Genetyka gospodarza mikrobiomu jelitowego i odporności na choroby

dr Chad Bierman, genetyk, Genesus Inc.

Rentowność jest napędzana przez wiele różnych elementów produkcji trzody chlewnej. Sugeruje się, że liczba świń pełnowartościowych sprzedanych z chlewni może być największym czynnikiem wpływającym na rentowność (Boyd, 2012).

Śmiertelność świń ma duży wpływ na liczbę sprzedanych świń, a choroby świń odgrywają główną rolę nie tylko w śmiertelności, ale także w jakości świń. Dodatkowe badania zgadzają się, że choroby w produkcji trzody chlewnej nadal zmniejszają produkcję i zmniejszają rentowność (VanderWaal i Deen, 2018).

Leczenie jest drogie, a szczepionki nie są w 100% skuteczne. Wydawałoby się wówczas korzystne, aby świnie posiadały wyższą wartość genetyczną w zakresie odporności na wyzwania chorobowe, będąc mniej podatnym na choroby lub szybciej dochodząc do siebie po infekcji spowodowanej chorobą. Ekonomiczny wpływ choroby jest wysoki (Cornelison i in., 2018), a wprowadzenie mierników odporności do celu hodowli świń zwiększy zysk producenta.

Szansa na wpłynięcie na odporność na choroby polega na badaniu społeczności drobnoustrojów układu jelitowego świni, zwanego również mikrobiomem jelitowym świni. Jak przeanalizowali Kamada i wsp. (2013), między mikrobiomem jelitowym, samą świnią i środowiskiem jelitowym istnieje skomplikowana sieć korzystnych relacji. Ta sieć dopiero zaczęła być eksplorowana.

Czynniki zewnętrzne mogą wpływać na rodzaj i wielkość obecnych populacji drobnoustrojów, a czynniki te mogą zmienić sprawność którejkolwiek z nich, jeśli relacje zostaną zachwiane. Na przykład zmienione odżywianie i podawanie antybiotyków mogą zaburzyć sieć drobnoustrojów i prowadzić do kolonizacji jelit przez szkodliwe patogeny w środowisku, które kiedyś było zrównoważone przez pożyteczne bakterie. Dlatego dalsze zrozumienie, w jaki sposób mikroorganizmy przyczyniają się do zdrowia i dobrego samopoczucia świni, jest pomocne w zwalczaniu wyzwań związanych z chorobami.

Jednym z obszarów zainteresowania związanym z mikrobiomem jest ilościowe określenie kontroli genetycznej gospodarza (świni) nad składem mikrobiomu oraz identyfikacja zależności między składem a odpornością na choroby. Wcześniejsze badania wykazały zmienność między rodzajem i liczebnością obecnych bakterii:

• Estelle i współpracownicy (2014) zidentyfikowali dziedziczny składnik obfitości niektórych typów bakterii między osobnikami, od bardzo niskiego (0.0) do bardzo wysokiego (0.82), w zależności od rodzaju rodzaju. Niezerowe szacunki odziedziczalności sugerują, że geny świni w rzeczywistości odgrywają rolę w składzie mikrobiomu.
• Niezależne oszacowanie zostanie później przedstawione przez Chen i współpracowników (2018), z szacunkami odziedziczalności sięgającymi do 0.56 dla obfitości bakterii.
• Ponadto grupa Estelle zidentyfikowała silne korelacje genetyczne między niektórymi rodzajami, co sugeruje symbiotyczne relacje między nimi.
• Dodatkowe dowody na wpływ drobnoustrojów na wydajność sugerują, że mikrobiom pochwy może mieć większy wpływ na wydajność reprodukcyjną (śmiertelność przed odsadzeniem i liczba prosiąt odsadzonych od maciory) niż genetyka żywiciela (Sanglard i wsp., 2000).

Podsumowując, odkrycia te sugerują potencjalne znaczenie mikrobiomu w kształtowaniu fenotypów i genetycznej roli gospodarza (świni) w składzie mikrobiomu.

Mając dowody na to, że genetyka gospodarza odgrywa rolę w składzie populacji drobnoustrojów jelitowych, istotnym następnym krokiem jest rozważenie selekcji genetycznej pod kątem składu mikrobiomu korzystnego dla zdrowia i produktywności świń.

Istnieją wczesne dowody na to, że cechy odporności mierzone na podstawie składu krwi są genetycznie skorelowane z rodzajem obecnej mikroflory (Estelle i wsp., 2014).

Mikrobiom ma również wpływ na skuteczność odpowiedzi na szczepionkę. Indywidualna zmienność genetyczna została udokumentowana w populacjach ludzi i myszy, a także między populacjami ludzkimi segregowanymi geograficznie (Lynn i Pulendran 2017). Niedawny przykład świni również stawiał hipotezę o wpływie mikrobiomu jelitowego na skuteczność szczepionki (Munyaka i wsp., 2020), gdzie potwierdzili związek fenotypowy przy łączeniu odpowiedzi szczepionki Mycoplasma hyopneumoniae ze składem mikrobiomu przed szczepieniem. W ich odkryciach liczebność niektórych rodzajów może lepiej przewidywać wyniki szczepień niż inne.

Te wyniki, w połączeniu z dowodami na genetyczny wpływ gospodarza na mikrobiom jelitowy świni, sugerują realną możliwość dalszego wzmocnienia naturalnej odporności na choroby poprzez selekcję genetyczną w celu uzyskania korzystnego mikrobiomu jelitowego świni.

Genesus dołączył do tych poszukiwań poprzez swoje zaangażowanie w 2014 Genome Canada Large Scale Applied Research Project. Jeśli chodzi o dotychczasowe badania mikrobiomu, pomiary mikrobiomu na młodych świniach mogą potencjalnie przewidywać wyniki ich reakcji na szczepionkę – które następnie odnoszą się do odporności i potencjalnej podatności na choroby.

Kategorie: Ciekawa Aktualności, Global Tech

Ten wpis został napisany przez Genesusa