Расшифровки докладов KSIDAY

KSIDAY 2021. Ali Pirani

Сила микрочипов в геномной селекции свиней и молочного КРС.

Спикер: Ali Pirani, главный биоинформатик, ведущий эксперт по геномной селекции в животноводстве компании Thermo Fisher Scientific.

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/.


В работе мы применяем разные инструменты: гены, открытие новых генов, технология NCS, торрентовые технологии, валидация, исследования, рыночная оценка, на которую мы смотрим и анализируем, сама геномная селекция. У нас есть определённые целевые показатели, которых мы пытаемся достичь в ходе работы.

Когда мы говорим непосредственно о разведении животных, здесь могут применяться разные технологии, которые постоянно развиваются. Сейчас применяются самые новейшие из них, такие как GPS, и различные инструменты для оптимизации работы.


Поговорим о ценности генетики. Здесь достаточно понятные концепты: вот у нас есть производитель, самка, потомство. При традиционном подходе на 50% это потомство состоит в родственных отношениях — это средние показатели. Например, у второго и третьего отпрыска генетика очень похожа, но набор у этих отпрысков может быть разный. Это иллюстрация того, насколько могут быть похожи эти признаки у потомства от одного и того же производителя и самки.

Акцент на геномной селекции — проводим оценку и анализ генотипирования. Берём, например, референтную популяцию, смотрим на генотипирование и разрабатываем прогнозные уравнения. Благодаря десяткам тысяч генотипов, которые мы используем в работе, эти прогнозные уравнения позволяют сделать более оптимальные расчёты. Когда есть прогнозное уравнение, вы переходите к общей популяции, там тоже рассчитываются генотипы и используются те самые прогнозные уравнения. Таким образом получаем генетическую оценку для каждого индивидуального решения. Это позволяет нам принимать более взвешенное решение по разведению.


Массив данных, который был выработан для свиней, выглядит вот так. Мы интегрируем геномную селекцию и родословное происхождение. У нас есть ключевой контент, он состоит из трёх модулей:

  • 55 тысяч маркёров — геномная селекция, нацеленная на коммерческие породы;
  • 64 маркёра — родословная или происхождение;
  • 42 маркёра — качество.

Когда мы разрабатывали эту программу, мы брали за основу 210 индивидуальных особей, у нас было в целом 80 проб из вариативности разных пород. Также были взяты пробы из традиционной вариативности для Европы, Англии, Италии и Азии.

Следующий шаг — отбор «снипов». Мы разработали массив данных с высокой плотностью, посмотрели на последовательность генов и отобрали больше 650 000 самых небольших маркёров. Они были равномерно распределены по геному. После этого мы провели генотипирование. Эти маркёры были разработаны для европейских пород, и были выбраны общие варианты. Массив был провалидирован и проанализирован.


В нашей классификации мы использовали так называемую автоматическую систему с одним кликом — она показывает производительность по каждому животному. «Снипы» классифицированы по шести категориям.

Например, один «снип» — это как одна проба, обозначенная в квадрате. Каждый «снип» прогенотипирован по трём категориям. Так мы видим, где выше продуктивность и эффективность. Высокое разрешение означает, что получены достаточно высокие показатели. Также на «снипе» можно видеть позиционирование. Похожие качества и свойства случаются, когда есть маркёры с низкой частотностью.

В более сложных категориях есть определённые пороговые значения и позиционирование между кластерами, что показывает, какие маркёры более эффективно и целесообразно использовать. Также у нас применяется специальный инструмент, который очищает эти данные.

Есть ещё один вариант, который мы используем: смотрим на «снип» сверху и снизу, сравнивая с теми целевыми показателями, которые у нас выбраны для него. Это так называемая нерасчётная категория, здесь может быть использован этот вариант как индикатор для конкретной пробы. Можно комбинировать эту группу с другой.

Шестую категорию мы не рекомендуем использовать. Часто сталкиваемся с тем, что большинство свойств находится ниже необходимых пороговых значений. В ней есть какие-то аспекты, которые стоит принимать во внимание, но работа с этой категорией усложнена.


Категории, выделенные зелёным цветом, являются категориями с наиболее высокой эффективностью, они предпочтительны к использованию. 83% маркёров — маркёры высокого качества. Оценка показывает, что в этих маркёрах получается результат, на 98% соответствующий последовательности, что является хорошим показателем.

У нас есть массив данных по свиньям с высокой точностью. Здесь мы проводим валидацию по разным популяциям. Есть ключевой контент, по которому мы строим работу, видим дистрибуцию и распределение по хромосомам. Это помогает с точки зрения уровня полиморфизма, мы его тоже оцениваем. Все эти больше 55 000 маркёров оптимизированы для геномной селекции, верифицированы, дают хорошие показатели и оптимизированы для нашей работы.

Есть также VIP-маркёры, которые связаны с важными признаками и чертами. Есть несколько признаков, которые мы используем для показателей, — например, маркёры, которые отвечают за качество свиного мяса.

Наша база хорошо кастомизирована, приспособлена под нужды клиента. Есть разные варианты в зависимости от того, с чем нам предстоит работать, — с каждым конкретным клиентом. У нас есть разлные реверсивные тренды, вычислительные механизмы для расчёта на основе базы данных значений, к которым хотят прийти клиенты. У нас много экспертиз по разным типам животных. Каждое мероприятие фиксируется в системе. У нас достаточно высокий уровень репродуктивности — показатели эффективности и местоположения кластеров сопоставимы. Также мы имеем возможность разрабатывать продвинутые программы по дизайну, работая с пробами, и по выбору соответствующих стратегий. Здесь мы можем приходить к результату более 76%, что является успехом.

Знание показателей, которых вы хотите достичь, — хорошая основа для дальнейшей работы.

В целом наше решение — правильное решение для программ разведения, племенных программ, хорошо зарекомендовавшие себя технологии, высокие конкретные результаты, небольшие затраты. Процесс может быть настроен под ваши желания, может быть масштабирован и конфигурирован.
KSIDAY 2021