Katalog med genetiska data från 2 000 hunddjur – viktig ny forskningsresurs

Genom att ta fram och analysera genomet från 2 000 hunddjur har forskare skapat en avancerad genetisk verktygslåda som kan användas för att besvara komplexa frågor om allt från hur hunden blev ett husdjur, genetiska skillnader i hundrasers morfologi, beteende och sjukdomsrisk, till arvsmassans evolution och struktur. Forskare från Uppsala universitet deltog i det internationella konsortiet bakom arbetet som nu publiceras i Genome Biology.

Peer review/ Data/statistical analysis /Animals

Bakom den nya publiceringen står Dog10K-konsortiet som utgörs av 48 forskare från 25 olika institutioner vilka har bidragit med prover och resurser till denna massiva analytiska insats.

– Vår målsättning var att generera en resurs som kan användas internationellt för att snabba på forskarnas egna arbete, oavsett om det gäller studier om hundars och vargars historia eller klinisk behandling av cancer. Alla dessa forskningsprojekt är spännande och kan verkligen dra nytta av den nya Dog10K-katalogen, säger Jennifer Meadows, forskare vid Uppsala universitet och delad förstaförfattare till studien.

Styrkan i analyserna från Dog10K ligger i bredden av genetisk variation som teamet lyckats fånga upp. Prover samlades in från fler än 320 av de cirka 400 registrerade hundraserna men även från nischade populationer av gatuhundar, vargar och prärievargar.

Med detta material har teamet genererat:

• En omfattande katalog av “single nucleotide variants”, SNVs (det till säga variation vid endast en bas/nukleotid), inklusive sådana som stör proteinkodande gener och som kan påverka hundars egenskaper, till exempel utseende eller fysiologi. Ingen av rashundarna som var med i studien hade någon känd sjukdom när de provtogs. Detta tyder på att varianter som leder till att ett protein slutar fungera inte orsakar någon uppenbar sjukdom, iallafall inte i den populationen.

• En katalog av strukturella varianter. Denna typ av varianter har en minimistorlek på 50 baspar (nukleotider) och påverkar därmed större delar av arvsmassan än vad SNVs gör. Vissa strukturella varianter visades ha inverkan på proteinkodande gener. Detta kan bidra till att för mycket eller för lite av ett protein bildas hos individen, men återigen orsakar de ingen uppenbar sjukdom i den hundrasen.

• För både SNVs och strukturella varianter har Dog10K-teamet illustrerat hur de är fördelade inom och mellan hundraser samt hur varianterna kan påverka studier av potentiella läkemedel.

• Publikt tillgängliga pipelines för datahanteringen. Att kombinera resultat från olika studier kan komplicerats av att olika inställningar används när sekvensdata kartläggs vilket påverkar definitionen av varianterna. Den arbetsgång som användes av Dog10K-konsortiet är fritt tillgänglig så att alla på likartat sätt kan processa ny eller redan tillgängliga data samt lätt kombinera dessa med Dog10K-datasettet.

• En “imputations-panel” av SNVs. Imputation är en process som tillåter forskare att få information vid positioner som de inte själva direkt analyserat. Dog10K-teamet visar att ett dataset kan expandera från 170 000 analyserade positioner i arvsmassan, det vanliga antalet efter genotypning, till upp till 8 miljoner positioner. Detta tillåter forskare att återanvända värdefullt material och besvara komplexa frågeställningar som kräver mer data.

– Vi har bara skrapat på ytan av dessa datas potential. Det är fortfarande mycket genetisk variation kvar att upptäcka hos hundar, vargar och prärievargar men Dog10K-teamet ser framemot att se hur denna första insats kan användas av hundforskare världen över, säger Jennifer Meadows.

Jennifer Meadows (Uppsala universitet) och Jeffery Kidd (University of Michigan) är delade förstaförfattare till studien och Ya-Ping Zhang (Chinese Academy of Sciences) samt Elaine Ostrander (National Human Genome Research Institute, USA) är delade seniora författare.

Denna etapp av Dog10K-konsortiet har finansierats av ett flertal forskningsanslag, inklusive the National Institutes of Health, Chinese Academy of Sciences, the Jane and Aatos Erkko Foundation, Europeiska forskningsrådet och Vetenskapsrådet.

Meadows et al. (2023) Genome sequencing of 2000 canids by the Dog10K consortium advances the understanding of demography, genome function and architecture, Genome Biology, DOI: 10.1186/s13059-023-03023-7

För mer information kontakta: Jennifer Meadows, institutionen för medicinsk biokemi och mikrobiologi, Uppsala universitet, 070-388 69 79 jennifer.meadows@imbim.uu.se