Корма для животных на основе геномных данных

Корма для животных на основе геномных данных

Реферат

Настоящая заявка имеет приоритет заявки США Сер.№ 60/605573, поданной 30 августа 2004 года, которая полностью включена в настоящее описание путем ссылки.

В целом, настоящее изобретение относится к кормам для животных, и в частности к способам разработки и приготовления кормов для животных, на основе геномов этих животных.

Человек постоянно находится в контакте с животными некоторых видов, которые, наряду с человеком, участвуют в различных сферах его деятельности, таких как охота, выпас скота и охрана, а также являются животными-компаньонами. К таким животным-компаньонам обычно относятся собаки и кошки. В частности, человеком были выведены собаки, обладающие признаками, имеющими важное значение для той конкретной роли, которую эти собаки играют в жизни человека. Морфология различных пород собак сохранялась в течение тысячелетий, и селективный отбор приводил к определенной степени репродуктивной изоляции пород, имеющих различные морфологические признаки. Такая репродуктивная изоляция была легализована с середины 19-го века путем создания клубов по разведению собак для установления стандартов для разведения пород, которые были хорошо задокументированы такими обществами, как Американский клуб собаководов (АКС), Европейский клуб собаководов и Японский клуб собаководов. Правила “ограничения на регистрацию породы” гласят, что данная собака может быть отнесена к известной породе только в том случае, если оба ее родителя являются зарегистрированными членами этой породы. Это правило гарантирует относительно закрытый генофонд собак данной породы.

Пищевые потребности животных известны уже много столетий, и за последние сто лет была создана огромная индустрия для производства и продажи кормов для животных, а в частности кормов для собак и кошек, которая осуществляется в магазинах розничной торговли, включая магазины сухих кормов, обычных кормов и кормов для домашних питомцев. Промышленностью выпускаются дифференцированные корма для животных, имеющих присущие им характерные признаки или фенотипы. Такими признаками или фенотипами являются размер, возраст или телосложение животных; причем в некоторых случаях предлагаются или поставляются в продажу корма, предназначенные для собак одной или более конкретных пород или собак определенного фенотипа, включая собак, принадлежащих к группам пород, регистрируемых АКС.

В патенте США № 6156355, Shields & Bennet были предложены различные рецептуры изготовления кормов, адаптированные для каждой из указанных семи групп пород собак. Рецептура изготовления корма для домашних питомцев, которая, как сообщалось, имеет “добавленные специальные ингредиенты”, предназначенные для собак конкретных групп пород, точно соответствующих группам пород по классификации АКС, приводится на различных web-страницах, доступных на сайте http://www.naturesrecipe.com/pages/dogproducts/breed. Была также предложена рецептура приготовления кормов для собак исходя из их конкретных фенотипических различий, таких как скорость роста собак, которая отличается у собак крупных пород и более мелких пород. См., например, патент США № 5851573, Lepine et al. Слишком большая скорость роста собак крупных пород может приводить к нарушению опорно-двигательного аппарата (например, к дисплазии бедра), которое обусловлено дисбалансом между быстрым развитием мышц и образованием костей.

Было высказано предположение, что корма для отдельных животных-компаньонов могут быть специально приготовлены на основе фенотипических признаков отдельных животных. См., например, патент США 6669975, Abene et al.

Здоровое питание животных-компаньонов является одним из самых важных аспектов ухода за домашним питомцем. Многим владельцам животных трудно определить, получает ли их животное хорошо сбалансированный и полезный корм. Хотя люди становятся более осведомленными в отношении индивидуального питания своих питомцев, однако они имеют довольно слабое представление об их пищевых потребностях.

В связи с последними нововведениями в области здравоохранения и медицины, основанными на информации, полученной в результате экспериментальных проектов по геномике, генетические исследования становятся более важным компонентом в разработке программ по здравоохранению и питанию. Новые способы разработки программ по питанию и здравоохранению, включающих приготовление кормов для животных на основе имеющихся генетических данных, должны способствовать значительному прогрессу в данной области.

