Эффект родоначальника и гетерогенность аллелей

Ограниченные исследования аутосомных рецессивных ^заболеваний у собак показали, что в породе присутствует тот же самый дефект, вызывающий заболевание. В этом случае обе генные аллели подверглись мутации. Такое од­нообразие мутаций в популяции предполагает «эффект родоначальника», посредством которого этот генетичес­кий дефект за несколько поколений распространился в популяции из-за селекции собак — носителей мутации.

В случае дефицита фосфофруктокиназы одна и та же мутация распространилась не только на английских спрингер спаниелей, но и на американских кокер спание­лей {Smith et al, 1996). Поскольку маловероятно споради­ческое распространение мутации среди двух близких по­род, то это явление объясняется «эффектом родоначальни­ка» либо намеренным скрещиванием этих двух пород.

Если в одном гене есть более одной мутации (аллель-ная гетерогенность), возможно, что у пораженной особи в отдельных аллелях будут различные мутации. Такое ча­сто наблюдается у людей с аутосомными рецессивными заболеваниями. Аллельная гетерогенность очень важна при тестировании носителей рецессивных генов, потому что их гетерозигота может быть неправильно диагности­рована, если в ней есть мутация, отличная от тестируе­мой. Эти исследования относятся к будущему, когда рас­ширится наше понимание молекулярных основ наслед­ственных заболеваний у различных пород собак.

Та же ситуация наблюдается и при наследственных нарушениях, сцепленных с половой Х-хромосомой. Не­смотря на то, что в гене дистрофина идентифицированы различные мутации, которые вызывают мышечную дис­трофию, эти нарушения присущи золотистым ретриве-рам и ротвейлерам {Winand, 1994). Подобным образом было идентифицировано три различных мутации в гене фактор IX, ответственном за гемофилию В у лабрадоров ретриверов, лхасских апсо и других пород {Brooks; 1994; Mauser et al, 1996), а две различные мутации были выяв­лены в гене гамма-цепочных рецепторов интерлейки-на-2, которые вызывают тяжелый комбинированный им­мунодефицит, сцепленный с половой Х-хромосомой, у бассет хаундов и кардиган вельш корги {Henthorn et al, 1994; Somberg et al, 1995). Очень важно помнить, что для селективного использования тестов нужна их высокая специфичность к отдельным мутациям, чтобы исклю­чить специфические мутации, а отрицательные результа­ты показывают отсутствие специфических мутаций, вы­зывающих тестируемые заболевания.

СПЕЦИФИЧНОСТЬ, ОГРАНИЧЕНИЯ И ТОЧНОСТЬ ТЕСТОВ ДНК

Тесты сцепления маркеров

Эти тесты основаны на близком физическом подобии ДНК-маркеров (микросателлиты, полиморфные гены, RAPD-маркеры и другие) интересующему месту в генной цепи, которое вызывает наследственное нарушение. Эти тесты обычно зависят от анализа родословной, для кото­рого нужна собака с известным статусом заболевания и сцепленный полиморфный маркер, позволяющий вы­явить генетические вариации у других членов породы. При отсутствии полиморфизма тест не проводят. Точ­ность теста зависит от расстояния между сцепленным маркером и местом гена, это расстояние устанавливают по количеству рекомбинаций между местом гена болезни и маркером, когда анализируют родословную. Очень большая фракция рекомбинаций означает большее разде­ление между местом гена и маркера и малую надежность теста. Некоторые из этих ограничений можно преодолеть путем использования нескольких сцепленных маркеров, особенно если они могут прикрепляться с разных сторон гена заболевания. Тест сцепленных маркеров применяют для идентификации медного токсикоза у бедлингтонтерьеров (Yusbasiyan-Gurkan et al, 1997), а вскоре его бу­дут использовать для определения прогрессирующей ат­рофии сетчатки формы prcd у различных пород собак.

