Matís tekur við greiningu arfgerða sem stýra þoli gegn riðu
Ráðgjafarmiðstöð landbúnaðarins (RML) samdi nýverið við Matís um að taka við greiningum á arfgerðum sem stýra þoli gegn riðu í sauðfé. Matís tekur við greiningunum af Íslenskri erfðagreiningu (ÍE) sem hefur sinnt þeim undanfarin ár.
Matís annast arfgerðagreiningarnar og skilar niðurstöðum til RML þar sem þær eru lesnar inn í Fjárvís, gagnagrunn sauðfjárræktarinnar. Með þessu verklagi er tryggt að ferlið haldist óbreytt fyrir bændur og að allar upplýsingar fari í gegnum sama farveg og áður. Mikilvægt er að bændur sendi sýni til greininganna til RML, en ekki Matís, þannig að þau séu skráð móttekin og leiti í réttan farveg.
Erfðahópur Matís hefur um árabil veitt fjölbreytta þjónustu sem snýr að arfgerðagreiningum sauðfjár og annars búfénaðar. Hvað sauðfé varðar þá hafa greiningarnar einkum falist í ákvörðun erfða sem taldar eru stýra næmi fyrir riðu, frjósemi (Lóa og Þoka), myndun gulrar fitu og bógkreppu, auk faðernisgreininga. Árlegur heildarsýnafjöldi í þessar greiningar síðastliðin ár er talinn í hundruðum sýna. Umfang þess verkefnis sem nú er verið að ráðast í er af umtalsvert stærri skala. Innleiðing þess hjá Matís styrkir erfðahópinn því verulega og kallar jafnframt á umtalsverða aðlögun. Síðastliðin ár hefur sýnafjöldi í greiningu á riðu-arfgerðum verið um 70-80.000 og búist er við svipuðum sýnafjölda í ár. Verkefnið hefur því kallað á ráðningu starfsfólks, kaupum og uppsetningu á fjölbreyttum búnaði og innleiðingu viðeigandi verkferla hjá Matís – ferli sem staðið hefur yfir síðan í upphafi árs. Til viðbótar við tvo starfsmenn sem ráðnir voru í fast starf vegna verkefnisins nú í upphafi árs kallar verkefnið á tímabundnar ráðningar yfir sumartímann til að anna þeim sýnafjölda sem berst yfir ‚sumar-vertíðina‘.
Greiningarnar hjá Matís eru nú komnar á gott skrið samhliða áframhaldandi undirbúningi fyrir sumarið. Á sjötta þúsund sýni hafa borist til greiningar og niðurstöðum skilað fyrir á fjórða þúsund.
Verkferlið
Fyrsta skref greiningarinnar er að opna sýnahylki og flytja viðkomandi lífsýni í sýnaglas. Strikamerki sýnahylkis er skráð í gagnagrunn Matís og viðkomandi hugbúnaður merkir þá sýnið móttekið til greiningar. Samhliða þessu prentar hugbúnaðurinn út strikamerki sem notað er til að merkja viðkomandi sýnaglas. Byrja þarf á að skera neðan af hylkjunum (mynd 1a) og í kjölfarið eru þau færð í tæki, sér-smíðuð hjá ÍE, þar sem málmpinni er rekinn niður í gegnum hylkið sem þrýstir lífsýninu út og í sýnaglas (mynd 1b).
Annað skref greiningarinnar felur í sér að draga DNA úr viðkomandi lífsýni í vatnslausn. Slíkan útdrátt má framkvæma með fjölbreyttum hætti og ræðst val aðferða gjarnan á því hvaða hreinleika og magn erfðaefnis er krafist – eftir því sem kröfurnar aukast, þeim mun umfangsmeiri og dýrari eru aðferðirnar. Í tilfelli þeirrar greiningar sem hér er til umfjöllunar er mikilvægt að útdrátturinn sé hraður og að hann megi framkvæma samhliðaá hundruðum sýna. Í kjölfarið er útdregið DNA flutt í 96-holu bakka (mynd x) og staðsetning sýnanna í bakkanum skráð í viðkomandi gagnagrunn.
Þriðja skref greiningarinnar felur í sér mögnun erfðaefnisins með aðferð sem kallast PCR (e. polymerase chain reaction). Tilgangurinn er að fjölfalda það svæði erfðamengisins sem ætlunin er að raðgreina. Erfðamengi sauðfjár samanstendur af tæplega 3 milljörðum basa, táknuð með bókstöfunum A, G, C og T, sem kóða fyrir upplýsingum erfðamengisins. Í þeirri greiningu sem hér er til umfjöllunar skoðum við sex basa í PRNP geninu (einnig þekkt sem PrP) sem koma fyrir á svæði samliggjandi 100 basa raðar. Af þeim sökum skipta aðrar upplýsingar en þær sem koma fyrir á þessu stutta svæði erfðamengisins okkur ekki máli. Með mögnun svæðisins veljum við ‚réttan hluta‘ erfðamengisins til raðgreiningar.
