单倍型是一个有用但不完美的工具

B站影视 2025-01-12 17:00 2

摘要:你会注意到,这个检测可能无法得出明确结论,因为有一些动物处于“可能”的状态。同时,也存在一些假阴性的情况,即检测结果为0,但动物实际上是携带者。从这个角度来看,HMW与其他单倍型检测不同,尽管大多数纯合子动物(具有两个突变拷贝的动物)死亡,但仍有一些功能正常,

去年12月,一项针对荷斯坦奶牛早发性肌无力综合征(现简称为HMW)的单倍型检测结果发布,使用下列代码来展示检测结果:

0: 非携带者

1: 携带者

2: 纯合子

3: 可能为携带者

4: 可能为纯合子

你会注意到,这个检测可能无法得出明确结论,因为有一些动物处于“可能”的状态。同时,也存在一些假阴性的情况,即检测结果为0,但动物实际上是携带者。从这个角度来看,HMW与其他单倍型检测不同,尽管大多数纯合子动物(具有两个突变拷贝的动物)死亡,但仍有一些功能正常,能够正常存活的动物,对应代码为2和4。

为了说明我们所说的单体型的含义,我在图1中提供了一头公牛DNA序列的示意图。需要提醒的是,当我们进行基因组检测时,我们并不会检测动物的全部DNA。每头公牛或母牛有近60亿个DNA碱基对——其中30亿个来自母牛,30亿个来自公牛——检测所有碱基对是不可行的,CDCB目前使用大约79000个DNA标记。

图1. 公牛的DNA序列示例,该公牛为致死显性突变携带者,缺陷型从其父系遗传

图1展示了一个虚构的场景,其中检测了四个DNA标记(由顶部的箭头表示)。小写字母表示未检测的碱基对,并且它们大部分是相同的。这四个DNA标记确定了公牛在这一基因组片段的母系和父系单倍型。

嵌入在单倍型中

你会注意到,在DNA序列中有一个隐性致死突变,该公牛携带一侧拷贝,所以它能正常生活和工作,但它的后代DNA序列中可能会携带双侧拷贝。

请注意,当我们进行基因组评估时,不会直接检测这种突变。因为它嵌入在单倍型中作为一个整体,我们假设任何遗传了GTTC的动物也会向后代传递这种突变。

我们基于单倍型进行假设,而不是直接使用突变检测,有多个原因:我们的研究方法通常要求我们先找到单倍型,然后必须进行进一步的研究来找到实际的突变;在找到突变并制造包含该特定突变的基因组检测芯片时,我们依赖于对整个单倍型检测;即使在突变被添加到芯片之后,也通常需要支付费用来支持遗传研究和开发;您的动物可能会接受针对该新增加的突变的检测,但除非您额外支付费用,否则报告中可能不会含有该结果。

现在让我们把注意力转向表1,考虑一下父系可能会传递什么。在第一行中,父系传递了其从母系遗传的基因组区域,由TCGA单倍型表示。我们可以放心地假设公牛没有传递突变,通过单倍型检测得到了准确的反映。在第二行中,嵌入致命突变的单倍型——GTTC ——从父系遗传。犊牛是致命突变的携带者,单倍型检测是正确的。

表1. 从父系遗传可能为携带者的单倍型

*假阴性单倍型或未知

第三行是个问题。你可能还记得在生物学或遗传学课上学过的基因重组事件或者交叉互换,即母牛和公牛遗传的DNA会混合在一起。在这种情况下,我们不能从单倍型检测中判断犊牛是否是突变的携带者。直接的基因检测可以告诉我们,犊牛是否遗传了突变,但单倍型检测是模棱两可的。你可能会收到一个单倍型报告,显示犊牛不是携带者,而事实上它是。对于一些单倍型,你可能会得到一些具有一定程度不确定性的结果,导致“可能的”携带者存在。

更多HMW问题

表1中的情况并不常见,但确实说明了单倍型检测并非完美的一个原因。HMW伴有额外的问题,因为相同的单倍型有两个版本,一个有突变,一个没有。正常单倍型是从20世纪50年代开始由公牛Osborndale Ivanhoe传播的。这个单倍型的HMW突变发生在20世纪80年代早期,所以现在我们有了正常的和突变的单倍型。

如果犊牛遗传了这种单倍型,我们只能根据它是否有已知携带者的祖先来确定它的突变状态。大多数荷斯坦奶牛的血统中都有Ivanhoe的多个后代,所以在很多情况下,如果不直接检测突变,我们就无法判断。胆固醇缺乏症是另一个有两个相同单倍型的例子。好消息是,多家公司都可以对这两种情况进行直接检测。

底线是,单倍型检测是一个有用的工具,但在许多情况下,你需要进行直接检测。现在所有的人工授精公牛都会进行直接检测。如果购买的是用于销售的优质胚胎或母牛,我不会单纯的依靠单倍型检测来做判断。但是,单倍型检测可以帮助你了解某个家族是否有可能遗传这种疾病,以及你的牛群中这种突变的频率是高还是低。

来源:养牛派

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