Генетические тесты есть не для всех заболеваний. 

Прежде всего для породы якутская лайка проверяется

 дисплазия, слух и зрен­­­­­­ие. 

Только зрение можно проверить с помощью гентестов.

 Дисплазию и слух - нет.

Дисплазия проверяется с помощью рентгенологического исследования. 

Слух проверяется с помощью теста BAER.

Зрение проверяется сначала с помощью обследования глазного дна и электроретинографии, 

и только после постановки диагноза следует делать гентесты на PRA,                  в частности XL PRA1.

Генетические тесты на заболевания 
Взгляд с точки зрения интересов породы Якутская лайка

Елена Раменская

             Заводчики и владельцы собак породы якутская лайка очень часто задаются вопросом - как сохранить здоровье аборигенной породы, как проводить селекцию с учетом имеющихся сведений о здоровье собак. И практически всегда возникает следующий вопрос - а почему бы не проводить генетические тесты с целью выявления болезней, передающихся по наследству? Ответ на этот вопрос не однозначен. Попытаемся на него ответить.

Мы знаем, что существует несколько методов генетико-генеалогический (предложен 1865 г, Ф. Гальтон), близнецовый, цитогенетический (1956 год Тийо и Левин), который выявляет только хромосомные мутации, биохимический, популяционно-статистический (1908) и проч. Заводчики, внимательно занимающиеся селекцией, в основном используют генеалогический метод. Нас же интересует молекулярно-генетический, который также имеет несколько видов, наиболее известные и распространенные – это метод ПЦР и секвенирование ДНК. Но изучение технологии генетических тестов тоже не наша задача.

Нас интересует: какие наследственные болезни мы можем установить путем применения молекулярно-генетических тестов.

Вот на этот вопрос мы постараемся ответить.  

  • Немного общих сведений. Размер гаплоидного генома собаки состоит из 2,4 млрд точек – нуклеотидов (ученые приняли буквенное обозначение A,T,G,C – по первым буквам названия оснований, из последовательности которых состоит геном), которые имеют твердую последовательность. Это около 3000 томов толстой книги вроде «Войны и мира» (2080 страниц в томе – из книги Льва Успенского «Слово о словах»). Человек не способен прочитать его, я навскидку подсчитала: даже листание займет 75 лет. Поэтому геном исследуется с помощью мощных компьютерных ресурсов и– участками. Весь геном прочитан, но не расшифрован, то есть науке пока не известно предназначение каждой точки в геноме.

Способы установления генных болезней

1. В целях поиска мутированного гена, который приводит к какому-либо заболеванию, генетики обследуют животное, имеющее симптомы заболевания. Если речь идет о поисковой работе, то предварительно крайне желательно иметь данные о наследственной природе заболевания, используя генеалогический метод. ДНК-последовательность этого животного исследуют участок за участком и находят дефектный ген в определенном месте. Или используются принципы аналогии с другими животными, например, с человеком, у которых уже описана генетическая природа заболевания – тогда первичный поиск может быть сужен до анализа только гена, или группы генов, мутации в которых могут быть вовлечены в развитие заболевания. При этом ученые, идентифицируя нарушение впервые, применяют чисто формальный метод (то есть сравнение форм): производят сравнение нескольких, иногда довольно многочисленных участков ДНК у одного животного, сравнивая их в дальнейшем с участками других больных животных, а также со здоровыми животными, те же участки ДНК которых служат образцом нормального состояния. С помощью таких исследований выявлены древние, уже известные, мутации, лежащие в основе наследственных нарушений у многих пород, и породоспецифичные заболевания. В настоящее время дорогое полногеномное секвенирование упростили, и появились чипы (ген-панели, скрининг-панели), на которых размещаются участки ДНК с уже установленными точками. Если животное обследуется на предмет уже известных генетических болезней, то мутации, при их наличии, будут найдены.