Настоящее изобретение относится к способу разработки кормов для животных, включающему (а) идентификацию группы пород, к которой принадлежит данное животное, на основе геномных данных этого животного; и (b) выбор корма для животного, имеющего состав питательных веществ, по меньшей мере частично удовлетворяющий пищевым потребностям животных данной группы и способствующий укреплению их здоровья. Такой способ включает, необязательно, смешивание ингредиентов для приготовления корма, содержащего биологически активные пищевые компоненты в количествах и отношениях, соответствующих рецептуре данного корма.

Настоящее изобретение также относится к компьютерной системе для составления рецептуры корма для животного. Эта система на одном или множестве носителей для пользовательского интерфейса включает: (а) набор данных, относящихся к множеству групп пород, классифицированных по геномным признакам каждой группы пород; и (b) алгоритм, который при соответствующем представлении данных позволяет (i) осуществлять обработку входящих данных по одному или более геномным признакам данного животного для определения группы пород, к которой может принадлежать данное животное, и (ii) составлять рецептуру корма, удовлетворяющего пищевым потребностям животных, принадлежащих к данной группе пород.

Настоящее изобретение также относится к способу укрепления здоровья животного, включающему (а) идентификацию группы пород, к которой принадлежит данное животное, на основе геномных данных этого животного; (b) выбор корма для животного, имеющего состав питательных веществ, по меньшей мере частично удовлетворяющий потребностям животных данной группы и способствующий укреплению их здоровья и (с) кормление животного кормом, содержащим биологически активные пищевые компоненты в количествах и отношениях, соответствующих рецептуре данного корма.

Кроме того, настоящее изобретение относится к способу назначения рационального питания животному, где указанный способ включает (а) идентификацию группы пород, к которой принадлежит данное животное, на основе его геномных данных; (b) выбор корма для животного, имеющего состав питательных веществ, по меньшей мере частично удовлетворяющий пищевым потребностям животных данной группы и способствующий укреплению их здоровья и (с) назначение животному пищевого рациона, составленного на основе указанной рецептуры корма.

Настоящее изобретение также относится к способу получения матрицы кормовых композиций для животного конкретного вида. Этот способ включает: (а) идентификацию множества генотипов животных данного вида; (b) классификацию таких генотипов на кластеры исходя из генетического анализа; (с) ассоциирование каждой из этих групп с питательными потребностями животного, необходимыми для укрепления его здоровья и (d) составление смеси пищевых ингредиентов, удовлетворяющих указанным пищевым потребностям животных для каждой группы пород, для создания матрицы кормовых композиций. В различных вариантах изобретения, такой способ также включает определение возрастных подгрупп животных данного вида. Матрица, полученная способом в соответствии с такими вариантами изобретения, имеет множество параметров, один из которых соответствует возрастным группам. Так, например, такая матрица составов корма может иметь первый параметр, соответствующий пищевым потребностям животных данной группы пород, и второй параметр, соответствующий пищевым потребностям животных данных возрастных подгрупп, где указанные параметры позволяют получить состав корма для каждой возрастной подгруппы, принадлежащей к данной группе пород.

Кроме того, настоящее изобретение относится к корму для животных, полученному описанным здесь способом.

Настоящее изобретение также относится к набору, содержащему корм, полученный описанным здесь способом, пищевую добавку, и, возможно, средства для сообщения информации и/или инструкции по добавлению данных пищевых добавок в корм и кормлению животного приготовленным кормом с добавкой.

Другие области применения настоящего изобретения будут очевидны из нижеследующего подробного описания изобретения.

Краткое описание графического материала

На чертеже представлена блок-схема, иллюстрирующая взаимосвязь группы пород, возраста и пищевых потребностей с составлением матрицы кормовых композиций для животных данного вида.

Данный графический материал иллюстрирует лишь общие черты некоторых вариантов настоящего изобретения и не может дать точное описание отличительных признаков любого данного варианта.

