Die Veröffentlichung von 2.000 Hundegenomen bietet ein Toolkit für die translationale Forschung
(22.08.2023) Ein internationales Forschungskonsortium hat 2000 Hundegenome erstellt und analysiert. Das daraus resultierende fortschrittliche Genetik-Toolkit kann nun zur Beantwortung komplexer biologischer Fragen verwendet werden, die von der Domestizierung des Hundes über genetische Unterschiede in der Morphologie der Rasse, dem Verhalten und der Krankheitsanfälligkeit bis hin zur Evolution und Struktur des Genoms reichen.
Die in der Zeitschrift Genome Biology veröffentlichte Studie beschreibt das Toolkit-Ressourcenpaket und stellt die ersten Entdeckungen vor.
Die Veröffentlichung ist das Ergebnis der Bemühungen des Dog10K-Konsortiums, das aus 48 Wissenschaftlern aus 25 Einrichtungen besteht, die Proben und Ressourcen zu dem immensen analytischen Aufwand beisteuern.
"Das Ziel war es, eine Ressource zu erstellen, auf die die weltweite Gemeinschaft zugreifen kann und die sie nutzen können, um die Umsetzung ihrer eigenen Forschung zu beschleunigen, sei es bei der Untersuchung der gemeinsamen Vorfahren von Hunden und Wölfen oder bei der klinischen Behandlung von Krebserkrankungen. All diese Möglichkeiten sind spannend, und alle können vom Dog10K-Katalog profitieren", sagt Jennifer Meadows, wissenschaftliche Mitarbeiterin an der Universität Uppsala und leitende Mitautorin der Studie.
Die Stärke der Dog10K-Analysen liegt in der Tiefe der genetischen Vielfalt, die das Team erfassen konnte. Die Hundeproben stammten von mehr als 320 der rund 400 anerkannten Rassehunderassen sowie von Nischenpopulationen von Dorfhunden, Wölfen und Kojoten.
Daraus entwickelte das Team:
- Ein umfassender Katalog von Einzelnukleotidvarianten, einschließlich solcher, die proteinkodierende Gene stören und die Extreme des Aussehens und der Physiologie von Hunden beeinflussen können. Alle in der Studie untersuchten Rassehunde waren zum Zeitpunkt der Probenahme frei von Krankheiten, was darauf hindeutet, dass einige der Varianten, die einen Verlust der Proteinfunktion verursachen, in dieser Population keine offensichtlichen Krankheiten hervorrufen.
- Ein Katalog von Strukturvarianten. Diese Kategorie von Varianten hat eine Mindestgröße von 50 Basenpaaren und wirkt sich somit auf mehr Raum im Genom aus als eine einzelne Nukleotidvariante. Es wurde festgestellt, dass sich einige strukturelle Varianten auf proteincodierende Gene auswirken. Dies könnte bedeuten, dass bei der betreffenden Person zu viel oder zu wenig von dem Protein gebildet wird, aber auch hier wurde in der Stammbaumpopulation keine offensichtliche Krankheit festgestellt.
- Sowohl für Einzelnukleotid- als auch für Strukturvarianten zeigte das Dog10K-Team, wie diese Varianten innerhalb von und zwischen Rassehunden verteilt sind und wie sich diese Varianten auf die Untersuchung potenzieller Arzneimitteltherapien auswirken können.
- Öffentlich verfügbare Datenverarbeitungspipelines. Die Kombination von Ergebnissen aus verschiedenen Studien kann erschwert werden, wenn unterschiedliche Einstellungen für die Zuordnung von Sequenzierungsdaten und die anschließende Bestimmung von Varianten verwendet werden. Die vom Dog10K-Konsortium verwendete Pipeline steht der Gemeinschaft offen, so dass neue oder vorhandene Daten verarbeitet und leicht mit diesem Satz kombiniert werden können.
- Ein Imputationspanel aus den Einzelnukleotidvarianten. Bei der Imputation handelt es sich um einen Prozess, der es Forschern ermöglicht, Variationen an Stellen abzuleiten, die sie nicht direkt gemessen haben. Das Dog10K-Team hat gezeigt, dass ein Datensatz mit 170 Tausend Einzelnukleotid-Varianten, die üblicherweise in Genotypisierungsstudien verwendet werden, durch die Verwendung des Imputationspanels auf bis zu 8 Millionen Varianten erweitert werden kann. Dadurch können die Forscher ihre wertvollen Proben wiederverwenden und komplexe Fragen, für die mehr Daten benötigt werden, erneut untersuchen.
"Wir haben gerade erst an der Oberfläche des Potenzials der Daten gekratzt", so Meadows weiter. "Es gibt noch mehr genetische Vielfalt bei Hunden, Wölfen und Kojoten zu entdecken, aber das Dog10K-Team freut sich darauf zu sehen, wie diese erste Anstrengung von der Hundewissenschaft genutzt wird."
Diese Phase des Dog10K-Konsortiums wurde durch mehrere Zuschüsse unterstützt, unter anderem von den National Institutes of Health (USA), der Chinesischen Akademie der Wissenschaften, der Jane und Aatos Erkko Stiftung, dem Europäischen Forschungsrat und dem Schwedischen Forschungsrat. Dr. Jennifer Meadows (Universität Uppsala) und Dr. Jeffery Kidd (Universität Michigan) sind die Co-Leitautoren der Studie, während Dr. Ya-Ping Zhang (Chinesische Akademie der Wissenschaften, China) und Dr. Elaine Ostrander (National Human Genome Research Institute (NIH)) die Co-Senior-Autoren sind.