  • Комментарий руководителя лаборатории «Зооген» Антона Маркова: Не совсем так: а) есть «маленькие» чипы, на которых действительно можно выявить уже известные мутации, их применяют иногда как раз в диагностических целях «на потоке» - каждая точка имеет клинический смысл, обычно такие чипы включают в себя десятки, иногда сотни точек, но они не имеют смысла для поиска новых мутаций; б) есть «большие» чипы – в них стараются «запихнуть» все описанные мутации когда-либо встречающиеся в ходе секвенирования геномов, и совсем не обязательно (скорее даже – не), что бы исследуемые мутации имели какой-то известный (важно – именно известный) клинический смысл, такие чипы могут включать в себя сотни тысяч и миллионы точек и вот сравнение результатов по таким чипам между больными и здоровыми животными может дать новую информацию о связи мутации с заболеванием.

2. Другим способом выявления мутаций является научное исследование, направленное на выявление заболеваний у животных, не имеющих патологий, установленных клинически (то есть врачом). Этот метод можно назвать поиском, направленным на удачу, потому что поиск ведется в геноме (не забывайте о размере!), и может окончиться обнаружением только древних мутаций. Не удивительно, что сами ученые в статьях применяют такие слова: «перебирая», «наткнуться». Это достаточно затратный метод и используется он чисто в научных целях – на предмет поиска новых заболеваний или в целях развития фундаметальной науки.

Оба метода достаточно затратны, первый, конечно, стал дешевле с появлением чипов, однако и он на практике используется в отношении животного, имеющего подозрения на генетические заболевания.

  • Мнение биолога: Известно, что геном состоит из участков ДНК, которые абсолютно одинаковы у всех особей, и отдельных участков ДНК, которые отличаются между собой у разных особей, это так называемые гомологичные хромосомы. (Если еще проще- ДНК «поделена» на хромосомы, у всех диплоидных организмов (млекопитающие к ним отностяся) каждая хромосома представлена двумя копиями: одна от папы, другая от мамы, они практически идентичны кроме единичных изменений, которые могут вообще никак не влиять на организм, некоторые приводить к фенотипическим или физиологическим отличиям, а некоторые – к заболеваниям. - А.Марков) Такие изменчивые участки используют в качестве маркеров ДНК для картирования генома в семьях, где исследуется та или иная наследственная патология. И в тех случаях, когда мы видим, что в семьях происходит наследование по так называемому моногенному принципу, то есть по классическим законам Менделя, т.е. мутация в одном гене определяет такое заболевание. То тогда все достаточно просто. 

Разработаны просто великолепные методологии, они очень эффективные, называются позиционное клонирование генов. Этот способ основан на том, что для всех хромосом известен целый набор маркеров ДНК, разбросанных по всей длине хромосомы. И перебирая такие маркеры ДНК и наблюдая, как они наследуются в семьях, вместе с болезнью или без болезни и отдельно не ассоциируя с болезнью, можно наткнуться на такой участок, такой локус генома, где мы действительно увидим, что этот маркер наследуется вместе с болезнью. (Не сказал бы, что метод эффективен: он очень трудо- и времязатратен и далеко не всегда приводит к успеху- А. Марков).

Есть болезни, такие как гемофилия, когда все гены и спектр мутации достаточно хорошо известен. Более общие заболевания все-таки, видимо, имеют полигенную природу, по всей видимости, она обусловлена мутациями или теми или иными изменениями в ДНК сразу в нескольких участках или в нескольких генах. 

Из интервью с доктором биологических наук Евгением Рогаевым.


Древние (распространенные) мутации.

Некоторые заболевания, возникшие давно, распространились на большое количество пород. В настоящее время установлено около 200 мутаций, лежащих в основе наследственных заболеваний. Некоторые мутации считаются очень древними. Они имели место еще на ранней стадии развития родовых линий от волка к современным породам собак и распространены вне зависимости от породы. Например, PRA (прогрессирующая атрофия сетчатки) встречается у ~100 пород. DM (дегенеративная миелопатия), лекарственная чувствительность в гене МDR (ген множественной лекарственной устойчивости), злокачественная гипертермия (реакция на наркоз) встречаются практически во всех породах. Последние два диагноза не являются заболеванием, это реакция животного на препараты.

Породоспецифичные мутации.

Другие же мутации встречаются только в некоторых подгруппах родственных пород. Это дает основание для предположения, что данные нарушения предшествовали окончательному разделению современных пород собак. Например, Аномалия глаз колли (CEA) обнаруживается у собак нескольких пастушьих пород, а Первичный вывих хрусталика (PLL) распространён среди пород терьеров. Наконец, многие мутации специфичны только для собак одной породы, например, Ювенильная эпилепсия (BFJE) у Лаготто Романьоло.