Подробное описание изобретения

Нижеследующее описание приводится лишь для иллюстрации сущности изобретения и не должно рассматриваться как ограничение его объема и области применения.

Настоящее изобретение относится к корму для животных, а более конкретно к способам изготовления кормов, основанным по меньшей мере частично на геномных данных животных. Используемый здесь термин “животное” охватывает одно или множество животных. Термины “создавать” или “создание” используются здесь в широком смысле и могут включать выбор корма из уже имеющегося ассортимента кормов и/или создание нового корма в виде состава питательных ингредиентов или рецептуры.

Настоящее изобретение относится к новому способу улучшения питания и укрепления здоровья животного, основанному на генотипе животного. В отличие от предпринимаемых ранее попыток создания генотип-специфических кормов, например породоспецифических кормов, в описанных здесь способах применяется расширенный профиль геномных данных различных животных различных видов в сочетании с точными статистическими анализами, проводимыми для определения групп пород, которые обнаруживают соответствующее, с точки зрения пищевой потребности, генетическое сходство в пределах данных групп и более явное генетическое разнообразие между группами. Определенные таким образом группы пород описаны здесь как группы пород, классифицируемые исходя из генома животных. Не претендуя на какую-либо конкретную теорию, можно лишь отметить, что члены такой группы пород обычно имеют общую филогению, то есть они происходят от одного предка. Если это конкретно не следует из контекста описания изобретения, то используемый здесь термин “группа пород” означает группу пород животных, классифицированную по их геному, в отличие от группы пород, классифицированной в соответствии с критериями, не относящимися к генотипу животных. Так, например, традиционная классификация пород животных, проводимая на основе фенотипических критериев, такая как классификация пород собак по АКС, включает семь групп пород (спортивные, гончие, служебные, терьеры, карликовые, неспортивные и пастушьи) и не соответствует представленному здесь определению “группы пород”.

В своих различных вариантах, настоящее изобретение относится к способам приготовления корма для животных. Один из таких способов включает определение генотипа множества пород животных различных видов с последующим разделением этих пород на группы, анализ фенотипических данных для каждой из этих пород и приготовление корма для каждой породы исходя из этих фенотипических данных. Такой корм для животных может быть получен для животных различных видов, таких как собаки, кошки, лошади, свиньи, коровы или любые другие животные-компаньоны или домашний скот. В различных вариантах изобретения, фенотипические данные включают информацию о наиболее распространенных заболеваниях животных, принадлежащих к данной группе пород. В других вариантах изобретения, фенотипические данные включают физические признаки, характерные для данной группы пород. В различных вариантах изобретения, описанный способ включает приготовление корма, осуществляемое, частично, исходя из возраста животного или возрастной группы. В случае собак, такими возрастными группами являются, например, щенки, взрослые животные, половозрелые животные и стареющие животные. В различных вариантах изобретения, описанный способ также включает приготовление корма для борьбы с заболеванием, имеющимся у животного, например, для его предупреждения или лечения такого заболевания.

Используемый здесь термин “рацион” означает корм или питье, потребляемые животным, и может включать суточный рацион, определяемый владельцем. Суточный рацион может включать любую пищевую смесь, которая обеспечивает адекватное питание животного. Так, например, типичная пищевая смесь для собак может содержать примерно от 10 до 30 вес.% жиров, примерно от 22 до 44 вес.% белка и примерно 10 вес.% диетической клетчатки в расчете на сухую массу. Другим примером может служить типичная смесь для кошек, которая может содержать примерно от 10 до 30 вес.% жиров и примерно от 30 до 45 вес.% белка в расчете на сухую массу. Однако корма, выбранные и приготовленные описанными здесь способами, не ограничиваются указанными соотношениями или процентным содержанием этих и других питательных веществ. Питательное вещество представляет собой компонент корма, который позволяет поддерживать жизнеспособность и/или здоровье животного. В таблице 1 представлены примеры питательных веществ, которые играют важную роль в укреплении здоровья животного.

