Selección Genómica para la resistencia a Gastrointestinales: nuevas soluciones para viejos problemas parásitos Ing. Agr. Gabriel Ciappesoni, Ph.D. INIA En las últimas décadas mucho se ha investigado a nivel mundial buscando la forma de incorporar información molecular (marcadores en el ADN) que permita acelerar el progreso de los programas de mejora genética. Investigadores de todo el mundo en diferentes especies han encontrado marcadores moleculares asociados a características de importancia económica para la producción animal. Sin embargo, muy poca de esta información ha sido incluida en programas de mejora genética formales, es decir la denominada “selección asistida por marcadores” (o MAS de su sigla en inglés) ha tenido una muy limitada aplicación. El punto de quiebre sucedió hace no mucho más de un año en los programas de mejora y en las evaluaciones genéticas de ganado lechero de EE.UU., donde se comenzó a incluir la información de un nuevo tipo de marcadores, los SNP (polimorfismos de nucleótido simple o Single Nucleotide Polymorphisms). Estos marcadores tienen en su simpleza su fortaleza. Son simples: implica solamente el cambio de una letra (nucleótido) por otra. Algunas veces este pequeño cambio puede afectar directamente al fenotipo (lo que registramos en los animales), en otros casos puede estar cerca del gen que realmente afecta a determinada característica, es decir lo está “marcando”. Son potentes: se pueden analizar de una sola vez miles de marcadores de varios animales. En el caso de ovinos ya está disponible comercialmente un “chip” que permite evaluar más de 54.000 SNP en cada animal. En vacunos el chip es de un tamaño similar pero en los próximos días estará disponible un chip de más de 777.000 SNP. Es así que en los últimos años la investigación mundial en genética se ha dedicado a estudiar la información que pueden brindar estos marcadores y la forma de como incorporarla en los programas de mejora genética. Es precisamente a esta incorporación la que se denomina Selección Genómica. Una prueba de esto se vio en el reciente Congreso Mundial de Genética Aplicada a la Producción Animal (Leipzig – Alemania), donde la gran mayoría de trabajos se relacionaban con la Selección Genómica, enfocando la problemática desde varios puntos de vista. En el mes de mayo del presente año, se comenzó con la ejecución de un proyecto interinstitucional denominado “Generación de una plataforma biológico-tecnológica de referencia, para estudios de selección genómica aplicada al mejoramiento en ovinos en Uruguay: énfasis en resistencia a parásitos”, financiado por el primer Fondo Concursable Interno de INIA y evaluado a nivel nacional por el INIA y por la Agencia Nacional de 1 Investigación e Innovación (ANII) e internacionalmente (EMBRAPA e INTA). Objetivo del Proyecto: Desarrollar un Plan de Mejora Genética para aumentar la resistencia genética a Parásitos Gastrointestinales (PGI). El por qué del proyecto: Como es sabido, en Uruguay, las parasitosis gastrointestinales tienen un gran impacto sanitario-económico en la producción ovina. Su control ha dependido del tratamiento antihelmíntico, el cual ha llevado al desarrollo de resistencia de los parásitos a los químicos utilizados y a la consiguiente pérdida de su efectividad. El uso de animales genéticamente resistentes a estas parasitosis, disminuiría la contaminación de las pasturas, reduciendo el impacto negativo de los parásitos en la producción ovina. El método más difundido para la identificación de ovinos resistentes es el recuento de huevos de parásitos por gramo de heces (HPG). En nuestro país, esta característica se incluye en las Evaluaciones Genéticas Poblacionales de las razas Corriedale y Merino Australiano, contándose anualmente con estimaciones del valor genético de los animales a través de las DEP (Diferencia Esperada en la Progenie) para HPG. En ambas razas se han estimado valores moderados de heredabilidad, lo que permitiría progresar genéticamente mediante selección. Sin embargo, es difícil incluir este carácter en los programas actuales de mejora, dado no sólo por la complejidad de su registro fenotípico, si no también porque para su obtención se debe permitir cierto nivel de parasitosis en los animales a ser evaluados. Esto implica pérdidas económicas para los cabañeros, y por ende reticencias de los mismos a la toma de datos. Estrategia propuesta: Se plantea un enfoque multidisciplinario de la problemática, con la participación de especialistas nacionales e internacionales en: genética cuantitativa, genómica animal, estadística, bioinformática, sanidad animal y producción ovina, potenciando de esta forma el uso eficiente de los RR.HH. e infraestructura existentes. Instituciones