Спикер: André Eggen, PhD в генетике животных, эксперт по рынку агрогеномики компании Illumina, член рабочей группы ICAR по работе с ДНК.
Чтобы принять участие в практической международной конференции KSIDAY 2022, которая в этом году пройдёт 2 ноября, подавайте заявку на подключение к онлайн-трансляции мероприятия по ссылке: https://ksiday.ru/.
Я 20 лет занимаюсь исследованиями в геномной селекции и достаточно давно работаю в компании Illumina. Меня вдохновляет, какие возможности перед нами открывает геномика.
Поговорим с вами о новой парадигме разведения животных:
- как мы к этому пришли от традиционного подхода;
- какие возможности открываются перед нами;
- перспективы, которые геномика открывает в будущем.
Геномная селекция применяется не потому, что традиционный подход потерпел неудачу, просто геномная селекция даёт дополнительные возможности и преимущества. Фенотипическая фиксация данных — это то, на чём мы основываем наше исследование. Затем применяем различные механизмы для достижения целей, и именно это даёт нам основания для достижения успеха, который мы видели в последние два десятилетия.
С традиционным разведением у нас были определённые конвенциональные подходы. Мы знали, как нам рассчитать правильное соотношение. Благодаря генетике мы получили дополнительные преимущества с точки зрения развития более продвинутых генетических качеств. В традиционном подходе были ограничения, которые сужали наши возможности. В итоге традиционный подход сталкивался с рядом вызовов, с которыми не всегда удавалось справляться. Поэтому мы сделали этот шаг вперёд и перешли к геномной селекции.
За последние 20 лет мы пережили около двух или трёх технологических революций, которые внесли свой вклад в процесс и в более быстрые изменения, которые мы видим в том числе и в геноме, и в ДНК. Вторая технологическая революция показала новую последовательность, которую мы можем увидеть в геноме и использовать как механизм и метод работы с ДНК. Благодаря этой революции мы смогли измерить не просто один, два или три генотипа, а огромное количество — 10 000, 100 000. Это именно та революция, которая открывает новые возможности и поле для работы.
Сейчас продвигается огромное количество новых проектов. Мы переходим от генома человека к геному животных и растений. Строим новые последовательности и применяем новые способы генотипирования. В коровах мы видим результаты, которые удалось достичь, начиная с 2007—2008 годов. Когда мы смотрим назад на геномную селекцию, то понимаем — она была предсказана уже достаточно давно. В 2001 году была опубликована работа Мейвиссена и Хейсона, там как раз говорилось о базовых принципах геномной селекции, признаках, которые можно развить и взрастить. Мы понимали уже тогда, что это будет непростой процесс. Мы будем революционерами в этом процессе.
Работа, которая была проведена международными экспертами, началась в 2006 году и продолжилась в 2009 году. Она открыла новую страницу в геномной селекции КРС. Там использовались так называемые чипы. Вместе с глобальным консорциумом мы разработали новый принцип. Идея заключалась в том, чтобы использовать небольшие маркёры, которые помогут повысить эффективность. Это был ключевой посыл, на котором мы строили работу. И мы увеличили в десять раз количество тех маркёров, которые применялись в этой работе. Благодаря их использованию эффективность работы выросла. Мы работали в рамках разных рабочих групп, объединяли наши усилия и выбирали разные категории животных, чтобы достичь максимально эффективных результатов.
Есть три измерения геномной селекции, и нужно помнить о той формуле, которую я показывал вначале. Она как раз объясняет общую парадигму геномной селекции.
- Дополнительное добавление генотипирования в увеличение точности селекции. Благодаря этому мы повышаем точность и надёжность.
- Замена фенотипирования, что помогает нам уменьшить интервал между поколениями. Необходимо помнить, что здесь речь не идёт о том, чтобы заменить всё фенотипирование. Иногда это просто частичная замена.
- Можно улучшить выбор родителей и оптимизировать скрещивание благодаря технологиям и сохранить генетическое разнообразие.
Геномная селекция заменяет нам тестирование, которое использовалось до этого, помогает нам сократить интервал между поколениями. Здесь мы видим быков-производителей — голубые линии, коровы — красные линии. Мы видим резкий спад после 2008 года по голубой кривой, и это те изменения, которые мы видели в искусственном осеменении. Эти диаграммы показывают нам эффективность разведения.
