Genetisches Profil

Ein genetisches Profil, manchmal auch als DNA-Profil bezeichnet, ist eine Reihe von genetischen Markern, die eine eindeutige Identifizierung eines Individuums  rmöglichen. Ein genetischer Marker ist ein spezifischer Teil des genetischen Codes der DNA, der von Individuum zu Individuum unterschiedlich ist. Ein genetisches Profil ist ein Leben lang unveränderlich und kann nicht verfälscht oder zerstört werden. Es wird zur Identifizierung eines Individuums, zur Überprüfung von Abstammung und Verwandtschaft oder zur Optimierung der Zucht verwendet.

Möglichkeiten der genetischen Profilierung

Die genetische Profilierung dient in vielen Fällen als zuverlässige lebenslange Identifizierung:

• Bei Verlust oder Diebstahl eines Hundes - Sie ermöglicht den Nachweis der Identität eines Hundes, wenn ein verlorener oder gestohlener Hund gefunden wird.
• Im Falle eines defekten Mikrochips - Sollte der Mikrochip, den der Hund trägt, nicht mehr funktionieren, kann die Identität des Hundes nachgewiesen und ein neuer Chip angebracht werden.
• Bei der Besamung - Dient zur Identifizierung des Samens.

Die genetische Profilierung wird zur Überprüfung der Abstammung verwendet:

• Für routinemäßige Stammbaumkontrollen oder bei Zweifeln an der Abstammung - Zur zuverlässigen Überprüfung der Vaterschaft oder Mutterschaft nach einer absichtlichen Verpaarung oder zufälligen Paarung oder nach einer Besamung.
• Doppelverpaarungen - Bei einigen Hunderassen ist es möglich, eine Genehmigung für eine Doppelverpaarung zu beantragen. In diesem Fall ist es erforderlich, dass die Mutter, alle Welpen und beide Väter DNA-Profile erstellt haben und die Vaterschaft der Welpen festgestellt wird.
• Bei Nachweis „clear by parents“ - Wenn beide Eltern auf einen rezessiven Gendefekt, der bei einer bestimmten Rasse beobachtet wird, mit negativem Ergebnis getestet werden, d.h. beide gesund sind, können ihre Nachkommen beim Nachweis der Abstammung durch das genetische Profil als „clear by parents“ gekennzeichnet werden. Es wird empfohlen diesen Nachweis nur bei jeden zweiten Generation zu verwenden.
• Wenn es nicht möglich ist, die Eltern zu überprüfen, können andere Familienbeziehungen überprüft werden - Geschwister, Enkel/Großvater, Neffe/Onkel... je mehr verwandte Tiere in den Test einbezogen werden, desto genauer ist das Ergebnis (desto genauer ist die Wahrscheinlichkeit der Verwandtschaft)

In der Zucht dient das genetische Profil als Werkzeug für:

• Auswahl des optimalen Zuchtpaares - Durch den Vergleich der genetischen Profile können die am besten geeigneten Kombinationen von Individuen ausgewählt werden, um die genetische Vielfalt innerhalb der Rasse zu erhalten. Es ist wünschenswert, dass die Zuchtpaare in den zu vergleichenden Merkmalen so heterozygot (unterschiedlich) wie möglich sind.
• Populationsstudien - Überwachung der Vielfalt, Heterozygotie, Inzucht

Probeentnahme

Für die Erstellung eines genetischen Profils bevorzugen wir Blutproben. Der Tierarzt entnimmt die Probe und bestätigt gleichzeitig die Identität des Tieres durch Ablesen  es
Mikrochips. Die Analyse ist sehr empfindlich gegenüber der Qualität der DNA. Es kann auch ein Wangenabstrich verwendet werden, der jedoch sehr sorgfältig entnommen und in einem luftdurchlässigen Behälter aufbewahrt werden muss, damit er gut trocknet.

Methodik

Das Genomia-Labor arbeitet nach dem international anerkannten und von der FCI empfohlenen ISAG-Standard (International Society for Animal Genetics). In  ualitätstests erreicht ISAG wiederholt die höchste Qualitätsstufe. Die DNA-Profilierung ist vom Tschechischen Institut für Akkreditierung nach ISO 17025 akkreditiert, so dass Genomia über die höchstmögliche Kompetenz für die DNA-Profilierung von Hunden verfügt.

Es gibt zwei wichtige technologische Verfahren für die Erstellung von genetischen Profilen: STR- und SNP-Analyse. Diese Analysen sind nicht miteinander kompatibel und können nicht miteinander verglichen werden.

Genetisches SNP-Profil (ISAG2020)

Das genetische SNP-Profil (Single Nucleotide Polymorphisms) konzentriert sich auf die Analyse von Punktpolymorphismen, d. h. von Veränderungen in der DNA-Sequenz auf  er Ebene einzelner Nukleotide. Diese Veränderungen sind sehr stabil und werden nach den Mendelschen Gesetzen vererbt, was eine hohe Zuverlässigkeit und eine genauere und robustere genetische Identifizierung sicherstellt. SNP-Profile können gut für
Populationsstudien verwendet werden, da sie eine große Anzahl von Markern enthalten, die gleichmäßig über alle Chromosomen verteilt sind. Dies gewährleistet eine vollständige Abdeckung und repräsentative Darstellung für die Bewertung von Heterozygotie und Diversität. Bei der SNP-Profilierung werden moderne Sequenzierungstechnologien für die massiv parallele Sequenzierung eingesetzt, was die Zuverlässigkeit und Effizienz der Tests erhöht.

