрачают жизнь заводчиков-профессионалов и простых владельцев.
В чем же причина неэффективности столь очевидного метода? Причин можно назвать несколько. Одну из первых причин открыл Мендель в опытах на пресловутом горохе. Суть в том, что собаки (как и горох, и мы с вами) имеют двойной набор хромосом, что позволяет, пользуясь одной «здоровой» хромосомой, носить всю жизнь (и передать потомству!) «дефектную». Внешне здоровая собака, таким образом, радует хозяина, получает награды на выставках и… награждает своих потомков «бомбой», которая проявится не в этом поколении, так в следующем. Теперь представьте на минуту – ведь носителем такой «бомбы» может быть, и, к сожалению, часто и является, не только соседская Кнопа, но и выдающийся представитель породы. В таком случае возможно появление сотен (!) потомков-носителей. Другой причиной неэффективности вышеупомянутого метода является то, что некоторые генетические заболевания могут проявляться уже после того, как у больной собаки появится потомство. Так дело обстоит, к примеру, с прогрессирующей атрофией сетчатки глаза. Первые признаки этой «пакости» могут проявляться на втором году жизни собаки.
Третья причина широкой распространенности наследственных заболеваний собак кроется… в наших головах. Суть этой проблемы в отношении к появившемуся в помете щенку с генетическим дефектом. Ни для кого не секрет, что для заводчика породистой собаки получение помета является не только закономерным этапом, шагом в развитии любимой породы, но и способом заявить о себе, сделать себе «имя» в разведении. Понятно, что никто не захочет покупать щенков от родителей, в пометах которых зафиксированы щенки с генетическими аномалиями. Поэтому… такие щенки просто скрываются! В данном случае питомник, который открыто заявляет о наличии собак с генетическими аномалиями, является гораздо более достойным, нежели внешне благополучный питомник с полным набором подводных камней, ведь если ты «предупрежден, значит вооружен».
И если обязательное тестирование и обнародование результатов оного уже прочно вошло в мировую кинологическую практику, созданы международные базы пород, где можно получить исчерпывающую информацию не только о самой собаке, но также о ее ближайших родственниках, сегодня такая постановка вопроса остается для нашей страны утопией. В первую очередь потому, что диагностика большинства самых распространенных наследственных заболеваний, в том числе дисплазии локтевого и тазобедренного сустава, глазных заболеваний, до сих пор остается проблемой. И хотел бы заводчик знать, каких сюрпризов ожидать от запланированной вязки, насколько рискованным оказался его выбор, но даже в этом ветеринария не может помочь ему. Поэтому обвинять заводчика во всех смертных грехах тоже было бы неправильно.
Итак, кто виноват – мы уже разобрались, перейдем к вопросу «что делать?». Единственным эффективным методом борьбы с напастью наследственных заболеваний является грамотный контроль генетического здоровья собак при планировании вязок, который должен включать в себя анализ родословных, а также ДНК-тестирование. Современная наука позволяет быстро и точно выявить вредоносный ген даже у собаки-носителя, то есть у животного, не имеющего никаких внешних проявлений болезни.
Для начала (если заболевание еще не изучено) определяют характер наследования. В самом простом (в смысле генетической диагностики) случае заболевание имеет моногенную природу, то есть за болезнь ответственен один ген.
Опять же заболевание диагностируется проще, если признак «менделирует» (на биологическом жаргоне это слово подразумевает, что расщепление по фенотипу реализуется по законам Менделя). В таком случае разработка метода ДНК-диагностирования предполагает лишь определение соответствующего гена-мишени и определение характера затронувшей его мутации. К примеру, уже упомянутая выше прогрессирующая атрофия сетчатки глаза собак имеет моногенную аутосомно-рецессивную природу. У заболевших собак постепенно дегенерируют фоторецепторы, что приводит сначала к «ночной слепоте» – неспособности видеть при низком уровне освещения, и, в последствии, к полной потере зрения. Страдают от этого заболевания собаки многих пород – пудели слепнут в 5–7 лет, американские кокеры – 4–6, лабрадоры к 6–8 годам. Подробное изучение генетики этой патологии позволило локализовать в 9 хромосоме собаки ген, мутация в котором приводит к появлению дегенерации. Интересно, что ген-гомолог есть и у человека, его мутация может приводить к развитию пигментного ретинита – наследственного заболевания человека, приводящего к разрушению сетчатки. И у человека и у собаки дефектные аллели рецессивны и, следовательно, проявляются только в гомозиготном состоянии, со всеми вытекающими отсюда последствиями. Так что, мало того, что «всплывает» не в каждом поколении и не при каждой вязке, так еще и проявляется в том возрасте, когда от собаки уже несколько пометов получено, плюс специалистов в ветеринарной офтальмологии в Украине днем с огнем не сыщешь. Радует только то, что с момента идентификации гена-мишени и соответствующей мутации, диагностика скрытого носительства – лишь дело техники. Мутацию детектируют при помощи ПЦР – неизменного инструмента молекулярной диагностики как в ветеринарной, так и в гуманной медицине.