***

Теперь, основываясь на вышеописанном, мы попробуем разобраться, как обстоят дела с новыми породами, не имеющими Breed ID, то есть не имеющих хотя бы частично прочитанного генома. В целях установления мутаций исследуется больное животное и производится поиск гена, отвечающего за мутацию. Его либо находят либо не находят. Если находят, то устанавливается породоспецифичное заболевание. Если не находят, то генетическая причина заболевания ставится под вопрос - или она есть и ее не нашли, или заболевание не наследственное, а приобретенное по другим причинам. К примеру, до сих пор не найден ген, отвечающий за дисплазию суставов.

Это осложняется еще и тем, что одна и та же генная болезнь может быть обусловлена разными мутациями. Например, в гене муковисцидоза человека описано около 200 вызывающих болезнь мутаций. (https://studfiles.net/preview/535923/). Или, если говорить о собаках, то к примеру: уже упомянутая PRA - описано более 20 мутаций, имеющих разное распространение в породах.


Порода якутская лайка никогда не обследовалась на обнаружение мутаций, свойственных ей, однако ученые при изучении болезней какой-либо породы всегда ориентируются на близкие и родственные виды, роды. Поэтому и мы можем рассмотреть, какие заболевания выявлены у родственных якутской лайке пород. При этом, как мы уже поняли, нет смысла исследовать здоровую собаку, если только она не имеет в родословной предков (а вернее – родителей, от более дальних предков мутация могла и не передаться – тогда вся работа будет насмарку- А.Марков), страдающих каким-либо заболеванием, обусловленным генной мутацией.

Итак, рассмотрим заболевания родственных якутской лайке пород собак.


Мутации, присущие северным породам собак


Зрение


Прежде всего, следует обратить внимание на заболевание прогрессирующая атрофия сетчатки (код болезни: ХL PRA1), который присущ самоедам и сибирским хаски.


XL PRA1 можно охарактеризовать как форму PRA с поздним началом. Первые симптомы проявляются не раньше, чем собаке исполнится от трех до пяти лет. Основной клинический симптом - постоянно расширенные зрачки для максимального улавливания света, развивается так называемое «туннельное зрение». Диагноз устанавливается путем систематического исследования глазного дна и электроретинографии (ERG). На практике у такой собаки заметен расширенный зрачок, а также она может не видеть предметы, расположенные сбоку от ее головы.

ХД PRA1 также характеризуется сцепленностью с женской хромосомой. С целью разведения, на основе установленного диагноза, возможно проведение генетического анализа сук с целью выявления носительства мутированного гена. Статистику заболевания по северным породам я не нашла, ориентируемся на тот факт, что заболевание присуще около 100 породам и имеет более 20 мутаций. Поэтому следует обратить внимание, что существуют и другие заболевания сетчатки PRA, которые присущи северным породам - ахроматопсия-дегенерация конуса CD AMAL (сибирский хаски, аляскинский маламут), окулоскелетная дисплазия osd2/drd2 (самоед), прогрессивная дегенерация стержень-конуса PRCD (американская эскимосская собака, карельская медвежья собака, норвежский эльхунд, шведский лапланд), родовая дисплазия RD, ранняя дегенерация сетчатки ERD (норвежский эльхунд).

Таблица заболеваний сетчатки: https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC3942498/table/T1/?report=objectonly  Таблица на русском языке : http://ramenska.com/tablitsa_pra

Но делать генетические тесты на эти заболевания без серьезного подозрения на их наличие (т.е.здоровых) нет смысла.


Cелекционная работа, связанная с PRA


При обнаружении известной мутации молекулярно-генетическим путем (ген – в 99,9% всегда у всех есть, даже между человеком и собакой одни и те же гены, а вот мутации в них, аллели, как раз нас отличают - А.Марков), сук следует не вводить в разведение. Однако с учетом того, что заболевание диагностируется в зрелом возрасте, избежать этого не всегда возможно, поэтому следует также применять генеалогический метод генетики, убирая из разведения полученных от данной суки ее дочерей, поскольку 50% их будет затронуто (носительство или поражение).

