Selección genómica (Accordion)

La selección genómica (SG) es un medio para evaluar el potencial hereditario de un animal (es decir, los valores de cría) utilizando miles de marcadores que están repartidos por todo el material genético. En este caso, un marcador es un SNP (siglas en inglés para Single Nucleotide Polymorphism, pronunciado Snip, traducción al español (poco utilizada): polimorfismo de nucleótido único). Los SNP pueden determinarse en el laboratorio de forma relativamente económica en los animales jóvenes y ahora incluso en los embriones.

Una vez que se han determinado las relaciones entre los SNP y los rasgos que nos interesan, la información de los SNP del laboratorio puede utilizarse para calcular los valores de cría («valor de cría genómico directo» (VCGD). Para mejorar la certeza de estos «valores de cría de laboratorio», se añaden posteriormente las fuentes de información tradicionales (valores de cría de los padres) y —siempre que estén disponibles— los datos sobre el rendimiento propio y la información sobre la descendencia, y se expresan en un valor de cría combinado, denominado «valor de cría genómicamente optimizado» (abreviatura VCGO). Los valores de cría genómicos tienen —si se estiman correctamente y en especial en los animales jóvenes— una mayor seguridad que los valores de cría tradicionales (ver Seguridad de los valores de cría). De este modo, surgen nuevas posibilidades en materia de cría.

Bases genéticas

El material genético (genoma) de los organismos vivos se encuentra en el núcleo de las células, repartido en diferentes cromosomas. Las células bovinas —a excepción de los gametos— contienen cada una un total de 2 x 30 cromosomas, la mitad de los cuales procede del padre y la otra mitad de la madre. Los cromosomas contienen ADN, una larga molécula en forma de hilo compuesta de bases individuales (cuatro bases diferentes: A, C, G y T). En la doble cadena de ADN, las bases A y C, así como la G y la T, forman respectivamente un par (par de bases, véase el diagrama). El orden de bases en la doble cadena de ADN (por ejemplo, TCGGATA...) forma el código genético.

El genoma bovino completo comprende unos 3000 millones de pares de bases. Una sección de la cadena de ADN, que contiene las instrucciones (código) para fabricar una proteína, se denomina gen. Por término medio, un gen consta de unos 4000 pares de bases. En total, se calcula que existen unos 30 000 genes en el genoma bovino. Los genes representan solo un 5% del total del genoma. La función del 95% restante de pares de bases del genoma sigue siendo parcialmente desconocida. 

Una variación del genoma en un solo par de bases (por ejemplo, AAGGTTA y ATGGTTA) se denomina polimorfismo de nucleótido único (SNP, pronunciado snip). Los SNP aparecen con bastante frecuencia en el genoma (en más de un millón de sitios), pero normalmente no tienen ningún efecto sobre un rasgo. Los SNP pueden determinarse con bastante facilidad en el laboratorio (véase «¿Cómo se determinan los SNP en el laboratorio?») y, por tanto, son marcadores interesantes.

¿Qué utilidad tiene la selección genómica?

La selección genómica permite estimar los valores de cría con un mayor grado de certeza (véase «De los SNP a los valores de cría»), especialmente en los animales jóvenes. En el ternero ya es posible garantizar un grado de certeza del 70 % y más. En el caso de la leche, esto correspondería a una prueba de descendencia con alrededor de 25 hijas.

Gracias a la mayor certeza de los valores de cría, 

• los animales de cría pueden ser seleccionarse con mayor garantía,
• las decisiones de selección pueden tomarse con mucha mayor antelación,
• el progreso en la cría puede así realizarse más rápidamente. 

La mayor certeza no se limita a los índices de producción. En efecto, todos los rasgos para los que se ha podido establecer la relación con los SNP se benefician de la selección genómica. Especialmente los rasgos funcionales (longevidad, salud, etc.) se benefician en gran medida de esta nueva tecnología.