Die Analyse des SNP erfolgt in mehreren Schritten:

• DNA-Isolierung - Der Schwerpunkt liegt auf einer hohen Qualität der Probe - das am besten geeignetes Material ist Blut.
• Massiv parallele Sequenzierung (MPS) - Die moderne Methode der massiv parallelen Sequenzierung oder Next Generation Sequencing (NGS) wird für die Analyse von SNPs verwendet, wodurch Hunderte bis Tausende von genetischen Varianten gleichzeitig gelesen werden können.
• Identifizierung von SNP-Markern - Jeder SNP-Marker steht für eine bestimmte Position in der DNA, an der eine Einzelnukleotid-Variante auftritt. Die ISAG2020- Panels 1 und 2 standardisieren die Analyse von 231 SNP-Markern, was einen internationalen Vergleich der Ergebnisse ermöglicht. Genomia berichtet über mindestens von 218 Markern.
• Bioinformatik-Analyse - Nach der Sequenzierung werden die Daten von einer Bioinformatik-Software verarbeitet, um den Genotyp einer Person auf der Grundlage  des Vorhandenseins bestimmter SNP-Varianten zu bestimmen. Jeder SNP-Marker ergibt „zwei Buchstaben“ (zwei Nukleotidbasen), die das Individuum jeweils von einem anderen Elternteil geerbt hat.

Zusammenfassung der Vorteile der SNP-Profilierung:

• Höhere Genauigkeit - die Verfolgung von mehr Markern, die gleichmäßig über alle Chromosomen verteilt sind, ermöglicht eine genauere Identifizierung von Individuen und Beziehungen.
• Höhere Markerstabilität - eine Mutation tritt im Durchschnitt alle 100 Millionen Basen pro Generation auf (im Vergleich dazu tritt bei einem STR-Marker im Durchschnitt alle 1.000-10.000 Übertragungen eine Mutation auf)
• Höherer Durchsatz der technologischen Methode - Analyse von Hunderten von Proben gleichzeitig
• Besser geeignet für Populationsstudien - Überwachung von Inzucht, genetischer Vielfalt, Homozygotie/Heterozygotie. Genomia berichtet den Heterozygotie-Wert für jedes SNP-Profil.

Die Nachteile sind eine längere Bearbeitungszeit der Proben und höhere Kosten für die
Analyse und die erforderlichen Technologien (leistungsstarke Computer, spezielle Software
für die Ergebnisauswertung, große Datenbestände, Validierung des MPS-Sequenzers).
Andererseits sinken die Kosten für die Analyse aufgrund der hohen Leistungsfähigkeit der Technologie mit der Anzahl der getesteten Proben.

Genetisches STR-Profil (ISAG2006)

Das genetische STR-Profil (Short Tandem Repeats) basiert auf der Analyse von Mikrosatelliten-Markern - kurzen, sich wiederholenden DNA-Sequenzen von zwei bis sieben Basenpaaren. Die Anzahl dieser Wiederholungen ist individuell und wird von den Eltern vererbt, was STR-Profile zu einem hervorragenden Instrument für die Überprüfung der Abstammung und die genetische Identifizierung macht.

Der Prozess der STR-Analyse umfasst mehrere Hauptschritte:

• DNA-Isolierung - Die DNA wird aus der Probe extrahiert und dient als Ausgangsmaterial für die Analyse.
• Amplifikation durch Polymerase-Kettenreaktion (PCR) - Spezifische DNA-Abschnitte, die STR-Marker enthalten, werden durch PCR amplifiziert. Jeder STR-Marker wird spezifisch mit Hilfe von Primern - kurzen DNA-Sequenzen - amplifiziert, wobei einer der Primer am 5'-Ende mit einem fluoreszierenden Farbstoff markiert ist, wodurch das Produkt nachgewiesen werden kann.
• Fragment-Trennung durch Elektrophorese - Vervielfältigte DNA-Fragmente werden in ein Kapillarelektrophoresegerät gegeben, wo sie in einem elektrischen Feld nach Länge getrennt werden. Jedes Allel des STR-Markers entspricht einer bestimmten Fragmentlänge, die von der Anzahl der Wiederholungen des Sequenzmotivs abhängt.
• Detektion und Datenanalyse - Fluoreszenzmarkierte DNA-Fragmente werden von einem Laserscanner erkannt. Das Ergebnis ist eine elektrophoretische Aufzeichnung, die die Länge der einzelnen STR-Marker zeigt.
• Interpretation der Ergebnisse - Das Ergebnis ist eine einzigartige Kombination von Markern, die das Individuum identifiziert. Für jeden Marker erbt das Individuum einen Wert von seinem Vater und einen von seiner Mutter. Durch den Vergleich von STR-Profilen ist es möglich, die Identität eines Individuums zu überprüfen oder Verwandtschaftsbeziehungen mit mehr als 99,99 % Sicherheit zu bestätigen.
• Liste der im ISAG2006-Panel enthaltenen Marker: AHTk211, CXX279, REN169O18, INU055, REN54P11, INRA21, AHT137, REN169D01, AHTh260, AHTk253, INU005, INU030, Amelogenin, FH2848, AHT121, REN162C04, AHTh171, REN247M23, AHTH130, REN105L03, REN64E19. Genomia bestimmt mindestens 19 Marker.