Таблица 1Типичные компоненты рациона животного-компаньона
Белки	Главный элемент тканей организма, включая мышцы, кровь, кожу, органы, волосы и ногти
Углеводы	Источник энергии для тканей организма
Жиры	Жиры абсорбируют, сохраняют и транспортируют витамины, увлажняют кожу и оболочки, придают приятный вкус здоровой пище и являются источниками энергии
Вода	Самый важный элемент для выживания
Витамины	Способствуют осуществлению обмена веществ в организме животного
Минералы	Необходимы для развития здоровой кожи и волос, поддержания и развития костей скелета. Минералы обычно присутствуют в большом количестве в ингредиентах корма для животных

Пищевые смеси для животных различных видов, а в частности для животных, не являющихся человеком, могут быть выбраны или получены описанными здесь способами. В различных вариантах изобретения, такими животными могут быть позвоночные, например рыбы, птицы, рептилии или млекопитающие. Репрезентативными примерами млекопитающих могут быть животные, которые являются членами отряда Плотоядных (Carnivora), включая, но не ограничиваясь ими, собак и кошек.

В различных вариантах изобретения, пищевые смеси, выбранные, составленные или приготовленные как описано в настоящей заявке, могут быть использованы для кормления одомашненных животных, включая скот (например, свиней, лошадей, овец, коров и коз), лабораторных животных (например, животных рода мышей, включая крыс и мышей), животных-компаньонов и домашних питомцев (например, собак, кошек, хомячков, морских свинок, песчанок, кроликов, хорьков, шиншилл и т.п.), птиц (например, комнатных птиц, таких как канарейки, попугаи и т.п., а также домашних птиц, разводимых в промышленных целях, таких как куры, утки, гуси, индейки и т.п.).

В одном из вариантов изобретения, таким животным является животное-компаньон. Описанным здесь “животным-компаньоном” является животное любого вида, которое содержит владелец этого животного или лицо, осуществляющее уход за этим животным как за своим питомцем, или любое животное, принадлежащее к виду животных, которые во многих странах мира содержатся как домашние питомцы, включая собак (Canis familiaris) и кошек (Felis domesticus), независимо от того, является ли это животное только животным-компаньоном или оно является им лишь частично. Таким образом, используемый здесь термин “животное-компаньон” включает служебных собак, кошек, содержащихся на фермах для уничтожения грызунов, а также собак и кошек, являющихся домашними питомцами.

Используемый в настоящем описании термин “владелец” означает лицо, ответственное за содержание животного, а главным образом, за его кормление, и это лицо должно быть владельцем животного, то есть им может быть, например, “собаковод”, “лицо, осуществляющее уход за животным” или “попечитель”, содержащий данное животное. Владельцем может быть любой из множества людей, несущих общую ответственность за животное, например члены семьи либо лицо или лица, под чью ответственность было передано или доверено на время содержание данного животного. Конечным покупателем пищевой смеси, полученной способом согласно изобретению, является владелец животного-компаньона, определенный выше.

В общих чертах, настоящее изобретение может быть применено к животному любого вида, относящегося к субпопуляции (например, к подвидам или к породам), которая в большей или меньшей степени подверглась репродуктивной изоляции от другой субпопуляции, независимо от того, была ли такая изоляция вызвана природными факторами, например географическая изоляция, или вмешательством человека путем селекционного разведения животных. Репродуктивная изоляция приводит к генетическому разнообразию среди подвидов или пород. Под используемым здесь термином “группы пород” подразумеваются группы субпопуляций животных, независимо от того, были ли они выведены человеком путем направленной селекции или нет. В одном из вариантов изобретения, способ получения корма для животных включает идентификацию группы пород, к которой принадлежит данного животное; определение пищевых потребностей, способствующих укреплению здоровья животных, принадлежащих к данной группе пород, и выбор корма, имеющего питательный состав, удовлетворяющий по меньшей мере частично пищевым потребностям данного животного. Этот корм может быть выбран из ассортимента уже готовых кормов или, альтернативно, он может быть специально приготовлен для данного животного.

