Cosa vuol dire la "rivoluzione genomica"?...

Il miglioramento genetico nei suini è stato strepitoso negli ultimi 50 anni. La percentuale tipica del progresso genetico su base annua, indipendentemente dai miglioramenti nutrizionali, ambientali, di management segue quanto esplicitato sulla tabella:

Fonte: Walters, 2011

Questi miglioramenti sono stati ottenuti tramite una serie di tecniche:

• Programmi controllati di accoppiamenti
• Introgressione attraverso l'IA
• Riduzione della cosanguineità
• Testaggi precisi delle performance
• Selezione all'interno delle razze pure
• Obiettivi specifici per linee materne e paterne
• Indici di selezione per mercati specifici
• Valutazioni genetiche con metodo BLUP

Il BLUP è uno strumento particolarmente potente per il miglioramento, dato che offre la valutazione dei futuri candidati alla riproduzione basato esclusivamente sul loro potenziale genetico. In altre parole, si eliminano le differenze dovute allo stato sanitario, sistemi di alimentazione, progettazione delle strutture, stagione dell'anno, localizzazione, ecc... Questo è possibile attraverso l'uso di modelli statistici sofisticati che utilizzano l'informazione propria degli animali con l'informazione dei loro antenati lungo vari anni in molti allevamenti ed ambienti...

Figura 1. Dai cromosomi ai geni e dai geni ai nucleotidi.

La genomica usa le informazioni contenute nel DNA per migliorare la stima del merito genetico
(Fonte: Prof. C.Haley – Roslin Institute, Edinburgh)

Durante gli ultimi 20 anni vi è stata moltissima ricerca sull'uso dei marcatori (markers) di DNA per implementare la selezione, ma i risultati sono stati deludenti. Le principali eccezioni sono stati i geni come quelli dell'alotano o quella della resistenza all' E.coli.

Tuttavia, dopo la pubblicazione del genoma suino (parzialmente nel 2009, che successivamente è stato completato), stiamo potenzialmente dentro l'epoca della "selezione genomica". Si stanno perseguendo i passi dell'industria del latte, che sta usando le informazioni del DNA per la selezione dei tori e vacche non testati, invece di fidarsi unicamene a tecniche costose e meno precise dei tests di progenie.

Chip SNP Suino (fonte: Illumina)

E allora? Cosa vuol dire selezione genomica? In parole povere è l'uso delle informazioni del DNA assieme al loro pedigree e dati produttivi per stimare il valore del miglioramento/merito genetico in modo più preciso rispetto al tradizionale  BLUP. Ci sono 4 fasi nel processo:

1. Campionamento di sangue, seme, follicoli piliferi o campioni di tessuto per estrazione del DNA in laboratorio.
2. Il DNA si analizza con un "chip di geni". Questo chip misura in modo simultaneo le differenze nel codice genetico degli animali - spesso ci si rifersice a SNP's (Single Nucleotide Polymorphism, o Polimorfismo Semplice del Nucleotide). Sono differenze uniche nei nucleotidi o lettere del DNA. Questi  SNP's si associano a porzioni specifiche di DNA con differenze produttive su tutti i caratteri misurati e registrati.
3. Poi si sviluppa una chiave DNA/SNP (a partire da una equazione predittiva) che risolve la correlazione tra i geni e fenotipi. Questa procedura deve essere realizzata con grandi gruppi di migliaia di soggetti (che chiameremo popolazione di riferimento) ed è specifico per una determinata razza o popolazione.
4. La chiave DNA/SNP si usa per tradurre tutta l'informazione disponibile (pedigree, testaggio, DNA) in un indice genomico.

Quali sono i principali vantaggi della selezione genomica?

I principali benefici sono:

• Maggior progresso genetico. Per esempio, studi di simulazione in Danimarca suggeriscono un incremento del progresso genetico del 20-25% nelle linee materne e del 10-15% nelle linee paterne.
• Migliore selezoine dei caratteri "difficili", come la sopravvivenza del suinetto, la longevità della scrofa e la maggior parte dei geni correlati alla qualità della carne.
• Miglior controllo della cosanguineità.

Nonostante questi vantaggi, ci sono alcuni aspetti limitanti da considerare:

• Nonostante di costi della genotipizzazione si siano ridotti in modo spettacolare negli ultimi anni, oggi il costo dell'uso di un indice genomico continua ad essere significativamente superiore rispetto all'uso dell'indice BLUP tradizionale.
• Genotipizzare gli animali non sostituirà mai il registro delle performance zootecniche con grandi numeri di animali. Per cui, dobbiamo continuare a registrare i dati zootecnici; potenzialmente per tutti i caratteri di interesse, inclusi quelli che non sono oggi utilizzati nei programmi di selezione.
• La chiave DNA/SNP neccessita di una costante "taratura": quanto più animali entrano nella popolazione studiata e la selezione cambia i geni "attivi" nella popolazione...
• Serve una grandissima quantità di animali, sopratutto per la popolazione di riferimento. Come quasi in tutto...nella selezione genetica ....il gioco sta nei grandi numeri!

Nel prossimo articolo faremo una revisione dei miglioramenti che potranno arrivare riguardanti la sanità suina attraverso la selezione genomica....