ژنتیک دامپزشکی

حال با همه این تفاسیر و تعریفات، سودمندی و نقش آفرینی این بخش جذاب از حیطه­ ی علم بیوانفورماتیک (سیستم بیولوژی) چگونه در علم اصلاح نژاد دام قابل استفاده و بکارگیری است؟

هدف از بکارگیری روش­های سیستم بیولوژی در اصلاح دام تعیین روابط پیچیده­ی تنظیمی بین ژنوتیپ و فنوتیپ می­باشد. سیستم­های بیولوژی مدرن در تلاش برای توضیح تنوع نشانگر­های مرتبط با فنوتیپ­ها و نقش و ارتباط آنها در سطوح مختلف رونویسی، تولید پروتئین و شبکه­های تنظیمی هستند. سیستم بیولوژی یک زمینه مطالعاتی به سرعت در حال رشد بوده و بیشتر اصلاح گران دام با آن آشنا نیستند. شواهد قابل توجهی وجود دارد که بیشتر QTL ها در ژنوم گاو فقط نسبت کوچکی از واریانس ژنتیک افزایشی حیوان را توجیه می­کنند (e.g., Cole et al., 2011). اخیراً برخی مقالات مانند مقاله فورتز و همکاران (2011) نشان داده­اند که تجزیه و تحلیل شبکه فهم و بینش جالبی را در مورد معماری ژنتیکی فنوتیپ­های پیچیده فراهم می­نماید.

فورتز و همکاران (2010) با استفاده از تلفیق نتایج حاصل از مطالعات GWAS و شبکه­ی تنظیمی تئوری استفاده از روش­های تلفیقی را در صفات پیچیده مانند سن بلوغ ارائه نمودند. در برخی مطالعات دیگر از جمله (Reverter and Fortes, 2013) نتایج بدست آمده از پژوهش­های مبتنی بر SNP را جهت استنتاج نتایج بهتر در شبکه­های تنظیمی ژن بکار بردند (جهت بررسی روش دقیق و مکانیسم آن به مقاله مربوطه مراجعه شود). برخی پژوهشگران مانند (Snelling et al., 2013) تأکید بر انجام مطالعات و حرکت به سمت پژوهش­های مبتنی بر SNP-QTL دارند که براساس عدم تعادل لینکاژ هستند: توسعه چنین اطلاعاتی با استفاده از داده­های گله­های بزرگ مانند شمار زیاد گله­های گاو هلشتاین کمک به بهبود صحت ارزش اصلاحی گله­های کوچکتر مانند گاو­های نژاد براون سوئیس و آریرشایر می­نماید. چالش اصلی جهت افزایش همبستگی­های SNP-QTL عدم دانش و آگاهی کافی از تنوع علی و مسئول تنوع فنوتیپی است. همچنین بحث­ها و چالش­هایی نیز در مورد شبکه­ی ژنی با توجه به عدم کیفیت کافی داده­ها و عدم اطلاع کافی از نقش اساسی ژن­ها در گاو هنوز وجود دارد.

برخی محققان مانند فرومن و همکاران (2013) رویکرد سیستم بیولوژی را در مطالعه کیفیت اسپرم طیور مورد بررسی قرار داده­اند: فنوتیپ مورد نظر در این پژوهش جنبش و تحرک اسپرم بوده که در 2 لاین مختلف که دارای تحرک اسپرم کم و تحرک اسپرم زیاد بوده­اند، مورد سنجش قرار گرفته است. چندشکلی­های تک نوکلئوتیدی در دو لاین مختلف نشان داد که 2 لوکوس در کروموزوم Z مرتبط با ضعف تحرک اسپرم پرندگان هستند. نتایج این پژوهش پیشنهاد می­کند که برخی عوامل ژنتیکی قابل انتقال مادری که مستقل از ژن­های اتوزومی هستند در باروری خروس­ها نقش دارند.

کولتز و همکاران (2012) در پژوهشی به بررسی بیولوژی سلولی تنظیم آهن در ماهیچه اسکلتی گاو پرداختند:  در این مطالعه تلفیق SNPهای ژنوتیپی با داده­های فنوتیپی بحث شده، اما تمام سطوح آنالیز توالی­های mRNA جهت بررسی اختلافات در رونویسی ژن نیز مورد استفاده قرار گرفته است، نتایج این پژوهش نقش BMP6 و SMAD1 را در هموستازی آهن تأیید نمود و مسیر SMAD3 را به عنوان یک مسیر جدید و دارای پتانسیل قوی در تنظیم هموستازی آهن شناسایی نمود.

کادارمیدین و همکاران (2011) شیوه­های سیستم بیولوژی را با کمک داده­های بیان ژن میکروآری در سه بافت مختلف در 4 بازه­ی زمانی مختلف در رابطه دو نوع مختلف انگل ایجاد کننده عفونت داخلی دستگاه گوارش گوسفند مورد بررسی قرار دادند. نتایج این پژوهش منجر به شناسایی بیومارکر­های مختلفی شد که مرتبط با میزان عفونت بودند. بیومارکرهای یافت شده در مورد یک نوع از این انگل­ها دارای ارتباط معنی­داری با میزان تولید سیتوکین­ها، اینترلکوین­ها، TNF-alpha، تنظیم تولید B-Cell و T-Cell بودند. همچنین در این تحقیق 11 بیومارکر کاندیدا با تنوع وراثت پذیری (05/0 تا  92/0) شناسایی شدند که در برنامه­های اصلاح نژاد حیوانات برای مقاومت نسبت به انگل­ها می­توانند بکار گرفته شوند.

استفاده از ژنوتیپ­های حاوی SNP با تراکم بالا منجر به بهبود صحت پیشرفت ژنتیکی برنامه­های اصلاحی در چندین گونه حیوانی شده است، اما نتایج حاصل از مطالعات GWAS نشان داده است که بیشتر تنوع ژنتیکی مرتبط با فنوتیپ­های مهم اقتصادی در دام و طیور بوسیله­ی SNP های با اثرات عمده قابل توضیح نیستند. بنابراین متخصصان و انجمن­های ژنتیک و اصلاح نژاد دام با تأکید بر نقش سیستم بیولوژی در اصلاح دام عقیده دارند که ابزارها و توانمندی­های سیستم بیولوژی اگر مورد استفاده قرار گیرند دید و فهم کامل­تری در مورد مکانیسم­های ژنتیکی فنوتیپ­های پیچیده فراهم می­کنند.

منابع

Vladimir A. Liki´c, Malcolm J.McConville, Trevor Lithgow, and Antony Bacic. "Systems Biology: The Next Frontier for Bioinformatics. " Hindawi Publishing Corporation Advances in Bioinformatics Volume 2010, Article ID 268925, 10 pages doi:10.1155/2010/268925.

John B. Cole, Ronald M. Lewis, C. Maltecca, S. Newman, K. M. Olson, and R. G. Tait. "Systems biology in animal breeding: Identifying relationships among markers, genes, and phenotypes". J. Anim. Sci. 2013.91:521–522.

Haja N. Kadarmideen, a Nathan S. Watson-Haigha and Nicholas M. Andronicos. "Systems biology of ovine intestinal parasite resistance: disease gene modules and biomarkers". Mol. BioSyst., 2011, 7, 235–246.

 منبع:http://www.geneticz.blogfa.com