Остается вопрос о контролируемом использовании в разведении носителей: исключение из разведения всех носителей может привести к деградации породы за счет снижения численности и увеличения степени инбридинга, что повлечет выявление новых, редких мутаций, которые в больших популяциях проявляются крайне редко - А.Марков.


Слух


Прежде всего стоит обратить внимание на слух владельцам собак белых и белоголовых собак, а также с окрасом extreme wite piebold (крайняя белая пятнистость).


В каждом конкретном случае следует (по возможности) выявить природу (не причину) глухоты - врожденная или приобретенная.

Приобретенная глухота может быть вызвана травмами, инфекционными и другими заболеваниями, в результате старческих дегенеративных процессов, в результате воздействия токсических веществ.

Врожденная глухота у собак может быть приобретенной (вызванной внутриутробной инфекцией, ототоксичными медикаментами, например, гентамицином, заболеваниями печени или иными токсическими факторами, воздействовавшими на организм до рождения или вскоре после него) или наследственной.

Наследственная глухота связана с дефектным геном, который может быть аутосомно-доминантным, рецессивным, сцепленным с полом или иметь полигенную природу (об этом позднее). Обычно невозможно определить причину врожденной глухоты. Наблюдение и использование генеалогического метода генетики может помочь установить наследственную природу глухоты.

Причины наследственной глухоты:

Особенно часто с глухотой собак связывают два гена пигментации: ген мерль и ген крайней белой пятнистости. Но страдают не все породы, несущие эти гены (это, скорее, вопрос в неполной пенетрантности, по-разному проявляющейся у разных пород). Глухота, которая обычно развивается в первые несколько недель после рождения, когда слуховой канал еще не открыт, обычно является результатом частичного нарушения кровоснабжения улитки внутреннего (сосудистой полоски). Нервные клетки улитки вскоре погибают, что приводит к необратимой глухоте. Причина сосудистой дегенерации не известна, но, по-видимому, связана с отсутствием пигмента (меланина), производимого клетками меланоцитами в кровеносных сосудах. Функции этих клеток еще до конца не изучены, но известна их роль в поддержании высокого уровня концентрации калия в жидкости, окружающей волосковые клетки улитки внутреннего уха. Эти пигментные клетки абсолютно необходимы для выживания сосудистых полосок.

Следует отметить, что с точки зрения генетики в передаче дефекта потомству односторонне слышащие собаки представляют собой такой же риск, как и двусторонне глухие.

Голубые глаза, признак отсутствия пигмента в радужной оболочке, сами по себе они не говорят об отсутствии слуха или наличии у данного животного гена глухоты.

Селекционная работа, связанная с глухотой

Примечание: Ниже следует информация на основе материалов Кафедры сравнительных медико-биологических исследований Ветеринарного факультета Университета шт. Луизианы, а также других источников.

С точки зрения простого менделевского наследования каждая собака имеет двойной набор генов, по одному от каждого из родителей.

Если предположить, что глухота передается аутосомным рецессивным геном (d), повязав двух слышащих носителей гена глухоты (Dd), мы получим, в среднем, 25% глухих собак (dd), 50% носителей (Dd) и 25% собак свободных от дефектного гена (DD). Вязка носителя с собакой, свободной от дефектного гена, приведет к тому, что все собаки будут слышать, но 50% будут носителями и 50% будут свободны от дефектного гена. Вязка глухой собаки и носителя приведет к тому, что 50% собак будут глухими, 50% — носителями глухоты. Собак, свободных от дефектного гена не будет. И в конечном итоге, от вязки глухой собаки с собакой свободной от дефектного гена, получим 100% носителей, ни одной глухой и ни одной свободной от дефектного гена собаки.

Но если глухота передается простым аутосомным доминантным геном (D), вязка глухой собаки (Dd) с собакой, свободной от дефектного гена (dd), приведет к тому, что в среднем около 50% собак будут глухими и 50% свободными от дефектного гена. Собаки с генотипом DD вряд ли могут появиться на свет, если только кто-то специально не повяжет двух глухих особей.

Если в механизме возникновения глухоты задействованы более одного гена (рецессивный и/или доминантный), возможные комбинации становятся гораздо более сложными. У человека было определено более 50 различных аутосомных рецессивных или доминантных генов глухоты или их локусов. Дети двух глухих родителей с двумя различными рецессивными видами глухоты могут быть слышащими, но будут носителями обоих генов. Если глухота у собак возникает по причине наличия более одного рецессивного гена, возможные результаты спариваний будут более разнообразными и определение механизмов ее передачи будет трудным.

