Využití celogenomových asociačních studií (GWAS) v predikci chorob u koní

Zuzana Reslová

Bachelor's thesis

Genome-wide association studies in prediction of equine diseases

Anotácia:

Cílem této bakalářské práce bylo shrnout principy a možnosti využití celogenomových asociačních studií, a to zejména v predikci vybraných nemocí v chovech koní. Mezi vybrané choroby byly zahrnuty melanomy u běloušů, sarkoidy, equinní astma, osteochondróza, dwarfismus a lymfedémy u fríských koní, rekurentní laryngealní neuropatie, myeloencefalopatie způsobená EHV-1 a equinní metabolický syndrom. Tyto choroby byly předmětem GWAS v období let 2010-2022. Melanomy neboli nádory melanocytů jsou častým onemocněním u běloušů starších pěti let. U tohoto onemocnění bylo zjištěno pravděpodobné zapojení genů RCBTB1, LITAFD, NUBPL a PTP4A1. Dále byla prokázaná spojitost s výskytem melanomu u SNP AX-105009843, lokalizovaném v intronu genu DPF3. Sarkoidy jsou běžné nádorové onemocnění koní, zapříčiňující přes polovinu případů kožních nádorů u koní a byl u nich identifikován významný SNP BIEC2-530826, který se nachází v intronu genu DQA1 MHC třídy II. Osteochondróza (OC) je jedním z nejčastějších a nejnebezpečnějších vývojových ortopedických onemocnění u koní. V oblasti tibio tarzálního kloubu neboli hlezna a spěnky byl výskyt OC nejčastější a odhaleno bylo několik SNP asociovaných s onemocněním u různých plemen. Dwarfismus je dědičné onemocění koní, projevující se trpasličím vzrůstem. S jeho projevem byla zjištěna asociace SNP nejvyšší významnosti BIEC2 239376 a BIEC2-239391 na ECA14. Rekurentní laryngeální neuropatie způsobuje omezení pohyblivosti svalů hrtanu a bylo u ní zjištěno několik SNP lokalizovaných na různých chromozomech, které měly zároveň spojitost s výškou zvířat. Equinní metabolický syndrom je spojen s obezitou, hyperinzulinémií a laminitidou. Jeho projev je spojen s genem FAM174A, lokalizovaným na ECA14. V některých studiích byl odhalen kandidátní SNP významně asociovaný s projevem onemocnění, avšak v případech lymfedémů u fríských koní, závažného equinního astma a equinní herpesvirové myeloencefalopatie (EHM) nedošlo k identifikování kandidátního genu či SNP. Po 12 letech výzkumu nelze očekávat odhalení veškerých genů a SNP asociovaných s danými nemocemi. Asociační studie by v budoucnu mohly napomoci v chovatelské praxi k identifikaci náchylnosti koní k chorobám, ještě před jejich projevem.

Abstract:

The goal of this bachelor's thesis was to summarize the principles and possibilities of using whole-genome association studies, especially in the prediction of selected diseases in horse breeding. Selected diseases included melanomas in grey horses, sarcoids, equine asthma, osteochondrosis, dwarfism and lymphedema in Friesian horses, recurrent laryngeal neuropathy, EHV-1 myeloencephalopathy and equine metabolic syndrome. These diseases were the subject of GWAS in the period 2010-2022. Melanomas or tumours of melanocytes, are a common disease in grey horses over the age of five. RCBTB1, LITAFD, NUBPL and PTP4A1 genes have been found to be likely involved in this disease. Furthermore, an association with the incidence of melanoma was demonstrated for SNP AX-105009843, located in the intron of the DPF3 gene. Sarcoids are a common equine malignancy, accounting for over half of equine skin tumors, and a significant SNP BIEC2-530826, located in the intron of the DQA1 MHC class II gene, has been identified. Osteochondrosis (OC) is one of the most common and most dangerous developmental orthopedic diseases in horses. In the region of the tibio-tarsal joint, i.e. hock and fetlock, the occurrence of OC was the most frequent, and several SNPs associated with the disease were detected in distinct breeds. Dwarfism is a hereditary disease of horses, manifested by dwarfism. An association with SNP BIEC2-239376 of highest significance and BIEC2-239391 on ECA14 was found with its manifestation. Recurrent laryngeal neuropathy causes limitation of the mobility of the muscles of the larynx, and several SNPs located on different chromosomes were found to be associated with the height of the animals. Equine metabolic syndrome is associated with obesity, hyperinsulinemia and laminitis in horses and its expression is associated with the FAM174A gene, located on ECA14. In some of the studies, a candidate SNP significantly associated with the manifestation of the disease was revealed, but in cases of lymphedema in Friesian horses, severe equine asthma and equine herpesvirus myeloencephalopathy (EHM), no candidate gene or SNP was identified. However, it cannot be expected to reveal all the genes and SNPs associated with the given diseases after only 12 years of research. In the future, association studies could help in breeding practice to identify the susceptibility of horses to diseases, even before they manifest.

Kľúčové slová

celogenomová asociační studie, heritabilita, genotyp, fenotyp, kůň, onemocnění

Keywords

heritability, genotype, phenotype, horse, genome-wide association study, disease

Jazyk práce: Czech

Datum vytvoření / odevzdání či podání práce: 24. 4. 2023

Obhajoba závěrečné práce

• Obhajoba proběhla 22. 5. 2023
• Vedúci: Ing. Barbora Hofmanová, Ph.D.
• Oponent: Olga Kracíková, Ph.D.

Czech University of Life Sciences Prague

Faculty of Agrobiology, Food and Natural Resources

Bachelor programme / specializace:
Companion Animal Management / Horse Breeding