Viaje de Actualización Científica por Canadá y Estados Unidos

Transcripción

1 Viaje de Actualización Científica por Canadá y Estados Unidos En el marco del Programa ERA (convenio Angus INTA), el Dr. Horacio Guitou (Unidad de Genética Animal, Instituto de Genética, INTA Castelar), responsable de la evaluación genética de Angus desde 1989, realizó un viaje de actualización científica en evaluación genómica, recorriendo diferentes instituciones de Canadá y Estados Unidos, desde el 27 de septiembre al 21 de diciembre de A continuación transcribimos sus vivencias allí. INTRODUCCIÓN De acuerdo con la Dra. Alison L. Van Eenennaam (University of California-Davis), en el último siglo se incorporaron varias nuevas tecnologías, tanto en la producción como en los programas nacionales de evaluación de reproductores, para maximizar el progreso genético en producción de carne y leche. En este sentido, podemos mencionar: la inseminación artificial (IA), la evaluación de toros padres basada en miles de progenies y parientes, el uso de hormonas para controlar el ciclo reproductivo que nos permite sincronizar, superovular y transferir embriones, y así como también la inseminación artificial a tiempo fijo (IATF). Aunque nos hayamos olvidado, previo a la expansión y adopción de estas tecnologías, la introducción de algunas de ellas generó cierta resistencia, según la reconocida especialista. En la década pasada, las tecnologías basadas en estudios y evaluación del ADN (ácido desoxirribonucleico) empezaron a aplicarse para tomar decisiones de selección, no solo en bovinos de carne y leche, sino también en otras especies, tanto en países desarrollados como en países en desarrollo. Las asociaciones de criadores tendrán que ir considerando la relación costo-beneficio de la incorporación de la evaluación genómica en sus programas de evaluación de reproductores. Sin embargo, la realidad pronto empieza a clarificar esta simple ecuación, pues las asociaciones de criadores de ganado lechero en Estados Unidos y Canadá, con la incorporación de la evaluación genómica aplicada a los potenciales toritos, previo a la entrada de los mismos a las pruebas de progenie clásicas, han logrado bajar el 50% de los costos de las mismas en su programa conjunto de evaluación genética, denominado MACE (Múltiple Across Country Evaluation). Debemos recordar que la Selección Asistida por Marcadores Moleculares (SAM), más asociada a genes candidatos, y la evaluación genómica (SNP, Single Nucleotide Polymorphisms) son más relevantes en características de difícil medición, como terneza, en características que se miden tardíamente en la vida útil del animal (longevidad) y en características de baja heredabilidad. Sin embargo, como 0

2 mencioné, en la actualidad también pueden generarse Genomic Expected Breeding Values (GEBV) en características clásicas de producción y calidad de leche y de carne, para abaratar las pruebas de progenie, que son muy costosas en tiempo y dinero. Con respecto a bovinos de carne, la American Angus Association está incorporando los denominados DEP Enriquecidos (Enhaced EPDs), con la idea de incrementar la precisión en toritos jóvenes, incorporando a los DEP clásicos que surgen de los controles de producción, la información molecular que resulta del secuenciado de ADN (SNP) de cada reproductor en particular (Molecular Breeding Value-MBV). También es importante destacar que los estudios de ADN (SNP) no solo aportan a mejorar los programas nacionales de evaluación de reproductores, sino también brindan más certeza en la determinación de parentescos y, por ende, más exactitud en los DEP, pues los parentescos se calculan con suma precisión usando los SNP. A su vez, los SNP permiten otra alternativa de cálculo de la consanguinidad, sin el uso de la genealogía, pero siempre basado en el principio de alelos o genes idénticos, por descendencia. Es decir, a través de los SNP podemos establecer o calcular grados de parentesco y consanguinidad, sin necesidad de usar las genealogías entre los animales. A su vez, a través de los estudios moleculares (SNP) podemos detectar y eliminar ciertos genes enmascarados en los reproductores portadores de genes recesivos simples, que son responsables de defectos en bovinos u otras especies. Estos son ejemplos de genes simples recesivos: test para arthrogryposis múltiple (AM), neuropathic hydrocephalus (NH), aranchnodactyly (fawn calf syndrome, becerro leonado), doble músculo, BLAD (mortalidad postnatal), DUMP (mortalidad embrionaria), CVM (malformación vertebral congénita), osteopetrosis (OS), tibial hemimelia (deformidades), pulmonary hypoplasia, sindactilismo (pie de mula), citrullinemia (transtorno metabólico), así como también SNP que permiten relacionar infecciones como BVD (bovine viral diarrea) y BRD (bovine respiratory disease), entre otras. University of Guelph (Canadá) ACTUALIZACIÓN CIENTÍFICA Llegué a la University of Guelph el 28 de septiembre. Mi primer objetivo durante los dos primeros meses que permanecí en dicha Universidad fue entender la teoría detrás de la evaluación genómica, así como también llevarla a la práctica. Esto implica conocer no solo la teoría, sino toda la parte operativa y de costos que conlleva la incorporación de la información molecular a los DEP clásicos para llegar a los denominados "Enhaced EPDs en nuestro programa ERA (Evaluación de Reproductores Angus). Una vez comprendida la parte teórica, mi principal objetivo se centralizó en aprender a estimar los efectos de los SNP obtenidos a través del genotipado con 50K de 1

