Генетический профиль

Генетический профиль, также называемый ДНК-профилем, представляет собой совокупность генетических маркеров, позволяющих однозначно идентифицировать особь. Генетический маркер — это определённый участок генетического кода ДНК, который различается у разных особей. Генетический профиль остаётся неизменным на протяжении всей жизни и не может быть подделан или уничтожен. Он используется для идентификации особи, подтверждения происхождения и родственных связей, а также для оптимизации племенной работы.

Возможности использования генетического профиля

Определение генетического профиля служит надёжным пожизненным способом идентификации во многих случаях:

• При потере или краже лошади — позволяет подтвердить личность животного в случае обнаружения потерянной или украденной лошади.
• При неисправности микрочипа — если микрочип, имплантированный лошади, перестаёт функционировать, генетический профиль позволяет подтвердить её личность и провести повторное чипирование.
• При искусственном осеменении — используется для идентификации спермы.

Генетический профиль также применяется для подтверждения происхождения:

• Для стандартной проверки родословных или при сомнениях в происхождении — обеспечивает надёжное подтверждение отцовства или материнства после плановой случки, случайного покрытия или искусственного осеменения.
• Для подтверждения статуса «свободен по происхождению» (clear by parentage) — если оба родителя прошли тестирование на рецессивное генетическое заболевание, контролируемое в конкретной породе, и получили отрицательный результат, а происхождение подтверждено генетическим профилем, потомок может быть обозначен как «свободен по происхождению». Рекомендуется использовать этот подход только через поколение.
• Для проверки других родственных связей — если невозможно проверить родителей, можно установить другие виды родства, такие как полнородное или неполнородное родство, отношения дед/внук или дядя/племянник. Чем больше родственников включено в анализ, тем точнее будет результат и вероятность подтверждения родства.

В племенной работе генетический профиль используется как инструмент для:

• Подбора оптимальных племенных пар — сравнение генетических профилей позволяет выбирать наиболее подходящие комбинации животных для сохранения генетического разнообразия и снижения уровня инбридинга в популяции.
• Популяционных исследований — мониторинга генетического разнообразия, гетерозиготности и инбридинга.

Отбор образцов

Для генетического профилирования предпочтительно использовать образцы крови. Забор образца выполняется ветеринарным врачом, который одновременно подтверждает личность животного путём считывания микрочипа. Анализ очень чувствителен к качеству ДНК. Также может использоваться мазок со слизистой оболочки щеки, однако он должен быть взят надлежащим образом и храниться в воздухопроницаемой упаковке для полного высыхания.

Методика исследования

Лаборатория Genomia использует международно признанный стандарт ISAG (International Society for Animal Genetics), который применяется для генетической идентификации и подтверждения происхождения сельскохозяйственных и домашних животных, включая лошадей. В тестах качества ISAG лаборатория Genomia регулярно получает наивысшие оценки. Определение ДНК-профиля аккредитовано Чешским институтом по аккредитации в соответствии со стандартом ISO 17025, что подтверждает высочайший уровень компетентности лаборатории в области генетического профилирования лошадей.

Для определения генетического профиля используются два основных технологических подхода: STR и SNP. Эти методы не являются взаимно совместимыми, и их результаты нельзя напрямую сравнивать.

Генетический профиль SNP

Генетический профиль SNP (Single Nucleotide Polymorphism, однонуклеотидный полиморфизм) основан на анализе точечных изменений в последовательности ДНК на уровне отдельных нуклеотидов. Такие изменения отличаются высокой стабильностью и наследуются согласно законам Менделя, что обеспечивает высокую надёжность, точность и устойчивость генетической идентификации.

Профили SNP особенно полезны для популяционных исследований, поскольку содержат большое количество маркеров, равномерно распределённых по всем хромосомам. Это обеспечивает полное покрытие генома и репрезентативную оценку гетерозиготности и генетического разнообразия. SNP-профилирование использует современные технологии массового параллельного секвенирования, что повышает надёжность и эффективность тестирования.

