veterinaryВетеринария сегодняVeterinary Science Today2304-196X2658-6959"Veinard"10.29326/2304-196X-2019-4-31-43-48veterinary-441Research ArticleБОЛЕЗНИ КРСBOVINE DISEASESМЕТОД ПИРОСЕКВЕНИРОВАНИЯ: ВОЗМОЖНОСТИ И ОГРАНИЧЕНИЯ ПРИ ДИАГНОСТИКЕ НАСЛЕДСТВЕННЫХ ЗАБОЛЕВАНИЙ КРУПНОГО РОГАТОГО СКОТАPYROSEQUENCING: ITS POTENTIAL AND LIMITATIONS IN DIAGNOSIS OF INHERITED DISEASES IN CATTLEhttps://orcid.org/0000-0002-1666-3058КирсановаН. А.KirsanovaН. A.

Научный сотрудник

Москва 

Researcher

Moscow

n.kirsanova@vgnki.ruhttps://orcid.org/0000-0002-7552-4816СухоедоваА. В.SukhoedovaA. V.

Младший научный сотрудник

Москва 

Junior Researcher

Moscow

a.suhoedova@vgnki.ruhttps://orcid.org/0000-0002-6721-2812ПлескачеваМ. А.PleskachevaM. A.

Лаборант-исследователь

 

Laboratory Research Assistant

Moscow

pleskacheva@vgnki.ruhttps://orcid.org/0000-0002-6274-5265СолтынскаяИ. В.SoltynskayaI. V.

Исполняющий обязанности заведующего отделом

Москва 

Interim Head of Department

Moscow

i.soltynskaya@vgnki.ruhttps://orcid.org/0000-0002-6996-1817ТимофееваИ. А.TimofeevaI. A.

Научный сотрудник

Москва 

Researcher

Moscow

i.timofeeva@vgnki.ruhttps://orcid.org/0000-0001-8924-2273ПрасоловаО. В.PrasolovaО. V.

Старший научный сотрудник, кандидат ветеринарных наук

Москва 

Senior Researcher, Candidate of Science (Veterinary Medicine)

Moscow

o.prasolova@vgnki.ruhttps://orcid.org/0000-0003-0080-0158КрыловаЕ. В.KrylovaE. V.

Ведущий научный сотрудник, кандидат биологических наук

Москва

Leading Researcher, Candidate of Science (Biology)

Moscow

e.krylova@vgnki.ruФГБУ «ВГНКИ»РоссияFGBU “VGNKI”Russian Federation201926122019044348Copyright © Кирсанова Н.А., Сухоедова А.В., Плескачева М.А., Солтынская И.В., Тимофеева И.А., Прасолова О.В., Крылова Е.В., 20192019Кирсанова Н.А., Сухоедова А.В., Плескачева М.А., Солтынская И.В., Тимофеева И.А., Прасолова О.В., Крылова Е.В.Kirsanova Н.A., Sukhoedova A.V., Pleskacheva M.A., Soltynskaya I.V., Timofeeva I.A., Prasolova О.V., Krylova E.V.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://veterinary.arriah.ru/jour/article/view/441

В настоящее время зарегистрировано большое количество различных групп заболеваний сельскохозяйственных животных, в которых наследственность играет значимую роль. Например, у крупного рогатого скота выявлено свыше 500 генетически обусловленных морфологических и функциональных нарушений, причем для 150 известны конкретные мутации. Реализация генетического материала крупного рогатого скота сопровождается распространением различных заболеваний, обусловленных мутациями, возникающими у выдающихся представителей пород. В результате насыщения популяций летальными мутациями возникла необходимость более широкого использования молекулярно-генетических методов для выявления моногенных наследственных заболеваний. Для решения данной задачи перспективно применение технологии пиросеквенирования ДНК, наиболее удобной для экспресс-диагностики однонуклеотидных мутаций в геноме крупного рогатого скота, расположенных в областях с известной нуклеотидной последовательностью. С использованием пиросеквенирования в ФГБУ «ВГНКИ» были разработаны, валидированы и утверждены методики идентификации наиболее распространенных значимых мутаций крупного рогатого скота голштинской, симментальской, бурой швицкой и абердин-ангусской пород, ассоциированных с дефицитом адгезии лейкоцитов, комплексным пороком позвоночника, дефицитом уридин-монофосфат синтетазы, цитруллинемией, спинальной мышечной атрофией, спинальной демиелинизацией, гаплотипом 2 бурой швицкой породы, синдромом Вивера, с дупликацией развития, α-маннозидозом, карликовостью, субфертильностью быков, тромбоцитопатией, синдромом арахномелии, дефицит-цинк-подобным синдромом. Данные методики предназначены для исследования спермопродукции в племенных центрах страны, научных лабораториях, работающих в области биотехнологии и репродукции животных, центрах воспроизводства продуктивных животных. Внедрение предложенных генетических тестов для исследования на наличие мутантных аллелей и ограничение использования носителей мутаций в племенной работе позволит минимизировать распространение наследственных заболеваний и тем самым улучшить отечественный генофонд крупного рогатого скота.