3 illumina ( marcadores), a los fines de poder predecir posteriormente los Genomic Expected Breeding Values (GEBV). Aprendí los cambios metodológicos que debo realizar. Dicha Universidad me ubicó en la oficina de profesores e investigadores de posdoctorado, lo que nos permitió a todos un intercambio de experiencias enriquecedor para los ocho profesionales de diferentes países que compartimos dicha oficina. Profesores consultados: Dr. Flavio Schenkel, Dr. Larry Shaeffer y Dr. Steve Millar. University of Nebraska (Lincoln, Estados Unidos) Después de dos meses de estudios, el 28 de noviembre viajé a Estados Unidos, comenzando por la University of Nebraska, en Lincoln. La estrategia establecida por el que suscribe se basó en aprovechar el conocimiento logrado en mis estudios en Canadá sobre evaluación genómica, de forma tal que mis consultas posteriores sean más fructíferas y enriquecedoras, en las diferentes Universidades de ese país. En consecuencia, mis preguntas académicas iban direccionadas a temas más específicos, así como también a la implementación operativa en la recolección de datos genómicos y a la elección de nuestras contrapartes (empresas privadas y/o académicas), basadas en las experiencias vividas en Canadá y Estados Unidos, pues al presente pueden ser: 1. Empresas privadas, como Pfizer y Merial. 2. La comunidad académica, teniendo como contraparte la University of Guelph, Iowa State University y el Clay Center de Nebraska (dependiente del USDA). Dado que ya había hecho estudios de posdoctorado en 1996 en la Universidad de Nebraska, conocía a los referentes académicos de la misma y a los nuevos profesores que fueron contratados en nuestros temas de interés, con los que me reuní y consulté. Profesores consultados: Dr. Dale Van Vleck, Dra. Kattryn Hannford y Dr. Stephen Kachmann. Laboratorio Geneseek (Nebraska, Estados Unidos) Visité el laboratorio privado Geneseek, el mayor de Estados Unidos, tanto en el área vegetal como animal. En este laboratorio se procesan todas las muestras de Merial (carece de laboratorio propio) y gran parte de las de Pfizer. Este es el primer dato importante: Merial y Pfizer tercerizan los análisis. Esto tiene una gran importancia en los costos, pues los mismos serían transferidos a nuestra Asociación Argentina de Angus. Pfizer tiene un laboratorio de genotipado, pero de menor escala que el mencionado. Tuve la oportunidad de entrevistarme con los titulares de Geneseek, el Dr. Daniel Pomp y el Dr. Ove Oohmamm. Ellos me ofrecieron que las muestras para el genotipado de nuestros reproductores Angus podrían procesarse en forma directa y 2

