Maand: september 2018
Leuke trucs met Verwantschaps Coëfficiënten, deel 3: “Hoe kan ik ziekten beheersen zonder een DNA test?”
Door Carol Beuchat PhD
Met toestemming vertaald en overgenomen van de website van het Institute of Canine Biology
Dit is deel 3 van “leuke trucs met Verwantschaps Coëfficiënten”. Lees ook deel 1: “
Is deze hond echt een outcross?” en deel 2: “Moet ik met deze hond fokken?”
Ongeveer 80% van de ziekten die nu bekend zijn bij honden wordt veroorzaakt door een enkelvoudige recessieve mutatie. Door het gebruik van moderne DNA technologie die ons in staat stelt duizenden of miljoenen markers in het genoom van een hond te onderzoeken, kunnen we meestal deze beschadigde allelen vinden en een test ontwikkelen die fokkers helpt bij de screening van hun honden.
Veel aandoeningen zijn echter niet het resultaat van een enkelvoudige mutatie. Bij deze zijn er misschien tientallen of zelfs honderden genen betrokken. Het ontwikkelen van een test die honden zonder symptomen identificeert, maar die wel zieke nakomelingen zal geven, is niet erg waarschijnlijk voor de meeste van deze aandoeningen. Dit is een heel groot probleem voor fokkers, omdat veel van deze ziekten, zoals kanker, epilepsie, auto-immuunziektes ernstig zijn en een steeds groter probleem worden. Doch lijkt het erop dat ze voorkomen bij verwante honden, dus weten we dat genen een belangrijke rol spelen. Hoe kunnen we deze ziekten beheersen als we geen DNA test hebben? We kunnen verwantschaps coëfficiënten gebruiken. Blijf dit volgen.
Verwantschaps coëfficiënten geven informatie over de verwantschap van honden door het beoordelen van paarsgewijze genetische gelijkenis. Een statistische techniek die cluster analyse wordt genoemd kan gebuikt worden om van de verwantschaps gegevens een dendrogram te maken – een genomische stamboom – die honden groepeert die nauw verwant zijn en tevens de relaties tussen die groepen weergeeft. Als een eigenschap of aandoening een genetische component heeft, mogen we verwachten dat de clusters van nauw verwante honden waarschijnlijk meer eigenschappen delen dan onverwante honden aangezien ze veel van de zelfde genen delen.
Dit is een dendrogram die geconstrueerd is met gebruik van verwantschaps coëfficiënten die berekend zijn uit DNA gegevens van 211 Ierse Wolfshonden. De bovenste figuur is de vergroting van de rechterkant zodat je het wat eenvoudiger kunt zien. En de onderste kaart is de gehele dendrogram.
Laten we even de onderste kaart bekijken. Je ziet dat de populatie honden verdeeld is in twee kleinere groepen onder de pijl die gemarkeerd is met “A”. Als we de tak volgen die van punt A naar rechts loopt, komen we een tweede tak tegen bij pijl B die twee subgroepen creëert. Als we de tak van B naar links volgen komen we tak C tegen die wederom de honden opsplitst in twee groepen. Je kunt nu zien dat dit een dendrogram wordt genoemd omdat het een afbeelding is van een structuur die vertakt als een boom.
Dendrograms zijn een beetje lastig om goed te lezen en om er goed in te worden, vergt wat oefening. Je moet onthouden dat takken kunnen roteren rond elk vertakkingspunt. Dus bij voorbeeld, de bovenste tak die zich splitst bij A, kan geroteerd worden op die splitsing zodat de groene groep het meeste links, verplaatst wordt naar de meest rechtse kant naast de turquoise groep. ,
Duidelijk, de groene groep is niet het meest verwant aan de rode groep die er naast stond op het moment dat de groene groep aan de linkerkant van de kaart stond.
