Amici del Beauceron

Genoma canino e allevamento
Michele Polli
Università degli Studi di Milano - Dipartimento di Scienze Animali - Facoltà di Medicina Veterinaria Vetogene LAB (www.vetogene.com)
Via Celoria 10 - 20133 MILANO

Introduzione
Il DNA (Acido DesossiriboNucleico) è la molecola depositaria dell'informazione genetica in tutti gli organismi viventi; in essa sono contenute in maniera codificata tutte le istruzioni necessarie alla vita delle singole cellule e dell'intero organismo. Le molecole di DNA sono contenute all'interno dei nuclei delle singole cellule ed organizzate, negli organismi eucarioti, in strutture chiamate cromosomi; tutte le cellule di un determinato individuo contengono un identico DNA, che però ha un'espressione genica differente a seconda del tipo cellulare. La diversità tra le cellule è proprio dovuta alla differente espressione genica del DNA che comporta una sintesi di differenti proteine responsabili di specifiche funzioni.

Struttura della molecola del DNA
Il DNA è costituito da nucleotidi. Ogni nucleotide è a sua volta è costituito da una base azotata, da uno zucchero (desossiribosio) e da un gruppo fosforico. Le basi azotate del DNA si dividono in purine: adenina (A) e guanina (G) e pirimidine: citosina (C) e timina (T). Per visualizzare la struttura tridimensionale della molecola del DNA basta pensare ad una scala a pioli avvolta nel formare una spirale mantenendo i pioli perpendicolari all'asse di rotazione. I montanti della scala sono costituiti da molecole di zucchero e fosfato, mentre i pioli sono costituiti dalle basi azotate adenina (A), timina (T), guanina (G), citosina(C).

Organizzazione cellulare del DNA
Il DNA, umano ed animale, è lungo almeno 2 metri ed è costituito da circa 3.200.000.000 basi nucleotidiche (adenina, guanina, citosina, timina). Il genoma di un animale superiore è costituito da circa 30.000 geni, i 4 nucleotidi del DNA trascritti costituiscono, come esempio di paragone, 200 volumi di 1000 pagine ciascuno. Sempre come termine di paragone, il genoma del moscerino della frutta (Drosophila) sarebbe costituito da 10 volumi di 1000 pagine ciascuno, quello di un lievito da 1 volume di 1000 pagine, mentre il batterio Escherichia Coli, avrebbe un genoma corrispondente a 300 pagine.
Il concetto di gene è radicalmente mutato negli ultimi anni. Infatti, secondo le più recenti ricerche i geni effettivi degli animali superiori non sarebbero tanto numerosi quanto si riteneva fino a poco tempo fa, ma probabilmente con effetto combinatorio un più limitato numero di geni, tra loro interagenti, produrrebbe l'insieme degli effetti fenotipici che costituiscono la variabilità genetica di un individuo.
Il DNA nelle cellule è organizzato in strutture chiamate cromosomi. Ogni cromosoma contiene dai 2 ai 4 centimetri di materiale genetico. Il numero, la forma e le dimensioni dei cromosomi sono caratteristiche tipiche per ogni specie animale. Ogni cellula contiene sempre due cromosomi identici: i cromosomi omologhi. Il numero di coppie di cromosomi omologhi (n) è tipico della specie, ed il nucleo cellulare contiene sempre 2n cromosomi di grandezza molto variabile. I cromosomi possono essere suddivisi in gruppi a seconda della forma ed in particolare a seconda della posizione del centromero (punto di incontro delle braccia).
Nel cane il DNA è organizzato in 78 cromosomi localizzati all'interno del nucleo cellulare, da dove presiede alle innumerevoli attività riguardanti altre importanti strutture della cellula. Le cellule di un organismo animale sono all'incirca 1000 miliardi, all'interno di ognuna di esse è presente il medesimo DNA genomico, con una lunghezza approssimativa pari a 2 metri. Nel DNA genomico a seconda della specie animale sono contenuti circa 30.000 geni, anche se ultimamente in seguito ai risultati ottenuti con il mappaggio dei genomi dell'uomo e di altre specie animali, parrebbe che il numero effettivo dei geni codificanti per determinate proteine non sia così elevato.
Acquisire tutte le informazioni strutturali e funzionali dei genomi umano e animale è senz'altro una delle più ambiziose mete scientifiche degli ultimi anni. Mappare un genoma significa localizzare tutti i geni sui cromosomi prima di determinarne la funzione.