4 a más bajo costo si decidiéramos trabajar con la comunidad académica, lo que no es un detalle menor. Actualmente, ellos les procesan a diferentes razas de carne y leche de Estados Unidos. No existen inconvenientes legales ni sanitarios para llevar adelante la propuesta, pues al respecto existen protocolos con países extranjeros como Brasil y la Argentina. Prueba de ello es que todas las muestras de Merial procedentes de la Argentina tienen como destino dicho laboratorio. Además, los resultados del genotipado de nuestros potenciales reproductores estarían en una semana, vía Internet. Durante el presente viaje tuve nuevamente la posibilidad de reencontrarme con el Dr. Pomp, al cual conocía desde Esto me permitió hablar con total profundidad sobre estos temas, en los cuales los costos de genotipado son de vital importancia en la implementación de una evaluación genómica. Profesionales consultados: Dr. Daniel Pomp y Dr. Ove Oohmamm. Visita a Pfizer (Kalamazoo, Michigan, Estados Unidos) A partir de 2009 la empresa Pfizer comenzó a trabajar con la American Angus Association en base a un genotipado de alta densidad de 50K. Actualmente colabora con dicha Asociación para obtener los "Enhaced EPD", los que consisten en combinar información clásica (controles de producción) con información obtenida a través del genotipado de ciertos reproductores. Actualmente se está trabajando con información de genotipado sobre 14 características de interés económico, con diferentes logros si se los mide por el porcentaje de varianza genética aditiva que se explica, la cual varía entre 22% y 40%. En caso de formalizar un convenio con este tipo de empresa es necesario conocer ciertos puntos de debate, que no son un tema menor, pues el resultado del genotipado completo de cada potencial reproductor es retenido por ella y no se incorpora al Banco de Datos de la asociación correspondiente. En la actualidad, este es un tema de debate entre las asociaciones de criadores de bovinos de carne, ya que dichas empresas solo entregan el Molecular Breeding Value (MBV), es decir un número, que se incorpora a los DEP clásicos para generar los "Enhaced EPD" de la característica genotipada. Lo grave de esto es que las asociaciones empiezan a perder control de su Banco de Datos, pese a haber pagado por ambos servicios: genotipado y MBV. En la Tabla I, suministrada por Pfizer, se muestran las características evaluadas y el % de la varianza genética aditiva explicada para cada una de ellas, mientras que en la Tabla II, también proporcionada por esa empresa, se incluyen las correlaciones genéticas entre el MBV y las características estudiadas. Insertar la Tabla I y la Tabla II Evaluaciones genómicas en bovinos de leche 3

5 A diferencia de lo que ocurre con las asociaciones de ganado de carne, las de ganado lechero, que son pioneras en evaluaciones genómicas, si bien trabajan con laboratorios privados, como Geneseek y otros, a los cuales se les envía la muestra de ADN (bulbo piloso, semen o sangre), estos laboratorios se limitan a hacer el genotipado de cada potencial reproductor y envían a las universidades involucradas y al USDA el genotipado completo de cada uno de ellos. Posteriormente, la comunidad académica calcula los "Enhaced EPD". En breves palabras, las asociaciones de ganado lechero mantienen sus controles de producción clásicos y los genotipados de cada potencial reproductor, que enriquecen sus Bancos de Datos y producen su propia evaluación genómica. El USDA es el organismo rector y garantizador de la evaluación genética. Las centros de inseminación contribuyen activamente, no sólo en la recolección de muestras a ser genotipadas, sino que también económicamente, con los costos de genotipado de los reproductores. Todo se continúa concentrando en las asociaciones de criadores de ganado lechero y el USDA. Canadá y Estados Unidos hacen, en conjunto, la citada evaluación genética MACE (Múltiple Across Country Evaluation), compartiendo los costo del genotipado. Es decir, si un toro padre es genotipado en Canadá, se comparte con Estados Unidos, y viceversa. Pfizer quiere incursionar en el genotipado en leche, pero las asociaciones y el USDA establecerán las pautas. Profesionales consultados: Dr. Nigel Evans (presidente), Dr. Donald Nkrumah, Dra. Janice Rumph, Dr. Fernando Di Croce y Dr. David Korbelik. Visita a Merial (Atlanta, Georgia, Estados Unidos) Merial trabaja con paneles seleccionados de 300 SNP basados en 50K ( SNP). La mecánica de trabajo es similar a la de Pfizer. Es decir también retienen los genotipados de los reproductores. Como es sabido, los principales ingresos de Merial provienen de productos relacionados con la salud animal, al igual que Pfizer. A fines de 2010, Merial, Intervet y Shering-Ploug fusionaron en una sola empresa de sanidad animal. Es de suponer, de acuerdo con el Dr. Stewart Bauck, que esto no afectará al modulo de evaluación genómica que funciona aproximadamente desde Merial tiene un acuerdo con la American Angus Association a través de una empresa anexa, creada en 2007 por dicha entidad, denominada Angus Genetics Inc. (AGI). AGI puede tener fines de lucro, pudiendo dar servicios a sus criadores, productores de carne en general y a otras razas. Los convenios de Merial (2007) y Pfizer (2010) son con AGI, la que pertenece como mencioné a la American Angus Association, pero puede manejarse con mayor flexibilidad administrativa. Profesionales consultados: Dr. Stewart Bauck (presidente), Dr. Brent Woodward y Dr. Jim Palmer. University of Missouri (Missouri, Estados Unidos) 4