A large number of diff erent groups of livestock diseases in which heredity plays a signifi cant role are currently reported. In particular, more than 500 genetically determined morphological and functional disorders have been detected in cattle; for 150 of them, specifi c mutations are known. The sale of bovine genetic materials is associated with the spread of various diseases caused by mutations that occur in the prominent representatives of breeds. The abundance of lethal mutations in the populations requires a broader application of molecular diagnostic methods for detection of monogenic hereditary diseases. DNA pyrosequencing, being the most convenient technique for the rapid diagnosis of single nucleotide mutations in the bovine genome that are located in the regions with known nucleotide sequence, has a potential for meeting this need. Pyrosequencing-based methods for identifi cation of the most common signifi cant mutations in Holstein, Simmental, Brown Swiss and Aberdeen Angus cattle were developed, validated and approved at the FGBU “VGNKI”. Such mutations are associated with leukocyte adhesion defi ciency, complex vertebral malformation, uridine monophosphate synthetase defi ciency, citrullinemia, spinal muscular atrophy, spinal cord demyelination, Brown Swiss haplotype 2, Weaver syndrome, developmental duplications, α-mannosidosis, dwarfi sm, bovine male subfertility, trombocytopathya, arachnomelia syndrome, hypozincemia-like syndrome. These methods are intended to test semen in the breeding centres, scientifi c laboratories working in the fi eld of biotechnology and animal reproduction, livestock reproduction centres. The use of the proposed genetic tests to detect mutant alleles, as well as reduced use of mutation-bearing animals in stock breeding will allow minimizing the occurrence of inherited diseases and thus improving the gene pool of cattle in the country.