Другое, к сожалению, распространенное, наследственное заболевание, для которого актуальна ДНК-диагностика – цистинурия. В этом случае вследствие генетической аномалии нарушается метаболизм аминокислоты цистина, что приводит к образованию «цистиновых» камней в почках и мочевом пузыре. Мочевыводящие каналы перестают выполнять свои функции, что приводит к тяжелым осложнениям вплоть до смерти питомца. Заболеванию подвержены многие породы (по последним данным не менее 60), тяжелее всего переноситься ньюфаундлендами – у этой породы первые симптомы болезни появляются уже на первом году жизни. И в этом случае заболевание за появление патологического состояния ответственен один ген, а точнее одна нуклеотидная замена в нем. Один из видов цистинурии человека (I тип) является следствием мутаций в аналогичном человеческом гене. Как и в случае с прогрессирующей атрофией, гетерозиготный по соответствующему гену носитель не проявляет никаких симптомов заболевания, поэтому единственный способ обнаружить дефектный ген – ДНК тестирование.
Сложнее дело обстоит с заболеваниями, имеющими полигенную природу, то есть такими, которые обусловлены действием нескольких генов. Однако даже для таких заболеваний, согласно данным современных исследований, могут быть открыты ДНК-маркеры (последовательности, появление которых не определяет, но значительно повышает риск появления заболевания). А значит, возможно, в недалеком будущем молекулярная биология также сможет помочь в контролировании таких «непобедимых» заболеваний, как дисплазия тазобедренного сустава.
На сегодняшний день в Европе, США и России широко применяются ДНК-тесты для диагностики носительства таких заболеваний как прогрессирующая атрофия сетчатки, аномалия глаз колли, циклическая нейтропения, цистинурия, глобоидная лейкодистрофия, нарколепсия и многие другие.
Еще одна чрезвычайно важная сфера применения молекулярной биологии – фармакогеномика – изучение связи генотипа с реакциями на тот или иной лекарственный препарат. Суть в том, что в зависимости от особенностей набора генов, одно и то же средство может быть воспринято адекватно одним животным, и привести к тяжелейшим последствиям у другого. Классическим примером такой ситуации является чувствительность колли и родственных им пород к ивермектину – у этих собак чрезвычайно распространен ген приводящий к появлению нефункционального белка-транспортера MDR1. Одной из функций этого белка в норме является «выкачивание» из клеток целого ряда лекарств – антимикробных, противогрибковых, «сердечных», гормональных и др. препаратов. Собаки же с мутацией в MDR1 (а таких 51–64% в Штатах, Великобритании и Франции и неизвестно сколько в Украине) неспособны своевременно выводить такие препараты и тяжело страдают в случае их применения. ДНК-тестирование позволяет детектировать измененный MDR1, а значит с уверенностью сказать, как будет реагировать конкретная собака на введение упомянутых лекарств.
Строгий мониторинг наличия генетических аномалий позволяет рационально использовать генофонд перспективных собак, ведь каждый носитель передает дефектную хромосому потомку с вероятностью 50%, а значит, вооружившись ДНК-тестированием, мы можем получить здоровое потомство от выдающейся собаки, даже несмотря на наличие скрытой генетической аномалии.
В последнее время ДНК-технологии все чаще применяются в сфере определения/подтверждения родства племенных животных. Большинство тестов определяющих родство как людей, так и животных, основываются на анализе полиморфных участков генома. Особенностью таких участков является разнообразие их последовательностей – их набор уникален для каждого животного. По этому-то набору и определяют отцовство и материнство – каждый из представленных у собаки вариантов полиморфных участков должен присутствовать у отца или матери – больше им взяться неоткуда!
Одним из первых проблему усовершенствования контроля родства собак сформулировал Петер Месслер – в прошлом президент Всемирного союза клубов немецкой овчарки (WUSV). Толчком к решению послужил повсеместно распространенный факт не регистрируемого «довязывания» сук после официальной вязки. Действительно, трудно говорить о сколь-нибудь эффективной племенной работе, когда не знаешь, что кроется за внешне идеальной родословной той или иной собаки. Решением проблемы стало ДНК-тестирование, которое с большой точностью позволяет определить родство собак молекулярно-биологическими методами. 14 лет прошло с заявления Месслера, и сегодня ДНК-тест для подтверждения родства рекомендуется и активно используется широким спектром авторитетных объединений кинологов, среди которых Fédération Cynologique Internationale (FCI), American Kennel Club (AKC), World Union of German Shepherd Dog (WUSV) и многие другие.
Тарас Редчук, Ольга Жук
По материалам сайта amplicon.com.ua.
