Apua, ponini on kantaja - eli geenitestaus tulevaisuuden hevosjalostuksen tukena

Kaupalliset geenitestit mahdollistavat tulevaisuudessa yhä helpomman haitallisten geenien tunnistamisen sekä toivottujen perinöllisten ominaisuuksien etsimisen. Tieto tuo mukanaan myös vastuun. Avoimuus vie jalostuksen asiaa eteenpäin, mutta tärkeintä on, että ennen radikaalia jalostuksellista karsintaa tiedetään riittävästi minkälaisten ominaisuuksien kanssa ollaan tekemisissä – menetettyjä geenejä ei saa takaisin.

Vasta muutama vuosi sitten hevospuolen geenitestimarkkinoilla oli saatavilla kourallinen lähinnä väriominaisuuksiin painottuvia testejä. Nykyään testien kirjoon mahtuu jo perinnöllisistä sairauksista hevosten suoritusominaisuuksiin erinäisiä testejä. Geenitekniikan työkalut jalostuksessa ovat mainio keino parantaa eläinainesta, mutta niitä pitää osata tulkita oikein ja osata suhteuttaa yksilön testitulos koko populaation geneettisen edistymisen näkökulmasta. Geenitestitulos on kuitenkin aina vain yksi ominaisuus kyseisessä hevosessa ja hevosen jalostuksellisia ominaisuuksia punnitessa hevosta tulee katsoa kokonaisuutena ja suhteuttaa rodun vallitsevaan tilanteeseen. Tässä kirjoituksessa käsitellään vastikään keskustelua herättänyttä polysakkaridien kertymäsairautta (PSSM) aiheuttavaa geenivirhettä, sekä sivutaan muita terveysominaisuuksiin liittyviä geenivirheitä lyhyesti.

Muutamalle ponin omistajalle on kuulunut taannoin ikäviä uutisia perinnöllisten sairauksien rintamalla, kun geenitestituloksesta on paljastunut, että poni kantaa yhtä tai useampaa perinnölliselle sairaudelle altistavaa geneettistä tekijää. Uutiset ovat musertavia kasvattajalle etenkin, jos oma jalostustyö on laitettu kyseisen ponin varaan. Osalle testitulos voi olla tavallaan myös helpotus, jos vuosia jatkuneille oudoille oireille on löydetty vihdoin selitys.

Perinnölliselle sairaudelle altistavia geenejä on löydetty Hippoksen ylläpitämistä kantakirjaroduista geenitestien avulla connemaroista (HWSD, (PSSM2)), newforestinponeista (myotonia, PSSM1), FWB-hevosista (WFFS), shetlanninponeista (skeletal atavism), arabialaisilla täysverisillä (CA, SCID, LFS).

PSSM1 ja PSSM2 – Polysaccharide Storage Myopathy

Suomessa todettiin geenitestillä ensimmäinen PSSM1-tyypin mutaatio newforestponilla syksyllä 2018. Rodun alkuperämaassa Englannissa oli myös tätä ennen löytynyt kymmenkunta PSSM1-kantajahevosta ja alkuperämaa teki linjauksen, jonka mukaan PSSM1-kantajaoriita (PSSM1 = n/P1 tai P1/P1) ei saa käyttää newforest-jalostukseen. Kantajatammojen käyttö jalostuksessa sallitaan edelleen. Geenimutaationa PSSM1 eikä PSSM2 ei ole rotuominaisuus, vaan niitä esiintyy useissa roduissa, mikä kertoo siitä, että mutaatiot ovat vanhoja ja saaneet alkunsa todennäköisesti jo kauan sitten ennen kuin kantakirjoista on tullut geneettisesti suljettuja populaatioita.

PSSM1 on kaikista polysakkaridin kertymäsairautta (PSSM), aiheuttavista geenivirheistä tunnetuin. PSSM1 on PSSM-geenimutaatioista ainoa, johon on voitu yhdistää tietty genomin mutaatiokohta, joka sairauden aiheuttaa ja jossa mutaation vaikutus glykogeeniaineevaihduntaan tunnetaan. Tätä PSSM1’stä aiheuttavaa mutaatiogeeniä kutsutaan nimellä GYS1 (Glycogen Synthase 1).

Tämä mutaatio aiheuttaa epätyypillisen glykogeenin varastoitumisen lihassoluun, sillä GYS1-mutaatio saa aikaan glykogeenin varastoitumista säätelevän entsyymin (glykogeenisyntaasi) varastoimaan kaiken saatavilla olevan ravinnon sokerin ja tärkkelyksen lihassoluun glykogeeniksi (polysakkaridi) vaurioittaen lihassolun normaalia toimintaa.