Когда строится генотип — это сложная процедура, в которой используется самая разная информация. Например, мы смотрим данные по породе и информацию от семи дочерей. Мы смотрим на информацию по содержанию белка в надое. Здесь генотип даёт нам информацию, которая может быть сопоставима с 32 дочками. Также принимается информация по показателю количеству беременностей.
Нам нужна система, которая будет наилучшим образом работать для фермеров и владельцев хозяйств, потому что это очень важный инструмент для выбора животных, но это целое объединение различных этапов. Эта схема составлена из разных фаз. Мы сейчас очень мотивированы на достижение поставленных целей, и это поможет нам получать более эффективный диапазон, к чему мы сейчас стремимся. Это поможет нам снизить капитальные затраты, облегчит внедрение новых механизмов и откроет новые перспективы с точки зрения новых партнёрств и внедрения новых технологий. Поэтому нам нужно более подробно понимать весь этот процесс, начиная с отбора проб. Тогда мы сможем вместе работать и разработать эффективную систему.
Мне кажется, один из факторов достижения успеха — это как раз объединение усилий организаций. Поэтому мы тесно сотрудничаем с партнёрами, они дают нам необходимые данные и информацию для нашей компании. Помимо этого, мы используем то, что накоплено в Европе.
Часто говорят, что фенотипы являются королём и играют ключевую роль. Важно их измерять и фиксировать. Геномная селекция даёт хороший результат, когда у вас правильные точные данные и когда есть доступ к этим данным. Я хочу заявить о том, что фенотипы стоят во главе угла. Вам необходима правильная система фиксации этих данных. Геномика открывает безграничные возможности, новые пути и направления.
Начну с фенотипов. Если вы сможете их измерить, то сможете выполнить селекцию по этим фенотипам. Здесь есть список фенотипов, которые можно использовать в геномной селекции. Также можно комбинировать генотипирование и полное геномное секвенирование. Мы работаем с различными группами, чтобы можно было комбинировать генотипирование и секвенирование полного генома. Благодаря этому методу можно выполнять исследования и определять параметры по определённым характеристикам, по которым раньше невозможно было выполнить селекцию, таким как глубина вымени, например.
Мы записали вебинар совместно с Денисом Ларкиным, который работает в Лондоне. Этот вебинар был посвящён разведению скота в Якутии. Мы видим, что это очень эффективный способ использования геномики. Также на будущее мы видим, что сегодня и мы, и вы используете чипы. Чипы можно использовать совместно с полным геномным секвенированием. Можно будет использовать эти данные без генотипирования, поскольку они содержат миллионы «снипов». То есть мы используем этот массив информации, комбинируем его с данными о секвенировании и можем получить очень эффективные результаты исследования. Мы готовимся к следующей фазе селекции, внедрению технологии «снипов» в будущем. Мы будем искать новые мутации. В будущем мы будем рассматривать не только генетику, но и эпигенетику.
Хотел бы рассказать о новом применении генетики — мониторинге количества соматических клеток в молоке. Сегодня можно проводить данный анализ, и это полезно особенно в тех странах, в которых цена на молоко зависит от количества соматических клеток. Вы можете комбинировать генотипирование животных и генотипирование молока. Таким образом можно найти коров, у которых высокое количество соматических клеток в молоке.
Есть ещё одна область, которая развивается в данный момент. Мы рассматриваем не только ДНК коровы, но и также начинаем анализировать экосистему микробиома животного. Здесь мы видим работу профессора Шотландского королевского колледжа и видим анализ: он обнаружил гены микробиома в рубце желудка животного и доказал, что некоторые гены имеют связь с конверсией корма и выработкой метана. Конверсия корма играет большую роль в хозяйстве, поэтому это очень важный показатель.
Геномика — это мощный инструмент для прогнозирования результатов, который нужно внимательно использовать. Разведение с использованием геномики будет использоваться в различных областях, за этим будущее. Это также и маркетинговый инструмент. Сейчас мы видим всё больше геномной информации, которая используется не только в программах разведения, но и во всей производственной цепочке.