Fundamentalmente, con una certeza de los valores de cría genómicos del 70 % y más, se plantea la cuestión de si no se podría prescindir por completo de la costosa prueba de descendencia (costes de 40.000 francos y más por toro). En definitiva, eso supondría un enorme ahorro de costes.

Sin embargo, sigue siendo necesario realizar algún tipo de prueba de descendencia, ya que

• la selección genómica aún debe ser confirmada, 
• para muchos criadores una certeza del 70% no es suficiente, 
• los valores de cría tradicionales siguen siendo necesarios para mantener las bases de la selección genómica (relaciones entre los SNP y los rasgos de interés).

Entretanto, en muchos países, el tipo de prueba de descendencia ya se ha adaptado a la nueva tecnología.

Resumen

La selección genómica aporta —especialmente en los animales jóvenes— valores de cría con una mayor certeza y, por tanto, un mayor progreso de la cría por año, así como un considerable potencial de ahorro en los costes.

Algunas características de un animal —por ejemplo, el hecho de tener cuernos o no tenerlos, además de muchos defectos congénitos— están controladas desde un único lugar del genoma. En otros rasgos, como el rendimiento, el tamaño y la longevidad, tienen un papel importante numerosos lugares del genoma, además de las influencias ambientales. Estos rasgos se denominan rasgos cuantitativos. La siguiente figura muestra la influencia de las distintas regiones cromosómicas en la fertilidad de las vacas (VanRaden et al, 2008). Cuanto mayor sea la desviación, mayor será la influencia.

Es fácil comprobar que:

• todos los cromosomas influyen en la fertilidad
• algunos lugares del genoma desempeñan un papel mucho más importante que otros.

Un lugar del genoma que influye significativamente en un rasgo cuantitativo se denomina QTL (sigla en inglés para Quantitative Trait Locus). La localización exacta de un QTL en el genoma es por lo general desconocida. Sin embargo, cada vez más, los denominados marcadores situados en las proximidades de un QTL pueden determinarse con relativa facilidad. 

No obstante, un marcador solo es útil si  

• se presenta en diferentes variantes (ejemplo M y m) y 
• si aparece una variante del marcador más frecuentemente con la variante positiva (+) del QTL.

Cuanto más cerca esté un marcador de un QTL, mayor será la posibilidad de que asuma un papel suplente del QTL en el análisis del genoma. La relación entre el marcador y el QTL puede desglosarse de generación en generación y depende generalmente de la raza. 

Los SNP son buenos marcadores porque aparecen con frecuencia en el genoma y su determinación puede automatizarse en gran medida en el laboratorio.

¿Cómo se determinan los SNP en el laboratorio?

Para los análisis de laboratorio se utilizan los llamados chips de SNP. Los chips de SNP están disponibles de diferentes fabricantes y en diferentes versiones (número de los SNP analizados por muestra). Al principio, el estándar en el ganado vacuno (razas lecheras) era el Illumina ® BovineSNP50 BeadChip, con el que se determinaron más de 54 000 SNP simultáneamente en doce muestras. Ahora existen algunos con menos SNP —llamados chip de baja densidad (chip LD)— y otros que tienen más de 777 000 SNP, llamados chip de alta densidad (chip HD). Por otro lado, hay chips que, además de los SNP para la estimación de valores de cría, ofrecen pruebas de defectos congénitos (por ejemplo, SMA, Weaver, BLAD, CVM) y algunas pruebas de ciertos propiedades de herencia monogénica (por ejemplo, factor rojo, kappa caseína, falta de cuernos para ciertas razas). Los genotipos de los chips LD pueden extrapolarse a los de mayor densidad (chip estándar o incluso chip HD) mediante el método Imputing. Actualmente, los chips HD solo se utilizan en proyectos de investigación, ya que no aportan ninguna ventaja significativa para la estimación de valores de cría.