пиросеквенированиенаследственные заболеваниягенетические аномалииполиморфизмкрупный рогатый скотpyrosequencinginherited diseasesgenetic abnormalitiespolymorphismcattleReferencesВведение в молекулярную диагностику: учебно-методическое пособие: в 2 т. Т. 2: Молекулярно-генетические методы в диагностике наследственных и онкологических заболеваний / под. ред. М. А. Пальцева, Д. В. Залетаева. – М.: Медицина, 2011. – 503 с.Introduction to molecular diagnostics: a study guide: in 2 volumes. Vol. 2: Molecular genetics methods in the diagnosis of inherited and oncology diseases [Vvedenie v molekulyarnuyu diagnostiku: uchebno-metodicheskoe posobie: v 2 t. T. 2: Molekulyarno-geneticheskie metody v diagnostike nasledstvennyh i onkologicheskih zabolevanij]. Ed. by М. А. Paltsev, D. V. Zaletaev. М.: Meditsina, 2011 (in Russian).Генетические полиморфизмы и риск развития некоторых мультифакторных заболеваний / Е. С. Потехина, К. О. Миронов, О. П. Дрибноходова [и др.] // Справочник заведующего КДЛ. – 2014. – № 10. – С. 37–47.Genetic polymorphisms and risk of developing certain multifactor diseases [Geneticheskie polimorfi zmy i risk razvitiya nekotoryh mul’tifaktornyh zabolevanij]. E. S. Potekhina, К. О. Mironov, О. P. Dribnokhodova [et al.]. Spravochnik zaveduyushchego KDL. 2014; 10: 37–47 (in Russian).Жигачев А. И., Эрнст Л. К., Кудрявцев В. А. Генетические болезни у черно-пестрого, голштинского и айширского скота и их профилактика // Вопросы нормативно-правового регулирования в ветеринарии. – 2008. – № 1. – C. 46–56.Zhigachev A. I., Ernst L. K., Kudryavtsev V. A. Genetic diseases in Black-and-White, Holstein and Ayrshire cattle and prevention thereof [Geneticheskie bolezni u cherno-pestrogo, golshtinskogo i ajshirskogo skota i ih profi laktika]. Issues of Legal Regulation in Veterinary Medicine. 2008; 1: 46– 56 (in Russian).Моногенные наследственные дефекты и их роль в воспроизводстве / Н. Зиновьева, Н. Стрекозов, Г. Ескин [и др.] // Животноводство России. – 2015. – № 6. – С. 30–31.Monogenic hereditary defects and their role in reproduction [Monogennye nasledstvennye defekty i ih rol’ v vosproizvodstve]. N. Zinovyeva, N. Strekozov, G. Eskin [et al.]. Zhivotnovodstvo Rossii. 2015; 6: 30–31 (in Russian).Опыт использования систем генетического анализа на основе технологии пиросеквенирования / К. О. Миронов, Е. А. Дунаева, О. П. Дрибноходова, Г. А. Шипулин // Справочник заведующего КДЛ. – 2016. – № 5. – С. 33–43.Experience of using pyrosequencing-based genetic analysis systems [Opyt ispol’zovaniya sistem geneticheskogo analiza na osnove tekhnologii pirosekvenirovaniya]. К. О. Mironov, E. A. Dunaeva, O. P. Dribnokhodova, G. A. Shipulin. Spravochnik zaveduyushchego KDL. 2016; 5: 33–43 (in Russian).Основные генетические причины эмбриональных потерь в молочном скотоводстве, связанные с интенсивной селекцией по продуктивности / С. В. Гуськова, И. С. Турбина, Г. В. Ескин, Н. А. Комбарова // Молочное и мясное скотоводство. – 2014. – № 3. – С. 10–14.Main genetic causes of embryonic loss in dairy cattle husbandry associated with intensive selection based on performance [Osnovnye geneticheskie prichiny embrional’nyh poter’ v molochnom skotovodstve, svyazannye s intensivnoj selekciej po produktivnosti]. S. V. Guskova, I. S. Turbina, G. V. Eskin, N. A. Kombarova. Dairy and Beef Cattle Farming. 2014; 3: 10–14 (in Russian).Cole J. B., Null D. J., VanRaden P. M. Phenotypic and genetic eff ects of recessive haplotypes on yield, longevity, and fertility // J. Dairy Sci. – 2016. – Vol. 99 (9). – Р. 7274–7288; DOI: 10.3168/jds.2015-10777.Cole J. B., Null D. J., VanRaden P. M. Phenotypic and genetic effects of recessive haplotypes on yield, longevity, and fertility. J. Dairy Sci. 2016; 99 (9): 7274–7288; DOI: 10.3168/jds.2015-10777.Genetic disorders in beef cattle: a review / A. Ciepłoch, K. Rutkowska, J. Oprządek, E. Poławska // Genes Genom. – 2017. – Vol. 39 (5). – P. 461–471; DOI: 10.1007/s13258-017-0525-8.Genetic disorders in beef cattle: a review. A. Ciepłoch, K. Rutkowska, J. Oprządek, E. Poławska. Genes Genom. 2017; 39 (5): 461–471; DOI: 10.1007/s13258-017-0525-8.Mendelian Inheritance in Cattle 2000 / ed. P. Millar, J. J. Lauvergne, C. Dolling Waseningen: EAAP publication, 2000. – No. 101. – 590 p.Mendelian Inheritance in Cattle 2000. ed. P. Millar, J. J. Lauvergne, C. Dolling Waseningen: EAAP publication, 2000: 101.National Center for Biotechnology Information (NCBI). – URL: www.ncbi.nlm.nih.gov (дата обращения: 13.09.19).National Center for Biotechnology Information (NCBI). URL: www.ncbi.nlm.nih.gov (date of access: 13.09.19).Online Mendelian Inheritance in Animals (ОMIA). – URL: www.omia.org/home (дата обращения: 13.09.19).Online Mendelian Inheritance in Animals (ОMIA). URL: www.omia.org/home (date of access: 13.09.19).

The authors declare that there are no conflicts of interest present.