Genómica: pasado, presente y futuro
Nick Boddicker, Ph.D.
nboddicker@genesus.com
Genómica es a menudo un punto de discusión cada vez que los productores de cerdos están hablando de genética, y comprensiblemente, ya que la genómica ha prometido grandes mejoras a la industria porcina. Los productores quieren saber si la compañía de cría con la que trabajan está usando la tecnología más avanzada para maximizar los beneficios. La mayoría, si no todas, de las principales compañías de genética están utilizando la genómica de alguna manera, incluyendo Genesus. Muchos de los artículos técnicos que publicamos pertenecen a genómica o proyectos que tienen un componente de genómica. Pero ¿qué pasa con el panorama general? ¿Es la genómica todo lo que ha sido exagerado hasta ser? ¿La industria se ha beneficiado de la genómica?
El genoma de los cerdos (composición genética total del cerdo) se publicó oficialmente en 2009 y se publicó en 2012 (Groenen et al., 2012). El genoma de los cerdos se compone de 19 pares de cromosomas, 1 de los cuales es el par cromosómico sexual, y es de aproximadamente 2.7 millones de pares de bases de longitud, que es similar al 3 millones de bases de par del genoma humano (Bates, 2010). La figura de la derecha representa pares de bases en el cromosoma. La mayoría de estos pares de bases son poco informativos porque son los mismos en todos los cerdos, pero no en todos. Los pares de bases que varían de cerdo a cerdo se llaman SNPs, o polimorfismos de un solo nucleótido. El primer chip SNP comercialmente disponible contenía ~ SNNs 60,000. Para los últimos 6 o 7 años, estos SNNs 60,000 se han utilizado para identificar loci rasgo cuantitativo (QTL), que son regiones en el genoma que se asocian con la variación en un fenotipo, pero no necesariamente causan la variación en un fenotipo. Estos QTL están típicamente cerca del gen que causa la variación fenotípica.
Antes del lanzamiento del genoma porcino y del chip SNP comercialmente disponible, se publicó un promedio de 370 QTL por año. Después del lanzamiento del genoma, se ha publicado un promedio de 1,350 QTL por año, o 3.6 veces más por año antes de la liberación del genoma (animalgenome.org). Estos resultados han llevado a una gran cantidad de conocimiento sobre los genes o QTL que están afectando económicamente importante. A continuación se muestra un gráfico del número de QTL reportados por año desde 2000.
La información genómica tiene el mayor impacto en la respuesta a la selección de rasgos que no pueden ser recolectados en los candidatos seleccionados (calidad de la canal y de la carne, difícil de medir (relacionados con la salud) y los rasgos poco heredables (rendimiento reproductivo). de QTL por clase de rasgo que se ha reportado al final de 2014 Aproximadamente 72% del QTL reportado ha estado en las clases de rasgo de carne y calidad y salud de la carne Esto no significa que todos estos QTL estén siendo utilizados dentro del pero claramente mucha investigación ha ido en la identificación de QTL que están asociados con estos rasgos que son difíciles de seleccionar en el núcleo.A partir de aquí, es hasta cada empresa de cría para validar la presencia de estos QTL dentro de sus poblaciones antes de usarlos para la selección genómica.
La investigación ha demostrado que la genómica puede aumentar la tasa de ganancia genética de 10 a 43% para varios rasgos (Dekkers, 2007). Sin embargo, la industria porcina en su conjunto ha sido lenta para incorporar información genómica en comparación con la industria láctea. Una de las razones principales es porque los animales comerciales son mestizos y los animales del núcleo son típicamente puros. Por lo tanto, hay una desconexión entre el rendimiento de raza pura y el rendimiento mestizo. La genómica puede salvar la brecha si la compañía de cría tiene acceso a información genómica y fenotípica de animales mestizos.
Lo anterior ha proporcionado una instantánea de la genómica hasta la fecha y donde actualmente estamos en la industria porcina. Pero, ¿dónde va la industria en el futuro con la genómica? El primer área clave es un aumento en el número de SNPs en un chip SNP. Los paneles de menor densidad, por ejemplo, el chip 60,000 SNP, no capturan toda la varianza genética presente dentro de una población, lo que significa que la información importante dentro del genoma puede no ser capturada completamente o capturada en absoluto. Un poco más de 1 hace un año, se lanzó un nuevo panel que contenía ~ SNNs 80,000. La investigación se está llevando a cabo con este nuevo panel y la investigación temprana de Genesus está produciendo resultados prometedores; posiblemente mejor que el chip 60,000 SNP original. El panel más reciente que se ha desarrollado es el chip 600,000 SNP. Genesus es una de las primeras, si no la primera, empresa de genética porcina en utilizar este nuevo chip y los resultados estarán disponibles en los próximos meses. El mayor número de SNPs está secuenciando todo el genoma, o todos 2.7 millones de pares de bases y Genesus ya ha secuenciado algunos animales dentro de su población. Es difícil apreciar la enorme cantidad de datos que la secuenciación produce, pero la potencia de la computadora que se requiere para manejar esa cantidad de datos es sustancial.
Otras áreas emergentes de la investigación que han llegado a ser importantes desde la liberación del genoma de los cerdos incluyen nutrigenomics, epigenética, y "porcina personalizada" medicina. No sólo los genetistas que utilizan genómica, nutricionista están haciendo investigación sobre el efecto que la nutrición tiene sobre la expresión de los genes, lo que se traduce en diferencias en el rendimiento. "¿Algún componente nutricional en la dieta altera la expresión de un gen de una manera beneficiosa?" Es una de las preguntas que la nutrigenómica puede responder. Un ejemplo de la epigenética es el efecto que la madre tiene sobre su descendencia en el útero. "¿Es el medio ambiente de la madre está en durante la gestación tienen un efecto sobre el rendimiento de la descendencia?" Es una de las preguntas respondidas a través de la epigenética. Y finalmente, las empresas de vacunas están utilizando la genómica para identificar las vacunas que son más beneficiosas si una población de animales tiene una cierta constitución genética.
Es evidente que la genómica ha beneficiado a la industria porcina en su conjunto, pero sólo hemos tocado la punta del iceberg. La liberación del genoma de cerdos ha abierto las puertas a muchas áreas de investigación que no eran posibles antes. Es un momento emocionante para estar en la industria porcina y como investigador y genetista es un momento emocionante para trabajar en el negocio de genética porcina con el fin de llevar a cabo la investigación de vanguardia utilizando la tecnología más avanzada con el fin de maximizar los beneficios para nuestros productores y clientes.
Referencias:- Animal Genomics sitio web y base de datos. Animalgenome.org.
- Bates, Ronald. 2010. ¡Liberación del genoma del cerdo! 2010 Conferencia Nacional de Servicios de Extensión de Porcinos.
- Dekkers, JCM. 2007. Selección asistida por marcadores para el rendimiento comercial cruzado. Revista de Ciencia Animal. 85: 2104-2114.
- Groenen, MA, Archibals, AL, et al. 2012. Los análisis de los genomas de los cerdos proporcionan información sobre la demografía y la evolución de los porcinos. Naturaleza 491: 393-398.
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Este post fue escrito por Genesus