De los SNP a los valores de cría

La mayoría de los SNP, determinados en el laboratorio, no aportan nada inicialmente sobre el potencial hereditario de un animal. Solo con métodos estadísticos se revelan las correlaciones entre los SNP y los rasgos de interés para los criadores. Los datos necesarios son proporcionados por toros que han sido probados para descendencia y cuyo patrón de herencia es ampliamente conocido. Para ello se requiere una gran cantidad de toros probados para descendencia, probablemente más de mil; cuantos más, mejor. Las vacas con valores de cría seguros también pueden aportar su contribución.

Una vez que se han determinado las relaciones, ya se podrán calcular los valores de cría para los animales jóvenes por medio de los análisis de los SNP en combinación con la información sobre sus padres, valores que muestran un grado de certeza significativamente mayor que los puros valores de cría genéticos. La certeza de estos valores de cría genómicos depende principalmente de la precisión para estimar la relación entre los SNP y los valores de cría y, por otro lado, de la heredabilidad que presenta el rasgo.

¿Qué certeza tienen los valores de cría genómicamente optimizados (VCGO) en comparación con los valores de cría (VC) tradicionales? Hay varios estudios al respecto, por ejemplo el de Van Doormaal (2009) en Holsteins canadienses para una selección de rasgos:

certeza de los valores de cría (coeficiente de determinación, B%) Holstein Canadá (Van Doormaal, 2009)

Por consiguiente, la inclusión de la información de los SNP aporta un aumento significativo de la certeza en comparación con el método anterior, principalmente en el caso de los terneros. Pero también las vacas pueden ser evaluadas de forma más fiable con la información de los SNP que con la estimación tradicional de valores basados en su propio rendimiento y su ascendencia. Por el contrario, para los toros probados en el mismo país no se ha encontrado un aumento significativo de la certeza.

¿Qué grado de certeza tienen los valores de cría genómicamente optimizados?

Los valores de cría, ya sean valores de cría genómicamente optimizados o tradicionales, son simples estimaciones. Eso sí, como estimación, tienen un cierto grado de certeza. Esta certeza suele expresarse como un parámetro estadístico (coeficiente de determinación, B) en porcentaje. La certeza tiene en cuenta el hecho de que el valor de cría no puede calcularse sobre la base de un número infinito de descendientes, sino que solo puede estimarse sobre la base de una cantidad limitada de información.

Otra medida que describe la certeza de un valor de cría estimado es el intervalo de confianza del 95%, que expresa el intervalo donde se sitúa el verdadero valor de cría en un valor de cría estimado en 95 de cada 100 casos.

También el número de hijas en una prueba de descendencia pura, con la que se conseguiría la misma certeza, puede ilustrar indirectamente la certeza de un valor de cría.

En la siguiente tabla se indica, utilizando el ejemplo de la leche como valor de cría, el intervalo de confianza y el número correspondiente de hijas informativas para un coeficiente de determinación establecido.

Explicación

El valor de cría genético tradicional de un ternero tiene una certeza de aproximadamente el 35%, lo que corresponde a la certeza de una prueba de descendencia de un toro con 5 hijas. Si el valor de cría genético del ternero se estima en +800 kg, el verdadero valor genético se encuentra en 95 de cada 100 casos en +800 ±790kg, es decir, en el intervalo de +10kg a +1590kg. 

En los estudios americanos, ya se ha alcanzado una certeza del 70% en los terneros para la leche como valor de cría genómicamente optimizado. Esta certeza solo puede darse para un toro probado con 24 hijas. Si de nuevo nos basamos en un valor de cría estimado de +800 kg, el verdadero valor de cría se encuentra en 95 de cada 100 casos en el intervalo de +263 kg a +1337 kg con este coeficiente de determinación. 

En la prueba tradicional de descendencia de un toro de Swissgenetics, se alcanza una certeza del 85 - 90% para un toro probado. Si asumimos una certeza del 90%, esto corresponde a la información sobre 91 hijas. Con un valor de cría estimado de +800 kg de leche, el verdadero valor de cría está en el intervalo de +490 a +1110 kg. Si el toro tiene mucho éxito en una segunda utilización, el valor de cría puede estimarse con una certeza de hasta el 99%. 

