Innovazione nella genetica: non solo genomica.
«L'Innovazione è la dimensione applicativa di un'invenzione o di una scoperta.»
ENRICO SANTUS Montichiari 19-12-2016
Fantasia, Innovazione, Routine
• Innovare significa • Introdurre idee nuove
• Applicarle
• Verificarle
• Le idee vengono adottate in tempi diversi da persone diverse
• Dopo pochi mesi l’innovazione per una persona può essere routine per l’altra
• L’invenzione, prima dell’applicazione, è spesso bollata come fantasia
ENRICO SANTUS Montichiari 19-12-2016
Si fa presto a dire «genomica»
• Come usare le informazioni genomiche? • I 3 livelli
• Genomica e tecnologie della riproduzione
• Genomica e nuovi caratteri
• Genomica e diagnosi di parentela
• Genomica e aplotipi
• Genomica e piani di accoppiamento
ENRICO SANTUS Montichiari 19-12-2016
Come usare la genomica
Livello 1 • La usano solo i centri di FA per la prossima generazione di
torelli in prova • Risparmi IMPORTANTI per i centri di FA • Non più torelli in prova deludenti • Impatto sulla stalla tra 6 anni
ENRICO SANTUS Montichiari 19-12-2016
Livello 2 • Uso dei tori genomici (quasi) come se fossero tori provati
• Impatto sulla stalla tra 2 anni • Scelta di un maggior parco tori • Accesso alle novità genetiche
ENRICO SANTUS Montichiari 19-12-2016
Livello 3 • Genotipizzazione delle femmine in allevamento
• Impatto immediato • Maggior possibilità di rimonta • Sinergia con seme sessato
ENRICO SANTUS Montichiari 19-12-2016
Genomica e nuovi caratteri
• Uno strumento potente per lavorare su caratteri «nuovi» • Difficili da rilevare
• Non rilevabili in tutta la popolazione
• Dati da rilevare con grande accuratezza
• Es: • Ingestione, efficienza alimentare
• Emissioni gassose
• Resistenza a malattie
ENRICO SANTUS Montichiari 19-12-2016
Genomica e diagnosi di parentela
• Non più «conferma di paternità» • Tecnologia Gruppi Sanguigni
• Tecnologia SSR (Microsatelliti)
• Ricerca di paternità • Tecnologia SNP
• Sicurezza di attribuzione
• Si risolvono casi rimasti dubbi per anni
ENRICO SANTUS Montichiari 19-12-2016
Genomica ed «aplotipi»
• Un aplotipo è una combinazione di varianti alleliche che vengono trasmessi e quindi ereditati insieme
• Può essere un marcatore tracciabile nel pedigree • A volte può essere associato a caratteri desiderabili o indesiderabili • Si puo quindi selezionare «per» o «contro» l’aplotipo per ottenere risultati • Codifica internazionale
• BH1: • «B» e la razza dove per primo è stato identificato l’aplotipo B= Bruna H = Holstein S=
Simmenta • «H» sta per «haplotype» • «1» è il numero identificativo in ordine di data di scoperta • Recentemente si usa seconda e terza posizione per identificare con sigla mnemonica
l’aplotipo
ENRICO SANTUS Montichiari 19-12-2016
Aplotipi conosciuti
• Brown Swiss
• BH1
• BH2
• BHD
• BHM
• BHP
• BHW
ENRICO SANTUS Montichiari 19-12-2016
Holstein • HBR
• HCD Cholesterol deficiency
• HDR Dominant red coat color
• HH0 Brachyspina/FANCI
• HH1
• HH2
• HH3
• HH46 GART
• HH5
• HHB BLAD/ITGB2
• HHC CVM/SLC35A3
• HHD DUMPS/UMPS
• HHM Mulefoot/LRP4
• HHP Polledness/POLLED
• HHR Red coat color ENRICO SANTUS Montichiari 19-12-2016
Genomica e Piani di accoppiamento
• Sappiamo il valore di ogni toro per ogni carattere cromosoma per cromosoma
• Cominciamo ad avere molte analisi sulle femmine
• Programmare gli accoppiamenti in stalla usando tali informazioni.
ENRICO SANTUS Montichiari 19-12-2016
Oltre la genomica: cosa si vede oltre la siepe..
• Premessa : gli animali non sono macchine
• Le nuove frontiere • Gestione Consanguineità /biodiversità
• Epigenetica
• Genome editing
ENRICO SANTUS Montichiari 19-12-2016
Perché non ci sono geni «grandi»
• Perché non abbiamo trovato il «gene del latte»?