Указанный способ может дополнительно включать получение корма путем смешивания ингредиентов, содержащих биологически активные питательные компоненты (BDC) в количествах и в отношениях, соответствующих рецептуре данного корма, по меньшей мере частично удовлетворяющего определенным пищевым потребностям животного. Эта стадия приготовления корма может быть осуществлена до проведения, одновременно с проведением или после проведения стадии выбора корма. Так, например, может быть предварительно приготовлен ассортимент кормов для большинства групп пород; и после идентификации группы, к которой принадлежит конкретное животное (то есть после установления принадлежности животного к данной группе пород), может быть соответствующим образом выбран один или более предварительно приготовленных кормов. Альтернативно, может быть выбран корм, имеющий соответствующий состав питательных веществ (определенный, по меньшей мере частично, для группы пород, к которой относится данное животное), а затем этот корм может быть приготовлен по выбранной рецептуре.

Используемый здесь термин “состояние здоровья” животного охватывает все аспекты физического и психического состояния и социальной адаптации животного и не ограничивается только отсутствием болезней. Показателями состояния здоровья животного являются, но не ограничиваются ими, наличие или отсутствие патологического состояния или физиологического расстройства, заражения паразитами, состояние шерсти и кожи, острота восприятия, нрав, поведение и способность к обучению. Таким образом, пищевые потребности животного направлены на укрепление его здоровья и могут быть удовлетворены не только путем достаточного обеспечения корма основными питательными элементами, необходимыми для поддержания жизнедеятельности животного, но также путем обеспечения достаточного и сбалансированного количества различных питательных веществ и BDC, которые при их потреблении животным стимулируют улучшение одного или более аспектов его здоровья.

Используемый здесь термин “биологически активный пищевой компонент” или “BDC” означает вещество, которое при его включении в рацион животного в соответствующем количестве способствует укреплению здоровья животного. Термин “BDC” включает вещества, которые обычно рассматриваются как питательные вещества, а также вещества, которые не являются жизненно необходимыми. Термин “BDC” включает химические вещества, большинство из которых обычно присутствует в некоторых пищевых продуктах, но которые, в большинстве случаев, могут быть получены микробиологическими методами (например, путем ферментации) или методами синтеза. В качестве BDC могут также служить некоторые биологические вещества, а в частности растения. Во многих из этих растений был обнаружен биологически активный химический компонент; однако, даже если этот биологически активный компонент является известным, в них могут присутствовать и другие неизвестные биологически активные компоненты, которые вносят определенный вклад в биологическую активность указанного биологического вещества.

Укрепление здоровья животного благодаря потреблению питательных веществ может включать улучшение самочувствия животного, например предупреждение, ослабление или устранение по меньшей мере одного патологического состояния животного. Таким патологическим состоянием может быть одно из состояний, к которому предрасположены животные данной группы пород, и которое может, необязательно, присутствовать у данного животного. Такое патологическое состояние может быть бессимптомным. При этом могут быть одновременно предотвращены, ослаблены или устранены два или более патологических состояния. В соответствии со способом настоящего изобретения, укрепление здоровья за счет потребления животным питательных веществ может сопровождаться медицинским вмешательством, например корм, выбранный способом согласно изобретению, может быть адаптирован для его использования в комбинации с лекарственным средством для предупреждения, ослабления или устранения по меньшей мере одного патологического состояния.

Укрепление здоровья за счет потребления животным питательных веществ может включать уменьшение или устранения проблем, связанных с нравом или поведением животного. Укрепление здоровья за счет потребления животным питательных веществ также включает режим питания в конкретный стрессовый период его жизни, даже если у него отсутствует какое-либо заболевание или расстройство, например в период роста и развития котят или щенков; во время беременности и лактации; до и после хирургической операции, например кастрации; а также до, во время и после перемещения на большие расстояния. Укрепление здоровья за счет потребления животным питательных веществ также включает улучшение одного из аспектов здоровья у потомства данного животного, например, посредством внутриматочного питания при соответствующем кормлении беременной самки животного.

