Genética

 

SELEÇÃO GENÔMICA

Parte 1

Tecnologia de DNA abriu portas para uso de marcadores moleculares na seleção genética e revolucionou o Serviço de Registro Genealógico

Pablo Paiva*

O processo de selecionar os bovinos existe há, aproximadamente, 10.000 anos e a base para este tipo de manejo foi a simples observação de que as progênies tipicamente se assemelhavam aos progenitores. A reprodução dirigida inicial provavelmente limitou-se à produção de gado que era dócil e de fácil manejo. Mais tarde, à medida que a população humana se espalhava para uma variedade mais ampla de climas, a pressão seletiva provavelmente favoreceu a reprodução dos animais capazes de se adaptar às novas condições ambientais, assim como sobreviver a doenças presentes nesses ambientes.

No final dos anos 80 e no início dos anos 90, um novo campo da ciência denominado Genômica emergiu. Este termo foi usado pela primeira vez em 1986 para descrever mapeamento, sequenciamento e análise de informações genômicas em nível de DNA.

À medida que ferramentas genéticas moleculares se tornaram disponíveis para os cientistas no final dos anos 80, começou o difícil processo de mapeamento genético. Mapas genéticos foram feitos com o objetivo de se atribuir características a cromossomos individuais e, então, identificar com precisão a localização dos genes nos cromossomos. Esses genes codificam enzimas que produzem vários compostos bioquímicos que levam à expressão das características dos indivíduos, como pelo curto e maciez de carne nos bovinos. Para os primeiros tipos de mapas produzidos, os pesquisadores usaram marcadores de DNA associados a características econômicas de interesse e os empregaram para mostrar a presença ou ausência de genes que correspondessem ou não a elas.

A compreensão do mapa genético do bovino alterou drasticamente com a liberação da primeira montagem do genoma em 2007. Com este conhecimento em mãos, a sequência do genoma permitiu aos pesquisadores aumentar o entendimento das bases genéticas de características hereditárias e a auxiliar nos esforços para melhorar a qualidade e a segurança dos produtos de carne e leite.

Todos os animais possuem muitos tipos de células, que são as unidades de trabalho fundamentais de todo o sistema vivente. Todas as instruções necessárias para dirigir suas atividades estão contidas dentro do núcleo de cada célula como uma substância química conhecida por ácido desoxirribonucleico (DNA). Estruturalmente, o DNA se parece com uma dupla hélice com o formato de uma escada retorcida. A molécula de DNA consiste de quatro bases nitrogenadas (adenina, citosina, guanina e timina) abreviadas como “A”, “C”, “G,” e “T.” A Sequência do DNA é o arranjo particular, lado a lado, dessas bases ao longo do filamento do DNA (por ex., ATTCCGGA).

A ordem das letras é como uma língua que soletra as instruções exatas para criar um determinado organismo com suas características exclusivas. A inteira composição genética, ou genoma, de um organismo é compactada em filamentos chamados de cromossomos. Cada cromossomo contém os genes que codificam as proteínas que formam as estruturas físicas e as vias bioquímicas que resultam na expressão do fenótipo.

O bovino tem 60 cromossomos arranjados em 30 pares. Cinquenta e oito desses são autossomos (pares de cromossomos não-sexuais) e os dois restantes são sexuais, ou seja, definem o sexo do embrião. A fêmea tem dois cromossomos X, e o macho tem um cromossomo X e um Y.

Quando um bezerro é concebido, o mesmo recebe um conjunto haploide (metade) de 30 cromossomos (29 autossomos, 1 cromossomo sexual) da mãe e um conjunto similar é transmitido pelo pai. Juntos, estes conjuntos formam a matriz diploide (dupla) de 60 cromossomos (30 pares) que contem todas as informações necessárias para transformar um óvulo fertilizado em um bezerro com seu próprio conjunto de características individuais.

Segundo Pablo Paiva, a genotipagem permite a detecção precisa de variações do DNA, tais como precocidade sexual ou maciez da carne

GENOTIPAGEM

A genotipagem permite a detecção precisa de variações específicas do DNA que têm sido associadas com efeitos mensuráveis sobre características complexas, tais como a precocidade sexual ou a maciez de carne. Ela descreve o processo de se usar métodos laboratoriais para determinar que alelos marcadores de DNA um determinado animal possui. É neste ponto que testes de DNA podem ser usados para distinguir animais portando diferentes alelos marcadores, e os dados acessados também podem ser usados para paternidade, o que vem revolucionando o Serviço de Registro Genealógico e que será tratado a seguir.

TESTE DE PATERNIDADE

O teste de paternidade para fins de registro é um dos exemplos mais próximos que podemos usar para a tecnologia genômica na atividade pecuária. Quando tratamos da identificação dos animais nas associações de raça temos alguns requisitos a serem seguidos e que podemos dividir em: 1) animais nascidos de inseminação artificial e/ou monta natural - os criadores notificam as associações na busca do RGN (Registro Geral de Nascimentos), comprovando as informações do touro e da vaca, e, posteriormente, conseguir-se o RGD (Registro Geral Definitivo), após a avaliação fenotípica dos animais; e 2) animais frutos de transferência de embriões (TE e FIV) - o mesmo processo acima deve ser seguido, mas acrescido das informações das receptoras dos embriões. A legislação atual exige a confirmação da paternidade em 100% dos reprodutores inscritos nas centrais de inseminação artificial, 100% dos animais oriundos dos processos de TE e FIV e, a partir de 2006, as associações de raça passaram a exigir o teste de paternidade de todos os animais para fins de registro.