Как было сказано выше, глухота часто связывается с геном Мерль (или крайней пятнистости), при котором шерсть имеет пеструю окраску перемежающихся темных и светлых участков. Этот ген (М) является доминантным, поэтому его носители (Мм) всегда имеют определенный окрас, который желателен во многих породах. Однако, когда скрещиваются две собаки с геном Мерль, 25 % щенков наследуют двойной набор М (ММ). Эти собаки обычно имеют белый окрас (с отметинами) и голубые глаза, нередко страдают глухотой и/или слепотой и цвета и бесплодны. Заводчики таких пород знают, что нельзя вязать двух собак с геном Мерль. В таком случае глухота не будет доминантной или рецессивной; она связана с доминантным геном, разрушающим пигментацию и уже вторично приводит к глухоте.

Механизм наследования глухоты у собак с геном пятнистости (sp) или крайней пятнистости (sw), например, как у далматинов (8% глухих - по статистике США), не столь ясен. Эти гены влияют на количество и распределение белых участков. Глухоту у далматинов нельзя назвать аутосомно-доминантной, так как глухие щенки рождаются от слышащих родителей. Ее нельзя назвать и простым рецессивным признаком: производились вязки двух глухих далматинов в результате чего рождались щенки, слышащие и на одно, и на два уха, в то время как при простом рецессивном механизме передачи они должны были быть глухими. Эти результаты можно объяснить полигенным механизмом, присутствием двух различных аутосомных рецессивных генов глухоты или синдромом с наличием неполной пенетрантности. В ходе дальнейших исследований (они продолжаются) потребуется определить такие механизмы.

Необходима проверка вновь рожденных щенков простыми средствами (реакция на шум), при возникновении подозрения - сделать тест BAER. В данное время НКП Якутская лайка исследует вопрос об обязательности проведения теста BAER, проводится сбор статистический данных, после которого будет принято решение - есть основания или нет. В любом случае, учитывая недостаточность научных исследований, следует при отрицательных результатах (отсутствие ответа структур мозга на звуковой стимул) теста BAER - следует выводить глухих собак из разведения. Визуально белой собака может быть с ослабленным до белого рыжим цветом шерсти и т.п., однако установлено, что глухота связана с геном крайней пятнистости sw.  Думаю, ученые все еще находятся в поиске. Известно, что в локусе S обнаружены ген сплошного окраса S и ген пегого окраса sp. Ген крайней степени белой пятнистости sw и ген ирландской пятнистости si в настоящее время не найдены, они установлены генетиками теоретически путем генеалогического анализа. То есть проверить мутацию молекулярно-генетическим методом на данный момент невозможно. (Да, с локусом S есть еще много вопросов и как раз, возможно, потому, что пятнистость, как и белый окрас, определяются мутациями в разных генах и понятие «локус» тут, скорее, генеалогическое, чем молекулярное - А.Марков.)

НКП Якутская лайка рекомендует воздержаться вязать двух белых собак.


Дисплазия суставов


Следует различать:


  1. Истинную дисплазию (наследственного характера).
  2. Вторичную дисплазию, связанную с нарушением формирования сустава в результате чрезмерно быстрого роста щенка, избыточные кондиции и значительных физических нагрузок на несформировавшийся сустав, травмы.

Различить эти два вида очень сложно, так как гены, ответственные за передачу заболевания не установлены.


Комиссия по дисплазии бедра Международной Кинологической федерации (FCI) различает 5 степеней положения сустава:

  • I, или А: без признаков дисплазии;
  • - II, или В: средненормальное или промежуточное состояние;
  • - III, или С: легкая дисплазия;
  • - IV, или D. средняя дисплазия;
  • - V, или Е: серьезная, или тяжелая дисплазия.


Селекционная работа, связанная с дисплазией суставов HD


НКП Якутская лайка рекомендует проведение рентгенологического исследования тазобедренного и плечевого сустава.

Собаки со степенью дисплазии 4 и 5 (HD-D и Е) не должны допускаться в разведение.


