Identifiering av gener med negativ inverkan på hästens hälsa och välbefinnande: Ett ramverk baserat på helgenomsekvensering och bioinformatik på häst

Summering av slutrapport

Vårt syfte var att identifiera orsakande mutationer för ärftliga sjukdomar och underlätta informerad avel av friska hästar. Initialt fokuserade vi på sjukdomarna mikroftalmi och WFFS som observerats bland varmblodshästar. Vi kombinerade helgenomsekvensering, bioinformatik, klinisk diagnos samt avelsprogram och utvecklade ett generellt ramverk för att finna genetiska varianter som orsakar monogent ärftliga sjukdomar. Preliminära resultat tyder på att individer med mikroftalmi är mer relaterade till varandra än till hela SWB-populationen. Mer än 70% av fallen är ston och de 64 insamlade fallen fördelar sig lika mellan uni- och bilaterala fall. I alla unilaterala fall är vänster öga affekterat, oavsett kön. Vår strategi med trio-WGS behöver kompletteras med analys av andra nedärvningsmönster för mikroftalmi. Simuleringar tyder på att den höga andelen anlagsbärare av WFFS-allelen ridhästar, överensstämmer med balanserand selektion. Resultaten kan användas vid avelsrådgivning.

Sammanfattning av ansökan

Det övergripande målet med detta projekt är att förbättra hästens hälsa och välfärd genom att identifiera orsaken till ärftliga sjukdomar och att stödja en kunskapsbaserad uppfödning av friska hästar. Vi kommer att kombinera helgenomsekvenser (WGS) och bioinformatik med kliniska diagnoser av sjukdomsfenotypen. I projektet kommer en generell “pipeline” för mutationsdetektering av monogena sjukdomar hos häst att utvecklas. Initial kommer fokus att ligga på anoftalmi och mikroftalmi, potentiellt autosomal recessiv sjukdomar, som nyligen observerats bland svenska varmblodshästar (SWB). Syftet med studien är att:

1. kliniskt definiera monogena sjukdomar med autosomalt recessivt arv,

2. utveckla en “pipeline” för att identifiera sjukdomsframkallande mutationer med bioinformatik och helgenomsekvensering,

3. Utveckla en plan för avelsrådgivning i olika scenarier av arvsmönster och svårighetsgrad av sjukdom.

Populärvetenskaplig redovisning

Projektets syfte var att förbättra hästarnas hälsa och välbefinnande genom att identifiera orsakande mutationer för ärftliga sjukdomar och underlätta informerad avel av friska hästar. Initialt fokuserade vi på sjukdomarna mikroftalmi (avsaknad av ett eller två ögon) och den dödliga sjukdomen Warmblood Fragile Foal Syndrome (WFFS) som nyligen observerats bland svenska varmblodshästar. Vi kombinerade storskalig sekvensering av hela arvsmassan, analys av denna, klinisk diagnos och kunskaper om genetik i avelsprogram. Vi utvecklade metoder för att finna genetiska varianter som orsakar sjukdomar med enkel mendelsk nedärvning. Målen med studien var:

1. kliniskt definiera enkelt nedärvda sjukdomar,

2. utveckla metodik för att identifiera sjukdomsorsakande genetisk variation,

3. ta fram en plan för avelsrådgivning i olika scenarier av arvsmönster och den aktuella sjukdomens svårighetsgrad.

Preliminära resultat tyder på att hästar utan ögon är mer relaterade till varandra än till resten av SWB-populationen. Vår härstamningsanalys pekar på ett fåtal drabbade kandidatfamiljer. Sex av de sju fäderna som sekvenserades, delade samma anfader. I Sverige rapporteras cirka 5-10 fall varje år varför anlagsbärarfrekvensen kan uppskattas till cirka 10%. Det är en nivå där sjukdomen vanligtvis börjar uppmärksammas, och åtgärder bör tas inom avelsföreningarna för att förhindra ytterligare spridning. Vidare ser vi en signifikant skev könskvot mellan drabbade föl, där >70% av fallen är ston. De totalt 64 insamlade fallen fördelar sig lika mellan uni- och bilaterala fall. I alla unilaterala fall där lateralitet är känd, är vänster öga affekterat, oavsett kön.

Våra resultat tyder på att avsaknad av ögon nedärvs med ett mer komplex mönster än den hypotetiska autosomalt recessiva där en affekterad avkomma har två friska föäldrar. Triosekvensering är inte helt optimal för andra arvsmönster än autosomalt recessiv. Med tanke på det upptäckta skeva könsförhållandet bland de affekterade fölen, modifierade vi ändå analysen till att inkludera andra arvsmönster. Analyser av dessa varianter pågår, och vi behöver ytterligare andra metoder för att undersöka det till synes komplexa arvsmönstret. Därför har vi nu inlett ett internationellt samarbete och lämnat in två forskningsansökningar för att lösa mysteriet med hästar utan ögon.

Vi använde den autosomalt recessivt nedärvda dödliga sjukdomen Warmblood Fragile Foal Syndrome (WFFS) som ett exempel på hur man hanterar en sådan sjukdom i ett avelsprogram beroende på arvsgång, anlagsbärarfrekvens och selektionstryck. Våra simuleringar tyder på att de höga anlagsbärarfrekvenserna som observerats för WFFS-allelen bland varmblodiga ridhästar, överensstämmer med en balanserad selektion där anlagsbärarna (N/WFFS) har en fördel framför homozygoterna (N/N respektive WFFS/WFFS). Sådana simuleringar kan vara mycket användbara vid avelsrådgivning i populationer med olika arvsmönster, populationsstrukturer och selektionstryck. I exemplet WFFS har vi redan varit involverade i rådgivning om hur man använder anlagsbärande avelshingstar. Vi planerar att ytterligare utveckla sådana simuleringar för att ge en ännu bättre genetisk rådgivning till olika avelsorganisationer. Råden kan t.ex. se mycket olika ut mellan en liten ras som riskerar en hög inavelsgrad, jämfört med en större ras med stor genetisk variation.