Raðgreiningin felur í sér að mögnuðu DNA er blandað saman við ensím og sérhæfð hvarfefni sem ‚lita‘ erfðaefnið með mismunandi flúrljómandi litum fyrir hvern bókstaf, A, C, G og T. Í kjölfarið er afurðin flutt í raðgreini þar sem skynjari skráir niður ljósmerkin á hinu ‚litaða‘ erfðaefni svo úr verður línurit sem notað er til að lesa viðkomandi erfðaröð (mynd Y).
Síðasta skref ferilsins er greining þeirra gagna sem safnað er á raðgreininum. Sú greining er framkvæmd af starfsfólki Matís þar sem raðgreining hvers sýnis fyrir sig er skoðuð og bókstafirnir sex þar sem erfðabreytileiki er þekktur innan PRNP gensins eru ákvarðaðir. Gæði gagnanna eru sannreynd og ef þau eru ófullnægjandi er ferlið fyrir viðkomandi sýni (frá DNA mögnun) endurtekið. Gögnin eru að lokum keyrð inn í gagnagrunn Matís þar sem þau eru tengd strikamerki viðkomandi sýnis. Þá eru þau keyrð úr gagnagrunninum og send RML sem færa þau inn í Fjárvís.
Viðbótargreiningar
Til viðbótar við greiningu arfgerða sem stýra þoli gegn riðu stendur bændum til boða að senda sýni til annarra arfgerðagreininga á mun hagstæðara verði en áður hefur boðist. Skýrist sú verðbreyting á því hagræði sem felst í greiningu svo mikils fjölda sýna og þeim verkferlum sem af því leiðir. RML mun annast utanumhald þessara viðbótar-greininga og hefur kynnt bændum forsendur, verð og verklag hvað þetta varðar á vefsíðu sinni. Bændur geta þá valið að senda sýni til greiningar vegna bógkreppu eða frjósemis ýmist með eða án greiningu m.t.t. þols gegn riðu. Forsenda slíkra viðbótar-greininga er að þær séu tilgreindar/valdar við innsendingu sýnis til RML – þ.e ekki verður boðið upp á að velja viðbótar-greiningar afturvirkt fyrir sýni sem þegar hefur verið sent/greint.
Bógkreppa er alvarlegur erfðagalli sem ekki er þekktur í öðrum sauðfjárkynjum utan Íslands. Svipgerðin lýsir sér þannig að framfætur eru verulega vanskapaðir og lömb geta oft ekki staðið upp. Flestir einstaklingar eru því aflífaðir stuttu eftir burð. Þar sem erfðagallinn er víkjandi, þá getur hið gallaða gen leynst í hjörðum og ómögulegt er að uppræta gallann nema með erfðagreiningum. Matís hefur stundað rannsóknir á bógkreppu undanfarin ár, í samvinnu við RML og Keldur, til að finna erfðagallann í erfðamengi sauðfjár og þróa erfðapróf. Rannsóknirnar leiddu til þess að erfðagalli fannst sem talinn er valda sjúkdómnum. Erfðagallinn er þess eðlis að brottfall er á einum G-basa SHOX gensins. Slíkt brottfall veldur því að þær erfðaupplýsingar gensins sem á eftir koma riðlast og þær upplýsingar sem þær kóða fyrir tapast. Með öðrum orðum þá óvirkjast viðkomandi gen, sem í tilfelli SHOX virðist valda viðkomandi galla við fósturþroska. Haustið 2025 hóf Matís að bjóða upp á greiningu erfðagallans. Greiningin fer fram með Sanger-raðgreiningu, með sambærilegum hætti og lýst er hér að ofan.
Tveir erfðabreytileikar eru þekktir í íslensku sauðfé sem valda aukinni frjósemi hjá ám: Þoku- og Lóugen. Þetta eru stökkbreytingar í sama geni. Þegar genið er í arfblendnu ástandi, eykst frjósemi áa til muna og algengt er að þær eignist þá fjögur eða fimm lömb. Ær sem eru arfhreinar fyrir Þoku- eða Lóu stökkbreytingarnar eru hins vegar ófrjóar. Skimun fyrir erfðabreytileikunum getur því verið afar mikilvægt tól í kynbótum og Matís hefur um árabil boðið upp á greiningar á þessum eiginleika. Erfðabreytileikinn Þoka er þess eðlis að á einum stað í DNA röð GDF9 gensins í erfðamengi sauðfjár er C í stað A, en í tilfelli Lóu er brottfall á fjórum bösum í sama geni. Breytileikarnir tveir eru staðsettir í nægjanlegri nálægð hver við annan að hægt er að greina þá báða í einu með Sanger-raðgreiningu eins og lýst er hér að ofan.
Þakklæti fyrir gott samstarf
Matís hefur um árabil átt í mjög góðu samstarfi við RML og sauðfjárbændur varðandi erfðagreiningar í sauðfé. Með því verkefni sem hér er lýst styrkist það samstarf enn frekar. Matís þakkar starfsfólki RML og sauðfjárbændum kærlega fyrir þetta góða samstarf og jafnframt hlökkum við til að takast á við nýjar og spennandi áskoranir í tengslum við kynbætur hins íslenska sauðfjárstofns.
Matís þakkar starfsfólki ÍE jafnframt kærlega fyrir veitta aðstoð og samstarf við innleiðingu verkefnisins.
Björn Þór er fagstjóri erfðahópsins hjá Matís og Ásgeir er verkefnastjóri hjá Matís.