Principali applicazioni delle tecniche del DNA all'allevamento del cane di razza
Fra i settori nei quali le moderne tecniche del DNA offrono grandi possibilità un posto di rilievo spetta indiscutibilmente a quello dell'allevamento e della selezione del cane di razza.
A tal proposito un particolare rilievo va dato al controllo genetico della parentela, allo studio della variabilità genetica e dell'eredità patologica, all'identificazione delle varianti alleliche responsabili per determinati fenotipi (morfo-funzionali) che possono interessare la selezione di una determinata razza canina.
Le tecniche di biologia molecolare e le recenti scoperte legate al mappaggio dei genomi aprono nuovi orizzonti in tutto l'ambito zootecnico, basti in tal senso pensare alla possibilità di allestire dei test diagnostici, basati sullo studio del DNA, che consentono in modo sicuro il riconoscimento di soggetti portatori di un determinato difetto genetico e quindi la messa in opera di piani selettivi mirati che permettono in tempi brevi la completa eradicazione del difetto dall'allevamento.

Il controllo genetico della parentela
Di recente in Italia, come nel resto del mondo occidentale, l'applicazione delle tecniche di biologia molecolare alla selezione e all'allevamento del cane di razza che sembra avere maggiore rilievo è quella relativa al controllo genetico della parentela. Grazie all'identificazione certa dei riproduttori, mediante lo studio del loro DNA, si ottiene una valorizzazione del libro genealogico che rappresenta uno strumento fondamentale per la selezione e l'allevamento del cane di razza. E' infatti oggi dimostrato che tutti gli studi selettivi ed i piani di controllo volti all'eliminazione delle malattie genetiche sono sicuramente destinati a fallire se non esiste la certezza assoluta dell'identificazione dei riproduttori.
I risultati dei controlli fino ad oggi commissionati dall'Ente Nazionale della Cinofilia Italiana dimostrano che in media il 7,5 % dei cuccioli esaminati non corrisponde al padre dichiarato dall'allevatore . Per quanto riguarda i test richiesti direttamente dagli allevatori, in particolari situazioni in cui l'allevatore non era certo dell'identità dello stallone, si è visto che il 53,8% dei cuccioli non corrisponde al presunto padre .
Bisogna comunque specificare che la percentuale di errore osservata non può essere considerata rappresentativa di un vero e proprio controllo statistico, in quanto si basa su diagnosi di parentela effettuate su commissione dell'ENCI o di privati, in casi quindi che a monte sono passibili di controversie, ma rappresenta sicuramente una chiara indicazione e mostra l'importanza dell'applicazione di tale controllo per le iscrizione delle cucciolate al libro genealogico e quindi per la selezione, la salute ed il benessere del cane di razza.

Lo studio dell'eredità patologica
Le malattie a carattere ereditario sono nel cane più di 450. Attualmente per il riconoscimento dei disordini ereditari in questa specie, sono disponibili circa 30 test basati sullo studio del DNA. Tali test sono per lo più di derivazione umana, e purtroppo spesso riguardano razze canine poco diffuse o malattie abbastanza rare. Ma è solo questione di tempo e probabilmente tra pochi anni, in seguito ad una mappa genetica più completa, avremo a disposizione molti test per l'identificazione dei geni responsabili di molte malattie genetiche tipiche del cane.
Attualmente sono disponibili i seguenti test :
1) Test basati sul riconoscimento diretto del gene difettoso (test diretto) :von Willebrand's Disease (Scottish Terrier, Doberman Pinscher, Shetland Sheepdog, Manchester Terrier, Poodle, Pembroke Welsh Corgi), deficienza di fosfofruttochinasi (Springer Spaniel, Cocker Spaniel), atrofia progressiva della retina (Irish Setter), deficienza di piruvato chinasi (Basenji), cecità congenita notturna (Briard), leucodistrofia (Cairn - West Higland White Terriers), Cistinuria (Newfoundland)
2) Test basati sul riconoscimento di un marcatore microsatellite correlato con il gene o con i geni difettosi (test indiretto): intossicazione da rame (Bedlington Terriers), displasia renale (Shih Tzu, Lhasa Apso, Soft Coated Terrier), atrofia progressiva della retina (Cocker Spaniel, Labrador Retriever, Portuguese Water Dog, Chesapeake Bay Retriever)