Условиями, ухудшающими здоровье животного, являются не только наличие болезней и физиологических расстройств (включая психическое расстройство, поведенческое расстройство или негативное изменение нрава), но также и предрасположенность или подверженность к таким заболеваниям или расстройствам. Аналогичным образом такие условия включают наличие как бессимптомных, так и внешне заметных проявлений заболевания и расстройства.

Следует отметить, что термин “укрепление здоровья за счет потребления животным питательных веществ” также охватывает устранение неудобств для людей, проживающих возле данного животного. Примерами таких неудобств являются, но не ограничиваются ими, чрезмерная линька, запах продуктов жизнедеятельности животного (включая запах фекалий, кишечных газов и мочи) и аллергенность.

Пищевые потребности, способствующие укреплению здоровья животных, принадлежащих к конкретной группе пород, по меньшей мере частично могут определяться одним или более фенотипическими признаками, характерными для данной группы пород. Указанные фенотипические признаки могут включать физические признаки, такие как размер, тип шерстного покрова, уровень активности, способность к обучению, такая как обучаемость, и/или распространенность одного или более заболеваний или предрасположенность к одному или более заболеваниям, например, таким как сердечно-сосудистые заболевания, ожирение, диабет, дерматит, глазные болезни, болезни почек, болезни щитовидной железы, артрит или возрастные дегенеративные заболевания. Фенотипические признаки, характерные для данной группы пород, могут быть получены по меньшей мере частично из опубликованных данных или из каких-либо других источников, в которых указаны фенотипические признаки отдельных пород, включенных в данную группу пород.

Породы многих животных, включая породы собак, традиционно классифицируются по их роли в жизни человека, физическому фенотипу и историческим данным. Собаки отличаются особенно широким разнообразием фенотипических свойств. Используемый здесь термин “фенотип” означает одно или более наблюдаемых функциональных или структурных свойств организма, определенных по взаимодействию генотипа данного организма со средой их обитания. Термин “генотип” означает генетическую информацию, заложенную в данном организме и отвечающую за один или более наблюдаемых признаков, а также представленную аллелями, присутствующими в одном или более специфических локусах. Генотип содержит генетическую информацию, хранящуюся в хромосомах и во внехромосомных участках. Термин “геном” обычно означает весь генетический материал организма, однако используемый здесь термин “геном” означает общую генетическую конструкцию или любую ее часть, которая является достаточной для проведения анализа для определения степени генетического сходства или различия между организмами или популяциями животных.

В способах согласно изобретению, классификация пород, например пород собак, основанная на генетическом разнообразии независимо от других факторов, может применяться не только для составления кормовых смесей, но также и для разработки программ по укреплению здоровья и правильного кормления животных, принадлежащих к группам пород, классифицированных по генетическому сходству животных пород, входящих в данную группу. В некоторых вариантах изобретения, такую классификацию осуществляют путем кластеризации традиционных групп пород. В некоторых вариантах изобретения, классификация, проводимая на основе генетического разнообразия, позволила выявить ранее неустановленную взаимосвязь между породами. В различных вариантах изобретения, точная информация о генетической связи между породами служит фундаментом сложного генетического базиса для изучения морфологии, поведения, активности, телосложения и старения животных, а также их восприимчивости к заболеваниям.

В настоящее время описано более 400 пород собак, существующих во всем мире, и из этих пород примерно 152 породы классифицированы АКС. При этом было описано свыше 350 генетических расстройств, встречающихся у чистопородных животных, и многие из этих расстройств или наследственная предрасположенность к этим расстройствам наблюдаются только у животных конкретной породы или типа породы. Patterson et al., J. Am. Vet. Med. Assoc. 193(9):1131-1144 (1998). Многие из этих расстройств имеют сходство с наиболее распространенными человеческими расстройствами, и их ограничение конкретными породами или группами пород, очевидно, является результатом агрессивной программы разведения, применяемой для сообщения животным специфических морфологических признаков. Животные смешанных пород могут быть отнесены к группе пород согласно изобретению, например, на основе информации об их родословной и наследственности.