O DNA contém todas as informações fundamentais dos seres vivos

No entanto, anterior aos testes de DNA, os mais comumente usados eram os testes de tipagem sanguínea, que possuíam diversas limitações, como a necessidade de se trabalhar com sangue fresco, e ainda deixava certo grau de dúvida em situações envolvendo parentesco, além da dificuldade de automação laboratorial e de armazenagem de amostras. A transição e a mudança para a avaliação via DNA veio exatamente para melhorar o processo, principalmente, acompanhando a tendência mundial, tendo em vista que os animais importados já possuíam essas análises. Além disso, bancos de DNA começaram a ser criados e amostras de pelos, sêmen e sangue passaram a ser armazenadas, permitindo automação laboratorial para atender o aumento da escala.

Mesmo tratando do teste de paternidade, a evolução na tecnologia dos marcadores de DNA também é presente. A legislação vigente permite o uso dos de microssatélites - a primeira família dos marcadores, que, hoje, possui limitações. O próximo passo será o uso de marcadores do tipo SNP, que ajudam avaliar, além da paternidade, a incorporação de outras avaliações ligadas a melhoramento e defeitos genéticos. SNP é a sigla em inglês para single nucleotide polymorphism, que significa polimorfismo de nucleotídeo simples. É a tecnologia que ajuda a identificar quais genes respondem ou não pela característica estudada.

MELHORAMENTO COM OS MARCADORES

Quando testes de DNA se encontram disponíveis para características que já têm DEPs, no gado de corte, e PTAs, no gado de leite, as informações de testes de DNA – que são apresentadas no mercado como Predição de Valor Molecular, ou MVPs – devem ser combinadas. Isto poderia aumentar a acurácia ou a confiabilidade da predição. Atualmente, a capacidade de combinar as informações de testes de DNA na forma de um prenúncio de valor molecular para uma DEP ou PTA acontece no mundo neste exato momento.

Mas, antes de falar dos resultados, é importante conhecer como é a pesquisa nesta área. As pesquisas para encontrar marcadores de DNA de características complexas frequentemente começam com as populações de descoberta ou pesquisa, que são rebanhos com alta qualidade de banco de dados e onde os animais são avaliados para as diversas características de interesse. Esses animais são genotipados usando um grande número de marcadores de DNA por meio dos chamados chips de alta densidade (hoje em dia de 50.000 e 770.000), e novos estudos são desenvolvidos para analisar se há alguma associação entre os alelos dos marcadores e os dados fenotípicos das características estudadas. Esse é um dos porquês dos dados fenotípicos, ou seja, todas as informações passíveis de serem coletadas dentro do sistema produtivo são e serão extremamente importantes. Uma vez encontrada essa associação, estudos de validação em populações independentes são necessários para assegurar se essa associação é mesmo real.

Estima-se, no futuro, que a comercialização dos animais seja feita baseada no genótipo (informação do DNA)

Fazendo um relato da tecnologia mundo a fora, além dos avanços que podemos observar na prática nos Estados Unidos, onde a tecnologia está em franca utilização no gado leiteiro, destacando as raças Holandês e Jersey, permitindo níveis de confiabilidade para touros e vacas antes possíveis apenas com anos de trabalho e coleta de muitas informações. Esse impacto tem sido enorme quando pensamos em melhoramento genético na prática, já que a redução de custo nos testes de progênie para os touros foi grande, assim como a redução no número dos animais a serem avaliados. Pensando no lado da fêmea, podemos conseguir altos níveis de confiabilidade que permitem um melhor acasalamento e otimização da produção, podendo direcionar a seleção de forma mais rápida para onde se quer chegar, se é mais leite, e/ou sólidos, e/ou permanência de lactação, etc.

Também no mesmo país, a raça Angus vem fazendo uso da tecnologia há vários anos, com o mesmo objetivo de aumentar a acurácia das características avaliadas no programa de melhoramento genético, mas, recentemente, também podemos observar o desenvolvimento de testes mais “simples”, com o objetivo de facilitar a seleção de animais para se enquadrarem ao programa Certified Angus Beef (CAB), que tradicionalmente é um dos maiores programas de qualidade de carne do mundo.

O continente europeu, caracterizado pela liderança das tradicionais cooperativas e pelo ávido interesse na coleta de muitas informações, podemos observar no gado de leite a mesma utilização descrita nos Estados Unidos com o objetivo de aprimorar a seleção dos touros para o teste de progênie, aumentando os níveis de confiabilidade das informações. Mas, também devemos fazer menção a projetos importantes como o Qualvigene, da França, em gado de corte, iniciado em 2002 e que teve como objetivo analisar o perfil do DNA das principais raças produtoras de carne do país: Charolês, Limousin e Blonde D’Aquitaine, mostrando que há diferenças genéticas entre elas que devem ser consideradas.

Finalizando, na Austrália, país reconhecido pela produção de carne de qualidade e que podemos considerar berço da tecnologia dos marcadores de DNA para seleção e melhoramento genético, também busca-se utilizálos para o aumento da acurácia das EBVs (aqui seria a DEP x 2) no gado de leite e de corte, e estima-se, num futuro próximo, que a comercialização dos animais seja feita baseada no genótipo (informação do DNA), indo mais além, com o pagamento pelo grau de maciez, marmoreio.

*Pablo Paiva é gerente de Vendas e Marketing da linha de Genética da unidade de negócios Bovinos da Pfizer Saúde Animal