6 Después de la asistencia al Simposio "El futuro de la tecnología genómica", organizado por la NBCEC (National Beef Cattle Evaluation Consortium), el Dr. Jerry Taylor me invitó a viajar con él a la University of Missouri, a fines de discutir cuál sería el mejor camino a transitar hacia la implementación de una evaluación genómica en la Asociación Argentina de Angus. Al día siguiente nos reunimos en su oficina. Para ese entonces yo ya tenía una opinión formada, por lo que le expuse mi idea de realizar convenios directamente con la comunidad académica y le expresé mis argumentos, dejando en claro que la Asociación Argentina de Angus es la que, en definitiva, tomará la decisión. Tal decisión la tomé en base a la única pregunta que hice en el citado Simposio: " Quién es el dueño de los genotipados (nuevos datos), ya que históricamente las asociaciones de criadores de bovinos de carne siempre fueron las propietarias de sus bancos de datos y controlaron sus evaluaciones genéticas? Esto no es un tema menor y generó todo un debate respetuoso entre los asistentes a dicha reunión, pero donde cada sector se expresó con firmeza. En Estados Unidos, la evaluación genómica en bovinos de carne comenzó con ciertas empresas privadas y ahora la propiedad de los datos es un tema de debate. En cambio, en bovinos de leche, el USDA siempre mantuvo el control conjunto con las asociaciones de criadores. El Dr. Taylor me sugirió verlo al Dr. Dorian Garrick (Iowa State University) y que trate de establecer un vínculo de trabajo. Esta entrevista ya estaba en mi programación, pero sus consejos me sirvieron para profundizarla, como explicaré sobre mi visita a dicha Universidad. Profesionales consultados: Dr. Jerry Taylor y sus estudiantes de posgrado. American Angus Association (St. Joseph, Missouri, Estados Unidos) Como tenía programado, me entrevisté en St. Joseph con Dra. Sally Northcutt, con quien ya había entrado en contacto desde la Argentina y había conocido personalmente en el mencionado Simposio de la NBCEC, pues fue una de las disertantes. Durante una mañana intercambiamos ideas en las oficinas de la American Angus Association. Me contó el estado actual de la evaluación genómica en dicha entidad y cómo funciona el AGI y sus acuerdos con Merial y Pfizer. Esta mencionada subsidiaria (AGI) le ha permitido a dicha Asociación tener fines de lucro, pudiendo dar servicios a sus criadores, productores de carne en general y a otras razas. Como mencioné, los convenios firmados con Merial (2007) y Pfizer (2010) fueron con la AGI, que pertenece a la American Angus Association, pero puede manejarse con una mayor flexibilidad administrativa. Con la Dra. Northcutt hablamos temas muy enriquecedores sobre el camino a seguir por nuestra Asociación y que serán de gran utilidad al momento de tener que tomar decisiones. Por momentos se incorporó a la reunión Bill Bowman, director de Programas de Performance de la American Angus Association, quien expresó su 5

7 total acuerdo con los conceptos vertidos por la Dra. Northcutt. Quiero destacar que ella obtuvo su doctorado en Iowa State University con el Dr. Richard Willham, quien también fue mi consejero y del Dr. Doyle Wilson en dicha Universidad. La Dra. Northcutt también me aclaró que, por el momento, en base a los SNP de 50K no han surgido mejores resultados que los que generan los conocidos marcadores moleculares de calpastatina2959, calpastatinauog, calpaína316 y calpaína4751. Por lo tanto, hasta el momento, la American Angus Association no ha publicado en su Resumen de Padres nada sobre terneza ni sobre eficiencia de conversión, temas muy deseados por los productores y la industria de la carne. Profesionales consultados: Dra. Sally Northcutt (directora de investigación genética) y Bill Bowman (director de Programas de Performance). Iowa State University (Ames, Iowa, Estados Unidos) En esta Universidad que me formé, visité al Dr. Dorian Garrick, una de las personas más reconocidas en el ambiente. Ya me había conectado con él desde la Argentina y lo volví a hacer desde Canadá y nos habíamos encontrado previamente en el mencionado Simposio de la NBCEC. Planeamos la posibilidad de un trabajo conjunto entre Iowa State University, University of Guelph y el Clay Center de Nebraska. Como verán, mi recomendación y propuesta está direccionada a trabajar con la comunidad académica, que tiene aparejado ventajas en costos de genotipados, propiedad de los mismos y excelencia académica. Profesionales consultados: Dr. Dorian Garrick. RESUMEN En la actualidad, a través de la evaluación genómica es posible no solo mejorar los programas nacionales de evaluación de reproductores, por la incorporación de información molecular (SNP) a las actuales características que ya se están evaluando en los Resúmenes de Padres, sino también que agrega el potencial de evaluar nuevas características de difícil medición en la vida útil del animal, como terneza, longevidad, eficiencia reproductiva, eficiencia de conversión y resistencia a enfermedades, entre otras. Si bien aún, en muchas de las características mencionadas no se ha llegado a explicar un gran porcentaje de la varianza genética aditiva, se va en esa dirección al empezarse a usar chips de mayor densidad (800K SNP o marcadores), que comienzan a aparecer en las empresas Illumina y Affymetrix. Es decir, cada vez estamos contando con más SNP para predecir con mayor certeza características de interés económico. El uso de la información clásica (controles de producción) y molecular nos permitirá evaluar con más precisión a reproductores más jóvenes, 6