participantes: Dada la complejidad de la temática y el enfoque propuesto son varias las instituciones que participan. De las nacionales podemos citar al: INIA, Secretariado Uruguayo de la Lana (SUL); Facultad de Veterinaria (UdelaR); Facultad de Agronomía (UdelaR); Institut Pasteur de Montevideo; Sociedad de Criadores de Corriedale del Uruguay y la Sociedad de Criadores de Merino Australiano del Uruguay. Las instituciones extranjeras participantes son las siguientes: Colegio Escocés de Agricultura (SAC - Reino Unido) y la Universidad de California, UC Davis - Departamento de Ciencia Animal. Etapas propuestas: 1) Búsqueda de marcadores moleculares asociados a la Resistencia Genética a los PGI (RG-PGI): Se estudiarán animales de 2 la majada Corriedale del CIEDAG (SUL), en la cual se realiza selección divergente en contra y a favor de la Resistencia Genética a PGI (ver artículo de Castells y Gimeno en esta publicación). De estas líneas, se seleccionarán los animales extremos para realizar un análisis genético con el chip comercial (más de 54.000 SNP). De estos marcadores moleculares se seleccionarán los 100-300 que expliquen la mayor parte de la resistencia o susceptibilidad a las PGI, para diseñar un chip nacional. 2) Validación en las razas Corriedale y Merino Australiano: Se realizará la validación del chip nacional en cabañas conectadas participantes de la Evaluación Genética para HPG de la raza Corriedale y Merino Australiano (aproximadamente 1.500 animales por raza). La validación implica corroborar la asociación encontrada en la majada del SUL en las cabañas de manera de asegurar su efectividad como herramienta de mejora genética. 3) Elaboración de un Plan de Mejora Genética en resistencia a PGI: Basándose en los resultados obtenidos se diseñará un Plan tentativo por raza para la mejora genética de la Resistencia a PGI. Se combinarán herramientas cuantitativas (DEP de HPG) y moleculares (utilización estratégica de marcadores moleculares), así como la posible inclusión de otros criterios de selección estudiados (por ej: Hematocrito, FAMACHA). Este plan maximizará el traspaso de la mejora genética realizada por las cabañas a toda la majada nacional, quienes serán los beneficiarios finales de la mejora genética realizada. Resultados esperados: Son varios los resultados directos e indirectos que se obtendrán con este proyecto dentro de los principales podemos citar: - Un chip nacional de 100-300 SNP validado, que permita la selección para resistencia a PGI. - Un Plan de Mejora Genética para la resistencia a PGI para las razas Corriedale y Merino. - Crear una red que permita el trabajo interinstitucional para potenciar la mejora genética en ovinos, combinando herramientas cuantitativas (DEP) y moleculares (SNP). - Evaluación genética de un gran número de animales (DEP de HPG) - Formación de recursos humanos jóvenes en temas emergentes como lo es la bioinformática. - Una plataforma de validación para trabajos futuros nacionales y extranjeros. La ventaja de contar con un banco de ADN de todos los animales evaluados (más de 1.500 por raza) con información fenotípica (datos de HPG y de otras características de importancia económica), genética (DEP) y genómica (SNP), tiene un gran potencial. Esta plataforma servirá para la validación tanto de futuros proyectos a nivel nacional, como para posibles propuestas de chips comerciales desarrollados en otros países. 3 - La posibilidad de asociar la información generada con otros proyectos en forma sinérgica, como por ejemplo estudios de expresión génica. Consideraciones finales Muchos son los recursos tanto económicos como humanos que a nivel mundial se están dedicando al tema de Selección Genómica, como también es mucho lo que promete esta nueva herramienta. Sin embargo, no se deben generar falsas expectativas. En el caso de nuestro proyecto, el encontrar asociaciones entre los marcadores moleculares (SNP) y la resistencia a PGI, no significa que ya no será necesario realizar los registros fenotípicos de los animales (HPG). Por el contrario, lo que se está demostrando con la investigación es que cada vez son más valiosos los registros de fenotipos “complicados” (como precisamente el HPG) y registros genealógicos de calidad. Uruguay por la organización de sus esquemas de evaluación genética encuentra allí una gran fortaleza. Con el desarrollo de este proyecto se estará colocando a la mejora genética ovina uruguaya en general y a la raza Corriedale en particular en un sitial de privilegio y de vanguardia, utilizando herramientas de última tecnología. Es grande el desafío, pero sabemos que con la seriedad y el compromiso de las instituciones participantes está a nuestro alcance su cumplimiento. 4