• Perché non abbiamo concentrato qualche gene «super» in linee di «supertori»?
• Dove abbiamo sbagliato?
ENRICO SANTUS Montichiari 19-12-2016
Complessità significa più codice DNA?
• Nelle macchine è proprio così
• Un apribottiglie ha meno parti di un automobile
• Anche per il software funziona così
• Un salvaschermo ha meno linee di codice di un foglio di calcolo
• ..ma per gli esseri viventi?
ENRICO SANTUS Montichiari 19-12-2016
Un esempio
• Trichomonas Vaginalis • 100.000 geni
• Riso • 30.000 geni
• Umani • 20.000 geni
ENRICO SANTUS Montichiari 19-12-2016
Macchine
• Poche interazioni
• Interazioni «forti»
• Nessuna adattabilità • Un software o una macchina
non evolvono.. Rimangono uguali per milioni di anni
ENRICO SANTUS Montichiari 19-12-2016
Esseri viventi
• DEVONO adattarsi o spariscono
• Quindi devono avere molte interazioni
• Quindi rischiano di essere INSTABILI
ENRICO SANTUS Montichiari 19-12-2016
La soluzione evolutiva
• Molte interazioni
• Per evitare TROPPA instabilità • Un numero di componenti (geni) non
eccessivo
• Interazioni «deboli» • Ogni componente NON ha una funzione
definita se non in relazione con la funzione di altri componenti
• NON c’è il gene del latte!
ENRICO SANTUS Montichiari 19-12-2016
Gestione Biodiversità
• Priorità Nazionale ed Europea
• “La diversità genetica è determinante per mantenere resilienza ed è un prerequisite per l’adattamento a fronte di future cambiamenti ambientali”
ENRICO SANTUS Montichiari 19-12-2016
Fase 1 :Le basi
• 1 : misurare e conoscere grazie ai nuovi strumenti
• 2: gestire in modo efficiente e preciso i dati rilevati
• 3: produrre indici genetici e genomici che facilitino la gestione della biodiversità
ENRICO SANTUS Montichiari 19-12-2016
Fase 3: la divulgazione
• 7: diffondere e pubblicizzare la azioni in corso
ENRICO SANTUS Montichiari 19-12-2016
Epigenetica cosa è
• modifiche chimiche del DNA/cromatina che causano differenze fenotipiche o di espressione di geni
• influenzata da fattori ambientali
• ereditabile
• possiamo manipolare l'ambiente per indurre modifiche epigenetiche?
rimangono sull'individuo per tutta la vita
possono essere trasmesse alla progenie
ENRICO SANTUS Montichiari 19-12-2016
Un meccanismo potentissimo!
• esempio differenziazione cellulare
• imprinting genomico • Lo stesso gene funziona in modo diverso a
seconda se è ereditato dalla madre o dal padre!
ENRICO SANTUS Montichiari 19-12-2016
Difficoltà
• Tessuto specifico
• variabile nel tempo
• dati «longitudinali»
ENRICO SANTUS Montichiari 19-12-2016
E nel settore da latte?
• possibile ruolo della dieta pre e post parto sulle produzioni della figlia
• geni legati alla morfogenesi mammaria
• sei cio che mangi • sei cio che mangi E cio che i tuoi genitori
hanno mangiato
ENRICO SANTUS Montichiari 19-12-2016
Genome editing
• cosa è • differente dall'ingegneria genetica e
animali transgenici
• possibilità di modificare il genoma di un soggetto SENZA introdurre geni estranei
ENRICO SANTUS Montichiari 19-12-2016
Come funziona
• scoperto meccanismo di difesa nei batteri
• CRISPR/CAS
• possibilità di attivare o silenziare singoli geni
• esempio gene Polled
ENRICO SANTUS Montichiari 19-12-2016
CRISPR/CAS
• “clustered regularly interspaced short palindromic repeats”
• Geni “CAS” -> “CRISPR-associated”
• Sistema immunitario procariotico
ENRICO SANTUS Montichiari 19-12-2016
Vacche… editate? («corrette») tramite genome Editing (GE)?
GE su animali adulti GE su cellule pluripotenti
ENRICO SANTUS Montichiari 19-12-2016
Conclusioni
• Innovazione non è solo «nuove idee» • Applicazione in campo
• Produzione servizi
• Verifica e rimodulazione
• «Genomica»: la frontiera del presente
• «Epigenetica»: una possibile affascinante area per il futuro
• «Genome editing»: … ricordiamoci che gli esseri viventi NON sono macchine!
ENRICO SANTUS Montichiari 19-12-2016