Overigens kunnen we de twee groepen aan de meest rechtse kant (bij pijl D) roteren zodat de groene groep nu direct naast de rode groep komt. Dus er zijn eigenlijk verschillende manieren om de clusters te ordenen die niet hun onderlinge relatie wijzigen. Dit komt omdat de verwantschap wordt weergegeven door de lengte van de lijnen die de groepen honden verbinden. Honden die verbonden zijn door erg korte lijnen zijn nauw verwant en honden die verder verwant zijn, zijn verbonden door langere lijnen. Wanneer we groepen rond hun vertakkingspunt draaien, wordt de lengte van de verbindingslijnen niet veranderd, dus de informatie over verwantschap wordt niet veranderd. (lees verder: How to read a dendrogram).
Nu hebben we een afbeelding van de genetische verwantschap tussen alle 211 honden in dit voorbeeld. We hebben ook informatie over welke van deze honden is gediagnosticeerd met epilepsie. Dit wordt weergegeven door drie asterisken (***) aan de bovenkant van de tak voor elke hond. Voor honden zonder asterisk, kan het zijn dat er voor hen geen epilepsie is gerapporteerd of dat er geen informatie is. Dus deze kaart is niet gebruikt worden als representatie van welke honden epilepsie hebben en welke niet. Het vertelt alleen van welke honden een diagnose voor epilepsie is gerapporteerd.
Wat vertelt deze grafiek ons nu? We kunnen zien dat de aangedane honden de neiging hebben om samen te clusteren in familie groepen, wat waarschijnlijk een genetische component van het ziekterisico reflecteert. Jammer genoeg zijn er geen grote groepen waar epilepsie geheel afwezig is. Dit vertelt je dat de genetische predispositie voor epilepsie wijdverspreid is, maar mogelijk niet uniform, in deze populatie honden. Met een goede administratie en het toevoegen van data aan de database, zijn we misschien in staat om een duidelijker beeld te krijgen van de risicopatronen die gebruikt kunnen worden om keuzes te maken in de fok om het aantal ziektegevallen te verminderen.
Er zijn vele rassen die een strijd voeren tegen genetische aandoeningen waarvoor geen DNA test bestaat, of een test die onbetrouwbaar is om die honden te identificeren die de ziekte daadwerkelijk ontwikkelen (b.v. Degeneratieve myelopathie). Voor deze ziekten zouden verwantschaps coëfficiënten erg waardevolle informatie omtrent ziekterisico kunnen geven aan fokkers. Natuurlijk, kan dezelfde techniek zoals hier beschreven gebruikt worden voor ziekten die veroorzaakt worden door enkelvoudige mutaties, als de incidentie van alle genetische aandoeningen in een dendrogram zou staan en up-to-date zou worden gehouden, kunnen fokkers een probleem opmerken voordat het wijdverspreid in het ras raakt en het moeilijk wordt deze te beheersen vanwege de hoge frequentie van dragers.
Eén voorbehoud met betrekking tot verwantschaps coëfficiënten. De cluster analyse gebruikt informatie voor alle honden in een voorbeeld populatie om een boom te creëren die het meest waarschijnlijk hun echte relatie reflecteert. Als er meer honden aan de populatie worden toegevoegd, kan het zijn dat dat ze groepen anders geordend worden omdat de relaties tussen hen veranderd zijn. Dus, om bruikbaar te zijn, moeten gegevens voor verwantschap regelmatig bijgesteld worden en dient accuraat de genetische breedte van de beoogde populatie te representeren. Dit blijft het geval.
We kunnen verwantschaps coëfficiënten zowel vanuit stamboom als DNA databases halen. DNA gegevens hebben wel enig voordeel, omdat deze verschillen in verwantschap tussen nestgenoten onderscheiden, terwijl stamboomgegevens dat niet doen. Aan de andere kant is de stamboom informatie waardevol omdat er geen DNA monsters verzameld hoeven te worden met bijbehorende kosten voor de analyse. Als je niet probeert om nestgenoten te vergelijken kun je je beperken tot één of misschien twee honden in een nest, wat de kosten aanzienlijk zal drukken.
Overdenk de waardevolle informatie die analyse van verwantschaps coëfficiënten voor jouw fokkeuzes zou kunnen geven en hoe genetische aandoeningen in je ras beheerst zouden kunnen worden. Als je een stamboom database hebt of een genotypische analyse van SNPs zou het het echt waard zijn om te doen.
Leuke trucs met Verwantschaps Coëfficiënten, deel 2: “moet ik met deze hond fokken?”