8 como toritos y vaquillonas de reposición, acortando el intervalo generacional, lo cual implica maximizar el progreso genético en un plazo más corto. A esto hay que sumarle otros tres aspectos que nos permite el uso de los SNP: 1. Mayor precisión en los parentescos o paternidades. 2. Fácil y rápida detección de defectos genéticos generados por genes recesivos simples. 3. Avances en la detección de ciertas enfermedades. Esto último, quizá nos permita en un futuro no tan lejano, avanzar en un área que hasta el momento ha sido difícil, como es la de resistencia genética a ciertas enfermedades. En un segundo artículo, describiré con más detalle en qué se basa académicamente, pero con palabras simples, la evaluación genómica y los avances concretos en cada una de las características de interés económico de fácil y difícil medición. RECUADRO Simposio "El futuro de la tecnología genómica" La asistencia a este Simposio de la NBCEC (National Beef Cattle Evaluation Consortium) no estaba en mi programación. En este sentido, le agradezco muy especialmente al Dr. Jerry Taylor que me documentara sobre el mismo, pues me fue de gran utilidad por el programa que se desarrolló y la calidad académica de sus disertantes. No solo me permitió ver en qué estado se encuentra la evaluación genómica en bovinos de carne en Estados Unidos, sino también quiénes son los principales protagonistas y cómo es la relación entre las distintas instituciones involucradas (asociaciones, criadores, productores, empresas privadas, laboratorios privados y comunidad académica). También me permitió interaccionar con el Dr. Jerry Taylor (University of Missouri), el Dr. Dorian Garrick (Iowa State University) y el Dr. John Pollak, quien desarrolló toda su actividad académica en la Universidad de Cornell y que acaba de hacerse cargo de la dirección general del prestigioso Clay Center de Nebraska. El Dr. Pollak a través del Clay Center, será un protagonista clave en la propuesta de trabajo conjunta que elevaré próximamente a la Asociación Argentina de Angus. A continuación detallo el programa desarrollado en el mencionado Simposio: Diciembre 14, 2010 Chair Darrh Bullock 13:00: Welcome Darrh Bullock. 13:10: Why are we here? Dorian Garrick. 13:30: Review of status of Angus within-breed genomic predictions Dorian Garrick. 14:00: Current implementation of genomic prediction in Angus Sally Northcutt. 14:30: Current status of utilization of genomics in Hereford Jack Ward. 7

9 15:00: Break. 15:30: Current status of genomic training using USMARC and 2,000 bulls data Mark Thallman. 16:00: Current implementation of across-breed prediction in Weight Trait Project Matt Spangler. 16:30: Current status of genomics information and its use in beef cattle in Australia David Johnston (via long distance connection). 17:30: Close. 18:00: Happy hour with dinner to follow. Diciembre 15, 2010 Chair Bob Weaber 8:00: Current status and future plans for beef cattle genomic products. Merial Stewart Bauck. Pfizer Mark Allan and Kent Anderson. 9:00: Current utilization of genomics information in dairy, pigs and poultry Jack Dekkers. 10:00: Break. 10:30: Plans for the future USMARC (John Pollak), USDA-NIFA (Jerry Taylor). 12:00: Lunch. 12:30: Roundtable discussion of breed associations plans for the future Darrh Bullock. 14:00: Where do we go from here? Dorian Garrick. 15:00: Close Bob Weaber. RECUADRO Evaluación genómica en el WAS 2011 Los Dres. Jerry Taylor (University of Missouri), Dorian Garrick (Iowa State University) y Horacio Guitou (responsable de nuestra evaluación genética Angus) serán los expositores durante la Reunión Técnica del Secretariado Mundial Angus (WAS 2011), que la Asociación Argentina de Angus está organizando para el 8 al 15 de octubre próximo. Los mencionados especialistas se referirán al presente y futuro de la evaluación genómica en dos charlas: la primera, el lunes 10 de octubre, en el hotel Park Hyatt Buenos Aires, y la segunda, el viernes 14 de octubre, durante la Exposición Nacional Angus, en Tandil. 8