Филогенетический анализ видов или популяций животных известен специалистам. В целях настоящего изобретения, для идентификации группы пород собак на основе их генома могут быть использованы любые методы картирования геномов, сравнительное и ассоциативное картирование, картирование с помощью облученных гибридов, и/или микросателлитное картирование, статистические анализы, кластерные методы, обследование на наличие болезней, определение маркеров, микросателлитное типирование, типирование по плотной совокупности маркеров, метод выравнивания двух геномных последовательностей, анализ на полиморфизм по одному нуклеотиду (SNP), анализ на неравновесность по сцеплению (LD) или подобные аналитические методы, известные специалистам. Примеры таких анализов приводятся в работе Parker et al., Science 304:1160-1164 (21 мая, 2004).

В этом примере, для исследования из генетического родства используются молекулярные маркеры для 85 пород собак. Различие между этими породами, обусловленное генетическим разнообразием, составляет примерно 30%. Микросателлитное типирование 85 пород проводили вместе с филогенетическим анализом и современным анализом на образование генных кластеров, позволяющим определять родственные группы пород. В этом примере, для оценки уровня вариабельности последовательностей у чистопородных собак были повторно секвенированы 19867 пар нуклеотидов, не относящихся к непрерывной геномной последовательности, у 120 собак, представляющих 60 пород. Затем были идентифицированы 75 SNP с небольшой частотой аллелей в пределах примерно от 0,4% до 48%, при этом четырнадцать SNP были породоспецифическими. Если всех собак рассматривать как одну популяцию, то наблюдаемая нуклеотидная гетерозиготность составляет 8·10^-4, что, в основном, соответствует гетерозиготности, наблюдаемой у людей.

Для дополнительной характеризации генетического разнообразия внутри одной породы и между породами было проведено генотипирование по 96 микросателлитным локусам для 414 чистопородных собак, представляющих 85 пород. Было предсказано, что из-за существования стандарта пород собаки одной и той же породы должны иметь большее генетическое сходство, чем собаки различных пород. Для проверки этого предположения было оценено соотношение генетической вариабельности у отдельных собак, которые могут быть отнесены к данной породе. Анализ молекулярной дисперсии данных микросателлитного анализа показал, что вариабельность между породами составляет более чем 27% от общей генетической вариабельности. Аналогичным образом, среднее генетическое расстояние между породами, вычисляемое исходя из данных SNP, составляет F_ST=0,33. Эти наблюдения соответствуют данным, полученным в ранее проводимых исследованиях, в которых было проанализировано меньшее число пород собак, что подтверждает предположение, что ограничения, установленные для пород, приводят к значительной генетической изоляции различных пород, что явно контрастирует с гораздо меньшим генетическим различием (обычно порядка 5-10%), наблюдаемым у людей. Parker et al. (2004), citing Koskinen, Animal Genetics 34:297-301 (2003); Irion et al., Journal of Heredity 94:81-87 (2003). Вариабельность у собак различных пород гораздо выше, чем вариабельность, наблюдаемая у домашнего скота. Parker et al. (2004), citing MacHugh et al., Animal Genetics 29:333-340 (1998); Laval et al., Genet. SeI. Evol. 32: 187-203 (2000).

