INTEELT OP BASIS VAN DNA

Steeds meer fokkers laten hun hond testen bij Embark. Indien er voor hun ras alleen een database beschikbaar is voor inteelt berekeningen over een beperkt aantal generaties, of het ras nog betrekkelijk jong is, zijn er velen -negatief- verrast over de hoge inteelt coëfficiënt in de resultaten van hun hond. Hoewel de COI op basis van DNA ook een schatting blijft, is deze wel nauwkeuriger dan berekeningen op basis van stamboomgegevens. Deze geldt momenteel als gouden standaard voor het berekenen van inteelt. Hoe wordt de inteelt nu eigenlijk berekend via DNA? In dit artikel proberen we dit zo eenvoudig mogelijk uit te leggen.

Zoals we weten leidt inteelt tot homozygotie, veel identieke kopieën van een gen in een chromosomenpaar. De homozygotie door inteelt is niet willekeurig verspreid over de chromosomen. Selectie, zowel natuurlijke als kunstmatige, zorgen voor “hot spots” van homozygotie in gebieden van het chromosoom.

Het genoom van de hond, de complete verzameling erfelijk materiaal, is voor een groot gedeelte gelijk aan veel andere zoogdieren. Zo is 85% van het DNA van ons mensen gelijk aan die van honden. De wolf en hond, beiden dezelfde soort, hebben 99,96 % overeenkomst in hun DNA Het aandeel genen dat zorgt voor de verschillen tussen hondenrassen is nog kleiner. En je zult begrijpen dat de verschillen tussen individuen binnen een ras nóg veel kleiner zijn.

Een single nucleotide polymorphism (SNP, uitgesproken als “snip”) is een locus, de vaste plek waar een gen zich op een chromosoom bevindt, van een enkel basenpaar, waarop in minstens 1% van de populatie een variatie wordt gevonden. SNP’s worden o.a. gebruikt als genetische markers. Deze vormen voor elk individu een uniek patroon en de patronen van familieleden lijken op elkaar.

Door het gehele genoom te scannen op deze homozygote markers, zie je blokken van opeenvolgende homozygote loci. Boven een bepaalde lengte, zijn deze blokken altijd een representatie van "identiek-door-afstamming" (inteelt). Vandaaruit is het eenvoudig om de inteeltcoëfficiënt te berekenen. Hoe meer ingeteeld een hond is, hoe langer deze blokken zijn.

Deze blokken van homozygote markers worden in het Engels Runs of Homozygosity genoemd, afgekort ROH.

Er bestaan verschillende protocollen voor het identificeren van ROH’s. Bijvoorbeeld de minimumlengte van het blok voor het tot een ROH wordt gerekend kan variëren, het aantal SNP’s dat heterozygoot mag zijn binnen een ROH, etc. Omdat er geen universele protocollen zijn kan er dus tussen verschillende laboratoria een differentiatie bestaan in uitslagen, of bij aanpassing van het protocol door een laboratorium kan een inteelt-berekening veranderen. Embark gebruikt ongeveer 1 Mbp (dat zijn 1.000.000 basepairs) als de minimum lengte en gaat daarmee terug tot aan de grondlegging van elk ras. Voor elk basepair wordt aangegeven wat het paar nucleotides is (dat is A, C, T of G). Het is daarmee dus gemakkelijk om te bepalen of een SNP heterozygoot is (bv CG) of homozygoot (bv GG).

Met deze informatie weten we nu hoeveel homozygotie er is in de bemonsterde SNP’s en ook precies waar op een specifiek chromosoom. We kunnen daarmee een kaart (een zogenaamde heat map) van de locaties van homozygotie maken.

Bij Embark geven ze deze kaart basaal weer het profiel van je hond onder health> inbreeding and diversity. De gekleurde blokken zijn de ROH. De software die deze blokken identificeert telt de lengte van elk blok bij elkaar op en geeft het aantal aan op elk chromosoom. De inteelt wordt berekend als de totale lengte van de ROH gedeeld door de totale lengte van het chromosoom, in dit geval 26%.

Hieronder de ROH (in blauw) voor enkele Berner Sennenhonden (elke rij stelt 1 hond voor) bij respectievelijke lengtes van 5000Kb , 1000Kb en 70Kb (1Kb =1000 base pairs).

Ter vergelijking de ROH van "village dogs" in Namibië:

Inteelt zorgt over de generaties heen voor steeds grotere blokken homozygotie. Maar in elke generatie is er in een stadium in de formatie van de eitjes en het sperma, genoemd meiose, waarin het DNA wordt her gerangschikt doormiddel van crossing-over. Als dit gebeurt in een gebied van homozygotie, worden de blokken opgebroken in kleinere stukken.

Na veel generaties en veel van deze crossovers, worden lange blokken korter. Hierdoor reflecteren lange blokken de meer recente inteelt. We kunnen hiervan gebruik maken om te weten wanneer inteelt plaatsvond door de chromosomen te scannen op ROH van verschillende lengtes.

​Hieronder staat een voorbeeld van drie scans van dezelfde hond. Deze is gescand op drie verschillende bloklengtes, kort (70kb; bovenaan), medium (1000 kb in het midden) en lang (5000 kb onderste rij).

in de onderste rij bij ROH van 5000kb zie je twee gebieden waar de blokken langer zijn op chromosoom 5 en 7. Dit zou de meer recente inteelt moeten voorstellen.

De bovenste rij van ROH van langer dan 70kb laat de erg lange blokken zien, je ziet hier dus ook de blokken van de onderste rij. Maar de korte scans laten zien dat er veel gebieden zijn met kortere ROH die de ontstane inteelt over honderden generaties laat zien die door crossing-over in kleinere blokken is opgedeeld. Deze historische inteelt, kan zelfs van voor het ontstaan van het ras zijn.

Het mooie aan dit alles -en waar Embark ook in voorziet, is dat als een fokker wil weten wat de gemiddelde inteeltcoëfficiënt voor een nest uit een bepaalde combinatie is, deze aan de hand van de beide ouderdieren hun ROH-heatmaps met elkaar te vergelijken, te bepalen is. Dit werkt natuurlijk alleen als beide dieren getest zijn. Voor verschillende rassen, met veel geteste honden, kun je dit al zelf op de website laten berekenen. Voor veel andere rassen, kan dit op aanvraag. Een mooie aanvulling op de stamboomdatabase!