Conclusión

Los valores de cría genómicamente optimizados de un ternero pueden alcanzar —en función del rasgo analizado y el número de toros probados para descendencia que se han tenido en cuenta para la elaboración del sistema— una certeza del 50 a más del 70 %. Esto es mucho más alto que la certeza de una mera valoración genética, pero no tan alto como el resultado obtenido con un toro probado para descendencia.

¿Pueden calcularse los valores de cría genómicos para todas las razas?

Actualmente, en Suiza solo se calculan los valores de cría genómicos en las razas Braunvieh (incluido Original Braunvieh), Simmental, Swiss Fleckvieh y Holstein (rojo y negro), y esto solo para los animales del libro genealógico. Para las demás razas lecheras y cárnicas, no se dispone de valores de cría genómicos en Suiza. No obstante, Mutterkuh Schweiz (Vaca Madre Suiza), está en proceso de establecer la selección genómica en Limousin.

¿Dónde puedo dejar que analicen a mi animal?

El análisis lo ofrecen las tres grandes asociaciones de cría suizas (Braunvieh Schweiz, swissherdbook y Holsteinzuchtverband). Para más detalles, incluidos los pedidos electrónicos, consulte su sitio web www.braunvieh.ch, www.swissherdbook.ch o www.holstein.ch.

¿Cuánto cuesta un análisis?

Los costes de una análisis consisten en los costes del laboratorio y en el precio para el cálculo de los valores de cría genómicos. Para aplicaciones normales, el genotipado con el chip LD, menos costoso, es suficiente. A esto deben añadirse los costes de cualquier prueba adicional. Consulte el sitio web de la organización de cría responsable para conocer los precios actuales. Las organizaciones de cría a veces también conceden descuentos.

¿Qué necesito para el análisis de laboratorio?

En principio, la sangre, el semen y las raíces del pelo son adecuados para la determinación de los SNP. Se recomienda el uso de las raíces del pelo, especialmente para gemelos. En cualquier caso, siga las indicaciones de su asociación de cría sobre cómo proceder concretamente. La toma de muestras cuidadosa es enormemente importante para el éxito. Por ejemplo, las muestras de las raíces del pelo deben tomarse utilizando la tarjeta capilar de GeneSeek.

¿Qué obtengo como resultado?

Recibirá por parte de las asociaciones de cría valores de cría genómicamente optimizados (VCGO) para (casi) todos los rasgos. Estos son oficiales desde diciembre de 2010 y sustituyen a los valores de cría tradicionales.

¿Cuánto tiempo se tarda en obtener los resultados?

Las muestras se enviarán a Qualitas AG en la localidad suiza de Zug de acuerdo con las instrucciones de las organizaciones de cría. A partir de ahí, se envían al laboratorio dos veces al mes, normalmente el primer y tercer martes del mes. Por lo general, los valores de cría genómicos están disponibles entre 30 y 50 días después del envío de la muestra. Su asociación le enviará los resultados por escrito.

¿Se indican los valores de cría genómicos en los documentos oficiales?

Los valores de cría genómicamente optimizados (VCGO) son oficiales desde diciembre de 2010 y sustituyen a los valores de cría tradicionales. En Suiza, se señalan de la siguiente manera:

• GA: valor de cría genómico directo (VCGD) combinado con el valor de cría genético tradicional
• G: VCGD combinado con el resultado de la prueba de descendencia suiza
• GI: VCGD combinado con el valor de cría de Interbull

¿Cambian los valores de cría genómicos directos?

Sí, pueden cambiar. Los valores de laboratorio (genotipos SNP) son fijos, pero las ecuaciones de estimación utilizadas para calcular los valores de cría genómicos a partir de los valores de laboratorio se actualizan regularmente.

¿Seguirá habiendo una prueba de descendencia?

Por el momento, las pruebas de descendencia no están cuestionadas en Suiza. En el futuro también será necesario algún tipo de verificación basada en el rendimiento de la progenie.