Malattie per le quali è già disponibile un test diagnostico basato sull'analisi del DNA.
MALATTIA TEST RAZZA

Phosphofructokinase Deficiency Direct Test - Springer Spaniel
Phosphofructokinase Deficiency Direct Test - Cocker Spaniel
Progressive Retinal Atrophy Direct Test - Irish Setter
Pyruvic Kinase Deficiency Direct Test - Basenji
von Willebrand's Disease Direct Test - Bernese Mountain Dog
von Willebrand's Disease Direct Test - Scottish Terrier
von Willebrand's Disease Direct Test - Doberman Pinscher
von Willebrand's Disease Direct Test - Shetland Sheepdog
von Willebrand's Disease Direct Test - Manchester Terrier
von Willebrand's Disease Direct Test - Poodle (all)
von Willebrand's Disease Direct Test - Pembroke Welsh Corgi
von Willebrand's Disease Direct Test - Kerry Blue Terrier
Congenital stationary night blindness Direct Test - Briard
Globoid leukodystrophy - W . H. White Terriers
Cystinuria Direct Test - Newfoundland
Copper Toxicosis Linkage - Bedlington Terriers
Progressive Retinal Atrophy - Cocker Spaniel
Progressive Retinal Atrophy - Labrador retriever
Progressive Retinal Atrophy - Portuguese water dog
Progressive Retinal Atrophy - Chesapeake Bay retriever
Renal Dysplasia Linkage - Shih Tzu
Renal Dysplasia Linkage - Lhasa Apso
Renal Dysplasia Linkage - Soft Coated Terrier

Nel prossimo futuro grazie ai rapidi progressi riguardanti il mappaggio del genoma del cane molte malattie genetiche, quali la displasia dell'anca, l'atrofia progressiva della retina, la cataratta, l'epilessia, le cardiomiopatie e la sordità, potranno essere diagnosticate precocemente e quindi eliminate dagli allevamenti. Ciò potrà avvenire grazie all'identificazione sia dei soggetti portatori che dei soggetti ammalati che non hanno ancora manifestato la malattia. Quindi, in tempi relativamente brevi, le nuove tecniche di biologia molecolare permetteranno di ottenere grandi risultati nell'ambito della selezione del cane di razza. Tali risultati però non potranno prescindere, come già indicato precedentemente, dall'applicazione sistematica del controllo genetico della parentela, che costituisce con il libro genealogico un presupposto fondamentale per una selezione del cane di razza particolarmente attenta alla sua salute e di al suo benessere.

Identificazione dei geni responsabili per determinati fenotipi
Utilizzando le stesse tecniche impiegate per l'identificazione dei geni responsabili delle malattie genetiche, è oggi possibile identificare le varianti alleliche responsabili per alcuni caratteri morfo-funzionali.
Applicando questi test sui riproduttori diventa possibile, ad esempio, stabilire quali saranno le caratteristiche fenotipiche relative al colore del mantello nella prole (Canine Coat and Nose Color and Mask DNA Testing). Per il momento la disponibilità di questi test riguarda circa 30 razze canine. Ma anche in questo caso, in relazione ai progressi relativi al mappaggio del genoma del cane, si renderanno presto disponibili molti test riguardanti, nelle diverse razze canine, sia gli aspetti morfo-funzionali che quelli comportamentali.