Другие заболевания, присущие северным породам


Специалисты Genoscoper Laboratories и Wisdom Health собрали крупнейшую в мире базу заболеваний собак My breed data, в которой собраны как древние, так и породоспецифичные мутации, установленные путем генетического анализа более чем 100 000 собак. https://journals.plos.org/plosgenetics/article?id=10.1371/journal.pgen.1007361

В этой базе по каждой породе указаны присущие ей генные болезни, но также опубликован внушительный список генетических расстройств, которые были проверены у всех этих собак, но НЕ обнаружены.  Я насчитала 209 заболеваний, в том числе нарушений крови 34, неврологические 38, расстройство зрения 35 и т.п. и прошлась по нескольким родственным породам и выделила породоспецифичные заболевания.

У обследованных Самоедов были обнаружены 4 нарушения, 2 из них породоспецифичны : окулоскелетная дисплазия (вызывающая карликовость конечностей OSD2 и гипоплазию сетчатки, о которой я уже упоминала в главе про PRA и др.дефекты глаз), и нефропатия XLHN.

В породе Восточно-сибирская лайка были обнаружены 2 вида дегенеративной миелопатии. Следует отметить что на основании статистической таблицы в этом исследовании среди 100 000 собак это заболевание занимает 1 место по частоте.

В разговоре с лабораторией Зооген мне пояснили, что 1 место этого заболевания логично. Не в силу агрессивности, а в силу позднего проявления. Симптомы этого заболевания начинают проявляться в пожилом возрасте, поэтому выбраковка пораженных собак не производится, или производится поздно, когда особь дает потомство.

И у большого количества пород встречается потому, что, скорее всего, пришла ещё от волков, которые в принципе не доживают до такого возраста в дикой природе, и заболевание не подвергается естественному отбору. (А.Марков)

У обследованных собак породы Русско-европейская лайка найдено заболевание prcd-PRA.

Из 30 особей западно-сибирской лайки нет ни одной, у которой было бы обнаружено какое-либо генное заболевание (!).

Порода Аляскинский хаски страдает 2 генообусловленными заболеваниями, одно из которых присуще этой породе - энцефалопатия аляскинских хаски (AHE) - это тяжелое заболевание центральной нервной системы.

У обследуемых собак породы Аляскинский маламут были обнаружены 4 мутации, 2 из которых присуще этой породе - дегенерация конуса (CD), также называемая «дневной слепотой», также упомянутая в главе про PRA, и ранняя прогрессирующая полинейропатия.

И, наконец, порода Сибирский хаски страдает занимающей 1 место среди всех генетических болезней у всех пород собак дегенеративной миелопатией DM и ганглиозидозом GM1 (нервно-мышечное расстройство).

В этой базе отсутствует такое заболевание породы Сибирский хаски как наследственная ювенильная катаракта и дистрофия роговицы, поскольку они не могут быть установлены генетическим тестом. Кроме того, при обследовании породы Сибирский хаски не были обнаружены и PRA. Я думаю, это связано с редкостью, с которой эта порода подвергается заболеванию. По данным Американского колледжа ветеринарных офтальмологов в 1995 г. из 1345 обследованных сибирских хаски у 107 собак была наследственная катаракта (8%), у 44 собак - дистрофия роговицы (3%), а у 4 собак - прогрессирующая атрофия сетчатки (менее 1%) https://www.shca.org/shcahp4d.htm?fbclid=IwAR0jIuEtS3FymHTQjdNJ2nmmDwyPnWB20XAe-OQik-FJ3Csu-V7sK1Lvp6U.

База My breed data продолжает наполняться, и рада вам сообщить, что в списке пород появилась Якутская лайка, правда там нет ни одной обследуемой особи, но лиха беда начало!

Если известны случаи заболеваний у Якутской лайки, аналогичных родственным породам, то было бы целесообразно собирать такой биоматериал и обследовать его целенаправленно на известные мутации – это могло бы дать дополнительный материал для дальнейшей работы. И также, конечно, составление реестра заболеваний, для которых подтверждается наследственный характер по родословным – это очень помогло бы в дальнейшем. - А.Марков



Елена Раменская,

член Президиума

НКП «Якутская лайка»


Спасибо руководителю лаборатории «Зооген»

Антону Маркову за профессиональный взгляд и ремарки.