Тестирование мутаций

Большинство современных тестов ДНК, используемых для собак, направлены на идентификацию специфичес­кой единичной мутации, ответственной за заболевание. Для применения тестов нужно знать, что только одна му­тация вызывает заболевание, эта информация должна быть известна или опубликована до применения теста. Тесты мутаций не должны быть использованы ни для об­щего скрининга собак с малой вероятностью заболевания, ни для пород собак с тем же заболеванием, но неизвест­ной мутацией, его вызвавшей. Во многих случаях заболе­вания, сходные по клинической картине, могут быть раз­ными, потому что возникли в результате мутаций разных генов или различных мутаций одного и того же гена (со­ответственно генетическая и аллельная гетерогенность).

Сравнение биохимического и мутационного тестов

Для диагностики гемофилии В, а также 7 из 10 аутосомных рецессивных заболеваний (исключая rоdl, эллиптоцитоз и медный токсикоз), приведенных в таблицах 1 и 2, применяют биохимические или иммунохимические те­сты. В основном в тестах в результате биохимической ре­акции определяется нарушенная функция дефектного белка. Поскольку белок отсутствует или его функции на­рушены, то результаты тестов обычно точны, поэтому об­разцы от больных животных можно с большой достовер­ностью отличить от образцов от здоровых животных. Хо­тя носители аутосомных рецессивных заболеваний име­ют перемежающийся уровень ферментной активности, значения имеют большой разброс, поэтому существует некоторое совпадение значений у больных и здоровых животных по верхнему и нижнему показателю.

Также в некоторых случаях, таких как дефицит пируваткиназы у басенджи, компенсаторное увеличение экс­прессии изоэнзима затрудняет достоверную идентифи­кацию носителей (Whithney and Lothrop, 1995). Это огра­ничивает применение и точность некоторых биохимиче­ских тестов для выявления носителей гена. Другим огра­ничением является необходимость в нормальных образ­цах для некоторых анализов, а также строгое следование инструкциям при взятии и обработке образцов, чтобы фермент не потерял свою активность.

Из-за высокой специфичности и точности, а также необходимости тестирования только одного животного предпочтительнее мутационные тесты, когда нужно тес­тировать специфические заболевания с известными ге­нами и их дефектами. Биохимические тесты лучше при­менять для общего скрининга предполагаемого заболева­ния, при котором еще не идентифицирован аномальный ген или молекулярный дефект.

ПРИМЕНЕНИЕ ДНК-ТЕСТИРОВАНИЯ Диагностика заболеваний

Поскольку аллельная и генная гетерогенность специфи­ческого класса болезней внутри одной породы не являет­ся проблемой для получения точных результатов тестов ДНК, эти тесты, особенно мутационные, широко исполь­зуются для идентификации собак с наследственными нарушениями. Для этих тестов нет возрастных ограниче­ний, их точность зависит только от скорейшего тестиро­вания образцов (см. ниже).

Генетические рекомендации и разведение

В будущем тесты ДНК для идентификации аутосомных рецессивных и некоторых наследственных нарушений, сцепленных с половой Х-хромосомой, найдут наиболь­шее применение в разведении породистых животных. Специфичность и точность мутационных тестов гаранти­рует выявление пораженных собак и носителей дефект­ного гена уже в раннем возрасте, перед тем как их вклю­чат в программу разведения. При болезнях с низкой за­болеваемостью и малым числом носителей (например, фукозидоза английских спрингер спаниелей в США; сле­дует отметить, что в Великобритании и Австралии число носителей заболевания намного выше) идентифициро­ванные носители могут быть удалены из разведения без поражения генома всей породы.

С другой стороны, при болезнях с высокой заболева­емостью и/или большим числом носителей (см. «Стати­стика мутаций») тесты используют для идентификации носителей, которые остались в программе разведения, потому что произвели нормальное с генетической точки зрения потомство. Следует приложить усилия, чтобы в каждом поколении выбирать генетически нормальных собак высшего качества. Таким образом будет поддержи­ваться генетическое многообразие породы при постоян­ном снижении или исключении мутаций.