Этапы анализа SNP

Выделение ДНК

Особое внимание уделяется высокому качеству образца; наиболее предпочтительным материалом является кровь.

Массовое параллельное секвенирование (MPS)

Для анализа SNP используется современный метод массового параллельного секвенирования, также известный как секвенирование нового поколения (NGS), позволяющий одновременно анализировать сотни и тысячи генетических вариантов.

Идентификация SNP-маркеров

Каждый SNP-маркер представляет собой определённую позицию в ДНК, в которой наблюдается вариация одного нуклеотида. Панели ISAG2020 Panel 1 и Panel 2 стандартизируют анализ 859 SNP-маркеров, что обеспечивает международную сопоставимость результатов. Genomia гарантирует получение данных как минимум по 95 % маркеров.

Биоинформатический анализ

После секвенирования данные обрабатываются специализированным биоинформатическим программным обеспечением, которое определяет генотип особи на основе выявленных SNP-вариантов. Каждый SNP-маркер представлен двумя нуклеотидами («двумя буквами»), по одному унаследованному от каждого родителя.

Преимущества SNP-профилирования

• Более высокая точность — анализ большего количества маркеров, распределённых по всем хромосомам, обеспечивает более точную идентификацию особей и определение родственных связей.
• Более высокая стабильность маркеров — в среднем одна мутация возникает на каждые 100 миллионов нуклеотидов за поколение. Для сравнения, у STR-маркеров мутация происходит примерно один раз на каждые 1 000–10 000 передач данного маркера потомству.
• Высокая производительность метода — позволяет анализировать сотни образцов одновременно.
• Лучшая пригодность для популяционных исследований — обеспечивает мониторинг инбридинга, генетического разнообразия, гомозиготности и гетерозиготности. Для каждого SNP-профиля Genomia указывает показатель гетерозиготности.

К недостаткам относятся более длительное время обработки образцов и более высокие затраты на анализ и необходимую инфраструктуру (высокопроизводительные компьютеры, специализированное программное обеспечение для обработки данных, большие объёмы хранения информации и валидация MPS-секвенаторов). Однако благодаря высокой пропускной способности технологии стоимость анализа на один образец снижается с увеличением количества тестируемых образцов.

Генетический профиль STR (ISAG2006)

Генетический профиль STR (Short Tandem Repeats, короткие тандемные повторы) основан на анализе микросателлитных маркеров — коротких повторяющихся последовательностей ДНК длиной от двух до семи пар оснований. Количество повторов индивидуально для каждой особи и наследуется от родителей, что делает STR-профили эффективным инструментом для подтверждения происхождения и генетической идентификации.

Этапы анализа STR

Выделение ДНК

Из образца выделяется ДНК, которая служит исходным материалом для анализа.

Амплификация методом полимеразной цепной реакции (ПЦР)

Определённые участки ДНК, содержащие STR-маркеры, многократно копируются с помощью ПЦР. Каждый STR-маркер амплифицируется с использованием праймеров — коротких последовательностей ДНК. Один из праймеров на 5'-конце мечен флуоресцентным красителем, что позволяет обнаруживать полученные продукты реакции.

Разделение фрагментов методом электрофореза

Амплифицированные фрагменты ДНК помещаются в систему капиллярного электрофореза, где разделяются по длине в электрическом поле. Каждый аллель STR-маркера соответствует определённой длине фрагмента, зависящей от количества повторяющихся единиц.

Детекция и анализ данных

Флуоресцентно меченые фрагменты ДНК регистрируются лазерным сканером. Результатом является электрофореграмма, отображающая длину каждого STR-маркера.

Интерпретация результатов

Результатом анализа является уникальная комбинация маркеров, идентифицирующая конкретную особь. Для каждого маркера одна аллель наследуется от отца, а другая — от матери. Сравнение STR-профилей позволяет подтвердить личность животного и родственные связи с достоверностью более 99,99 %.

.