Большое генетическое разнообразие между породами дает основание предположить, что сообщества пород должны быть определены исходя из генотипов отдельных собак. В этом примере применяется алгоритм кластеризации, основанный на Байесовской модели, с использованием данных микросателлитного анализа для идентификации генетически отличающихся субпопуляций или совокупностей исходя из частоты аллелей. Несмотря на незначительные компоненты дисперсии между популяциями и редкость “приватных” аллелей, анализ мультилокусных генотипов позволяет сделать предположение о генетической родословной, не прибегая к информации о выборе местонахождения индивидов. Алгоритм кластеризации, основанный на определенной модели, был применен Паркером и др. (Parker et al. (2004)), и эта модель, вообще говоря, позволяет идентифицировать подгруппы, которые имеют различную частоту аллелей. Эта процедура, осуществляемая с помощью компьютерной программы STRUCTURE, разделяет индивидуумов на К-группы, где К выбирают заранее, но она может варьироваться в независимых операциях данного алгоритма. Rosenberg et al., Science 298:2381-2385 (2002). Исходное предположение основано на модели, в которой имеется К популяций (где К может быть неизвестно), каждая из которых характеризуется числом частоты аллелей в каждом локусе. Индивидуумов в данной выборке относят (вероятностно) к популяциям или одновременно к двум или более популяциям, если их генотип указывает на то, что они являются смешанными популяциями. Эта модель не позволяет сделать предположение относительно конкретного механизма мутации и может быть применена к большинству общеизвестных генетических маркеров при условии, что они не являются тесно сцепленными. Pritchard et al., Genetics 155:945-959 (2000). Индивиды могут быть членами множества групп, при этом сумма коэффициентов принадлежности к данному сообществу равна 1 по всем группам. С помощью указанного алгоритма были сделаны попытки идентифицировать различные субпопуляции исходя из частоты аллелей. Паркером и сотрудниками (2004) была использована программа STRUCTURE для перекрывающихся субпопуляций 20-22 пород одновременно, и было обнаружено, что большинство пород образует различные группы, состоящие только из всех собак этой породы. Результаты такого репрезентативного анализа групп выявили четыре группы, которые Паркер и др. (2004) назвали древними породами собак, породами собак крепкого телосложения, породами пастушьих собак и породами охотничьих собак.

Во избежание путаницы с группами пород, определенными по фенотипическим признакам, такими как группы пород по классификации АКС, которые могут иметь названия, аналогичные названиям, выбранным Паркером и др. (2004) для своих групп, определенных по генетическим признакам, эти группы были идентифицированы в настоящей заявке как группы I, II, III и IV, соответственно. В частности, следует отметить, что группа III не совпадает с группой охотничьих собак по классификации АКC. Четыре породы группы III (бельгийская овчарка, бельгийский тервюрен, колли и шотландская овчарка) были фактически включены в группу пастушьих собак по АКC, а четыре других породы (ирландский волкодав, грейхаунд, борзая и сенбернар) были классифицированы АКC, как принадлежащие к другим группам. Группы I и II также содержат породы, которые пересекаются с несколькими группами АКC. С другой стороны, группа IV, очевидно, почти соответствует группе АКC спортивных собак.

Статистический анализ генотипов хорошо известен специалистам, при этом осуществление настоящего изобретения не ограничивается Байесовскими моделями и для анализа генотипических данных может быть использован любой алгоритм и/или программа разделения на группы. В различных вариантах изобретения, алгоритмами кластеризации объектов, используемыми для анализа геномных данных, являются иерархическое разделение на группы (Eisen et al., Proc. Nat. Acad. Sci. 45:14863-14868 (1998)); самоорганизующиеся карты (Tamayo et al., Proc. Nat. Acad. Sci. 96:2907-2912 (1999)); алгоритм k-means кластеризации объектов (Tavazoie et al., Nature Genetics 22:281-285 (1999)); методы опорных векторов (Brown et al., Proc. Nat. Acad. Sci. 97:262-267 (2000)); применение визуального изображения для определения числа групп (Eisen et al. (1998); Tamayo et al. (1999)); набор данных кластеризации с исключением экспериментов по одному с последующим сравнением эффективности различных алгоритмов кластеризации и проведением эксперимента с исключением одного объекта (Yeung et al., Bioinformatics 17:977-987 (2001)); гэп-статистическая оценка числа групп путем сравнения внутригрупповой дисперсии с дисперсией стандартного распределения, соответствующего нулевой гипотезе (Tibshirani et al., Journal of the Royal Statistical Society 63:41 1-423 (2001)); иерархической агломеративной кластеризации, в котором две группы, выбранные для оптимизации определенного критерия, объединяют в каждом шаге алг