Door Carol Beuchat PhD.
Met toestemming vertaald en overgenomen van de website van het Institute of Canine Biology
Dit is deel 2 van “Leuke truucjes met verwantschaps coëfficiënt”, lees deel 1 HIER
Eén van de belangrijkste redenen waarom genetische diversiteit van een ras verloren gaat, is selectie. In populaties wilde dieren, zorgen de meeste dieren voor nakomelingen en geven hun genen door aan de volgende generatie. De nakomelingen die de beste combinaties van genen erven overleven en reproduceren zichzelf en degenen die niet zo gelukkig waren, werden door natuurlijke selectie verwijderd.
Bij honden, worden er vaak maar één of twee puppy's uit een nest ingezet voor de fok, waarbij we diegenen selecteren die het beste passen bij de doelen van de fokker en die goede rasvertegenwoordigers zijn. Maar als je begon met een reu en teef waarvan jij vond dat ze van goede kwaliteit waren, zouden alle puppy's “kwaliteits” genen moeten hebben, maar in verschillende combinaties, waarvan sommige combinaties een “betere” puppy maken dan andere. Wanneer puppy's minder geschikt worden geacht en niet voor de fok worden ingezet, riskeren we dat we genen uit de genenpool verliezen die juist zorgden voor de goede kwaliteit bij de ouderdieren. We beperken onze toekomstige fok opties wanneer we deze genen verliezen en we verliezen ook de mogelijkheid om ze samen te gooien met een mix van genen van een ander ouderdier om daarmee misschien iets prachtigs te fokken. Je kunt niet elke hond voor de fok inzetten en niet elke hond is het waard om van gefokt te worden.
Als je op zowel kwaliteit (op wat voor niveau dan ook) en gezondheid (en natuurlijk doe je dat) wilt fokken, zou je je zorgen moeten maken over het onomkeerbare verlies van genetische diversiteit door selectieve fok omdat erosie van de genetische basis van een ras uiteindelijk consequenties zal hebben.
Maar hoe bepaald je welke honden belangrijk zijn om genetische diversiteit te bewaren? Hiervoor kun je de Verwantschaps Coëfficiënt gebruiken.
De Verwantschaps Coëfficiënt (K) is een schatting van de genetische gelijkheid tussen twee dieren die verwant zijn door afstamming. Zoals ik in deel 1 van deze serie (Leuke truucjes met Verwantschaps Coëfficiënt: is deze hond echt een outcross?) al schreef, bepaalt de Verwantschaps Coëfficiënt van de reu en teef de inteelt van hun nest. Op een andere manier gezegd, de inteelt coëfficiënt van een hond is de verwantschaps coëfficiënt van zijn ouders. (en onthoud van deel 1 dat K altijd een vergelijking is tussen 2 individuen). We gaan kijken hoe je de Verwantschaps Coëfficiënt kunt gebruiken om de genetische waarde van een hond binnen een ras te beoordelen.
Hieronder staat dezelfde verwantschaps matrix waar we het in mijn vorige artikel over Verwantschaps Coëfficiënt over hebben gehad. Wederom, de witte vakken op het diagonaal is elke hond vergeleken met zichzelf (dus K = 1) en de andere vakken zijn gecodeerd met kleuren om het eenvoudiger te maken om de combinaties te zien die minder (of meer) verwant zijn aan elkaar.
We kunnen de kleur codering die wordt aangegeven in de drie vakken boven links in de hoek gebruiken om eenvoudig die honden op te merken die nauw verwant zijn aan andere honden (dat wil zeggen, groen, geel en rood). Als je de lijnen van honden 6 en 7 van links naar rechts volgt (of volg de kolommen naar beneden als je dat fijner vindt), zie je dat daar veel rode, oranje en gele vakken zijn, die de honden aangeven die zo verwant zijn aan 6 en 7 als halfbroer/-zus (K = 0,125) tot als broer/zus (K = 0,25). Dit betekent dat de genen van hond 6 en 7 ook in andere honden binnen de populatie gevonden kunnen worden, vanwege de gezamenlijke afkomst.
