Около 10 лет назад коллектив генетиков из Финляндии опубликовал статью, в которой была показана ассоциация одного из типов эпилепсии с определенным гаплотипом в районе гена ADAM23. В последнее время эта работа активно обсуждается в интернете заводчиками и владельцами собак. Давайте разберёмся в сути этого исследования и его практическом значении.
История исследования:
Рассматриваемая статья 2015 года опирается на более ранние исследования генетики идиопатической эпилепсии в породе бельгийская овчарка. Поиск генетической мутации, связанной с таким сложным признаком как эпилепсия - непростая задача, поэтому для поиска нередко требуется не один год работы и усилия многих ученых.
Первая попытка картирования генетического риска эпилепсии у бельгийских овчарок в 2010 году впервые указала на хромосому 37, которая содержит около 31 млн “букв” ДНК (примерно 1,3% генома собаки). В следующей работе 2012 года область поиска сокращена еще примерно в 30 раз - до 12 генов на хромосоме 37, среди которых был и ген ADAM23.
В 2015 году генетикам удалось сузить участок, связанный с риском эпилепсии, еще в 35 раз, на этот раз до ближайших окрестностей гена
ADAM23. Конкретную мутацию, способствующую развитию этого заболевания, найти пока что так и не удалось, однако были охарактеризованы шесть генетических маркеров, расположенных в районе этого гена, каждый из которых оказался ассоциирован с повышенным риском эпилепсии.
Позднее, в статье 2017 года было проведено исследование связи этих маркеров с эпилепсией в нескольких дополнительных породах. Следует отметить, что в разных породах риск существенно отличается. Такая варьирующаяся пенетрантность, скорее всего, связана с тем, что эпилепсия является полигенным признаком и обнаруженные генетические варианты в гене
ADAM23 маркируют лишь один из факторов, вызывающих это заболевание, в то время как другие так и остаются практически неисследованными.
Риски эпилепсии в разных породахНаибольший риск, связанный с шестью выявленными маркерами, наблюдается в породе уиппет и в финской популяции биглей (у гомозигот по выявленным маркерам превышение риска примерно в 11-12 раз по сравнению с контрольной группой). Интересно, что в немецкой популяции биглей не было выявлено связи между этими маркерами и эпилепсией, что дополнительно свидетельствует в пользу сложного механизма развития этого заболевания. В породах бельгийская овчарка, кромфорлендер и финский шпиц наблюдалось достоверное превышение риска эпилепсии у гомозигот примерно в 4,5-5,5 раз по сравнению с контрольной группой.
В других исследованных породах риски, связанные с выявленными шестью маркерами существенно ниже (например, австралийская овчарка) или статистически недостоверны (ирландский сеттер и лабрадор ретривер). Возможно, в этих породах существуют иные факторы, определяющие риск эпилепсии, а возможно такая картина связана с небольшими размерами выборок в этих породах.
Что такое гаплотип?Статистический анализ косвенно указывает на то, что шесть выявленных маркеров совместно формируют гаплотип, маркирующий участок хромосомы, содержащий в себе фактор риска развития эпилепсии. Словом “гаплотип” обозначается участок ДНК, который целиком достался организму от одного из родителей, и имеющий характерные особенности - ту или иную комбинацию генетических маркеров. По таким маркерам можно отличить участок ДНК, который достался от одного из родителей, от участка, доставшегося от другого. Генетические маркеры могут быть мутациями в генах, а могут быть и нейтральными вариациями в последовательности “букв” ДНК.
В обсуждаемом случае гаплотип, связанный с риском эпилепсии, характеризуется одновременным присутствием в районе гена
ADAM23 шести генетических вариантов, которые обозначают как {T-C-del-del-G-G}. Иными словами, наибольший риск эпилепсии связан с геном
ADAM23, если он содержит все эти шесть маркеров одновременно.
Выявление гаплотипа зачастую является сложной технической проблемой. В случае гаплотипа, связанного с эпилепсией, она состоит в том, чтобы проанализировать, участок длиной около 30 тысяч “букв” ДНК на одновременное наличие в нем шести маркеров. Такое исследование, в принципе, может быть проведено в рамках научного проекта, но, к сожалению, эта задача слишком сложна для решения в рамках массового коммерческого генетического теста.
Практическая применимость в селекционной работеПример этих исследований наглядно иллюстрирует, как медленно, но верно генетики проводят поиск участка ДНК, связанного с риском заболевания. Однако практический вопрос, который интересует владельцев собак, состоит в том, можно ли использовать эти результаты для предотвращения появления больных животных? Иначе говоря, как близко генетики приблизились к созданию генетического теста на эпилепсию хотя бы в некоторых породах собак?
В принципе, и выявление шести маркеров по отдельности может приносить практическую пользу для селекционной работы, но тут начинается ряд сложностей. Дело в том, что маркеры, характеризующие этот гаплотип, могут присутствовать и в других разнообразных комбинациях. Поэтому даже если у животного обнаружены все шесть маркеров, это еще не говорит о том, что они присутствуют именно в составе опасного гаплотипа. Например, три маркера (T-C-del) могли достаться от одного родителя, а три других - от другого (del-G-G). При этом ни та, ни другая комбинация из трех маркеров, по-видимому, не ассоциируются с риском заболевания, а это означает, что результат такого теста во многих случаях может оказаться ложно-положительным.
Важно отметить, что гомозиготность по всем шести маркерам, по-видимому, может рассматриваться как фактор повышенного риска эпилепсии, по крайней мере, в некоторых породах (например, уиппет и бельгийская овчарка). Также, можно предполагать, что отсутствие всех шести маркеров у собак этих пород с некоторой вероятностью говорит о сниженном риске развития этого заболевания. В то же время, пока не вполне понятно, как оценивать риск эпилепсии при гомозиготности, например, пяти маркеров из шести.
Таким образом, следует признать, что существующих на настоящий момент данных все-таки недостаточно для создания надежного генетического теста, который можно было бы уверенно применять в селекционной работе. Это связано с целым рядом трудностей, как чисто технического характера, так и связанных с биологической природой этого заболевания. К техническим сложностям можно отнести само выявление опасного гаплотипа и интерпретацию частичных комбинаций формирующих его маркеров. Основная биологическая сложность вызывается многофакторным наследованием этого заболевания и проявляется в виде неполной пенетрантности, а также высокой вариабельности риска как в разных породах, так и в разных популяциях одной породы. Так что простое тестирование на шесть маркеров в гене
ADAM23 вряд ли может считаться удовлетворительным способом выявления риска эпилепсии.
Возможно, в будущем удастся найти подход, который позволит надежно и безошибочно определять гаплотип, ассоциированный с эпилепсией. Кроме того, вполне вероятно, что новые исследования позволят еще точнее определить участок, связанный с риском этого заболевания или выявить причинную мутацию. Пока же существует слишком много вопросов, на которые еще предстоит ответить - некоторые из них мы обсудили в этой заметке. Как и вы, мы с надеждой ждем продолжения исследований, которые позволят, наконец, проводить селекцию против этого тяжелого заболевания.