Doe nu hetzelfde voor honden 3 en 4. Je ziet dat de meeste vakken groen zijn, aangevend dat zij niet zo nauw verwant zijn aan de meeste andere honden in deze groep, behalve aan elkaar. De Verwantschaps Coëfficiënt met elkaar is 0,25, wat betekent dat ze zo nauw als broer/zus verwant zijn.
Als honden 6 en 7 veel verwanten hebben in de populatie en honden 3 en 4 maar erg weinig, dan is het laatste paar genetisch waardevoller omdat zij genen dragen die niet algemeen zijn binnen deze honden. Het is betrekkelijk eenvoudig om de genetisch waardevolle honden te identificeren in een dergelijke kleine voorbeeld populatie, maar hoe kunnen we dit doen voor een grote populatie honden met gecompliceerde patronen van verwantschap?
De eenvoudigste manier is door het gemiddelde (mean) van alle Verwantschaps Coëfficiënten voor elk dier te berekenen. In de afbeelding hieronder, heb ik een kolom aan de rechterkant toegevoegd, gelabeld als mK, voor “mean Kinship” (gemiddelde verwantschap). Het is eenvoudig te berekenen door de waardes in een rij op te tellen en te delen door het aantal honden (de Verwantschaps Coëfficiënt van elke hond met zichzelf is in de berekening meegenomen). Nu hebben we een kolom getallen waar we eenvoudig, in de fel gele vakken kunnen zien welke honden genetisch het meest verschillen van de rest. Hoewel ze gemiddeld als half broer/-zus verwant zijn aan de rest van de populatie, weten we dat het honden omvat met weinig of geen verwantschap en je moet dit in gedachten houden als je de waardes van verschillende honden vergelijkt. Het is niet altijd waardevol om de verwantschap matrix te bestuderen om te zien of een hond met K = 0.125 nauw verwant is aan iedereen, of in plaats daarvan onverwant is aan de meeste honden, maar nauw verwant aan enkelen die het gemiddelde opdrijven (zoals hier).

Nu kunnen we de gegevens voor de gemiddelde verwantschap gebruiken om snel die honden te identificeren die genetisch het meest belangrijk zijn in een grote populatie. De simpele grafiek hieronder geeft een rangschikking weer van honden op basis van K, waarbij de laagste waarden van K aan de linkerkant staan – de honden met de grootste genetische waarde – en de hoge waarden aan de rechterkant (de honden met de minste genetische waarde). In deze populatie zijn er een paar honden met een hoge genetische waarde, maar het grootste gedeelte van de rest van de populatie is nauw verwant.
We zouden de Verwantschaps Coëfficiënten veel meer moeten gebruiken dan we nu doen en wat afbreuk doet aan het behoud van genetische diversiteit binnen onze rassen. Fokkers zouden moeten weten welke honden genetisch het waardevolst zijn, ook als deze geen top winnaars in de competitie zijn, omdat de genetische variatie die zij dragen het basismateriaal is voor ras verbetering in de toekomst. Lijnen die verloren gaan, zijn voor altijd verloren. Misschien zouden rasverenigingen een genetische diversiteit commissie moeten hebben die verantwoordelijk is voor het bewaken van de populatie om te voorkomen dat er variatie verloren gaat, of dit zou kunnen vallen onder de gezondheid commissies omdat diversiteit en gezondheid hand in hand gaan. Bedenk wel dat als iedereen naar de minder verwante honden zou rennen, hun genen algemeen worden en op zodanige manier gemixt worden dat het niet meer mogelijk is om deze strategisch te gebruiken om genetische diversiteit te beheren. Diversiteit zou strategisch benut moeten worden. (voor dezelfde reden, zou er een “populaire dekreu” monitor moeten zijn, wiens taak het zou zijn om een oog te houden op reuen die meer produceren dan hun “eerlijke” aandeel aan puppy's).
Leer hoe je de Verwantschaps Coëfficiënt gebruikt om wat giswerk uit je beslissingen omtrent genetische verwantschap of uniciteit weg te nemen in je toekomstige fokplannen. Dit eenvoudige gereedschap kan je een schat aan waardevolle informatie geven!
Leuke trucs met Verwantschaps Coëfficiënten, deel 1: “is deze hond echt een outcross?”