Sairauteen ei ole parannuskeinoa, mutta oireiden ilmenemiseen voidaan vaikuttaa hevosen elinolosuhteita kontrolloimalla. PSSM1-hevosten ruokinta tulee suunnitella tarkoin siten, että ravinnosta saatavan tärkkelyksen ja sokerin määrä pidetään minimissä. Ravinnon sokeri ja tärkkelys kiihdyttävät insuliinintuotantoa, mikä edelleen tehostaa glykogeenisyntaasin toimintaa, jolloin glukoosin varastointi tehostuu entisestään. Ravinnon pääasiallinen energianlähde koostetaan rasvoista, jotka tarjoavat vaihtoehtoisen energianlähteen sokerin ja tärkkelyksen sijaan. Riittävällä ravinnon valkuaispitoisuudella tarjotaan rasvojen lisäksi lihakselle rakennusaineet uusiutua ja toipua sairauden aiheuttamista vaurioista.

Oikeanlaisen liikunnan merkitys korostuu myös PSSM-hevosten hoidossa. Säännöllinen ja monipuolinen liikunta saa aikaan lihassolussa glykogeenivarastojen pienenemistä, kun lihassolu käyttää varastoidun glykogeenin energiaksi ja tällä tavoin voidaan ennaltaehkäistä oireiden syntymistä ja pyrkiä vähentämään olemassa olevia oireita. Säännöllisesti työtä tekevä lihas pysyy toimintakykyisenä, mikä omalta osaltaan ennaltaehkäisee ja helpottaa oireita.

Oireeton, kantaja vai oireeton kantaja?

PSSM1 = n/n = hevonen ei kanna PSSM1-tyypillistä geenivirhettä GYS1, eikä periytä sitä jälkeläisilleen.

PSSM1 = n/P1 = hevonen kantaa yhtä alleelia GYS1-geenivirhettä ja on PSSM1-kantaja. Hevosen jälkeläisellä on 50 % mahdollisuus periä geenivirhe, kun hevonen risteytetään ei-kantajalla (PSSM1 = n/n). Yhden alleelin kantajalla (PSSM1 = n/P1) risteytettynä jälkeläisellä on 75% mahdollisuus periä GYS1-mutaatio.

PSSM1 = P1/P1 = hevonen kantaa kahta alleelia GYS1-geenivirhettä ja on PSSM1-kantaja, kaikki hevosen jälkeläiset (100%) kantavat vähintään yhtä GYS1-alleelia (PSSM1 = n/P1).

Geenitestaus ei ole sairauden toteamisen kannalta aivan ongelmatonta. On olemassa joukko PSSM1-kantajahevosia, jotka eivät oireile millään tavalla, vaikka geenitestillä voidaan osoittaa, että hevonen kantaa yhtä tai kahta mutaatioalleelia (PSSM1 = n/P1 tai PSSM1 = P1/P1). Tämä selittyy osittain sillä, että oireiden ilmenemiseen voidaan vaikuttaa minimoimalla hevosen olosuhteissa altistavat tekijät ruokinnan ja liikunnan avulla. Toinen selittävä tekijä on, että GYS1-mutaatio (PSSM1) on vain yksi pieni alue koko hevosen genomissa ja tämän alueen lisäksi on olemassa tuhansia muita geenejä, jotka vaikuttavat glykogeenisyntaasin toimintaan ja osa muista geeneistä saattavat paikata osaltaan GYS1-mutaatiosta (PSSM1) johtuvia ongelmia, jolloin GYS1-mutaation todennäköisyys aiheuttaa oireisiin johtavia ongelmia on pienempi. Näiden muiden geneettisten tekijöiden osuus oireiden ilmenemiseen tunnetaan tällä hetkellä huonosti.

PSSM2, PSSM3, PSSM4…

GYS1-geenin (PSSM1) löytymisen jälkeen hyvin pian löydettiin PSSM1-geenimutaatiosta vapaita hevosia, joilla lihassolunäytteessä todettiin vastaavia glykogeenikertymiä kuin PSSM1-kantajahevosilta. PSSM2 on yhteisnimitys toistaiseksi syntymekanismiltaan tuntemattomille glykogeeniaineenvaihduntasairauksille. Toisin sanoen PSSM2 käytetään diagnostiikassa määrittelynä PSSM-oireita ilmentäville hevosille, joilla on epänormaali glykogeenikertymä lihaksissa ilman todettua GYS1-mutaatiota (PSSM1).

PSSM2 alle luetaan kaikki ne glykogeeniaineenvaihdunnan ongelmat, jotka eivät selity PSSM1 diagnoosilla. Viime aikoina geenitestimarkkinoille on ilmestynyt lisää kaupallisia geenitestityyppejä ja testipaneeleja PSSM2, PSSM3, PSSM4, PSSMx jne. Toisin kuin PSSM1 todentamiseen kehitetty geenistesti, ei PSSM2, -3, tai -4, -kehitettyjä geenitestejä ole vertaisarvioitu tiedeyhteisön toimesta, ja näin ollen testituloksiin pitää toistaiseksi suhtautua pienellä varauksella. Myöskään kyseisten alleelien vaikutusmekanismia ja merkitystä sairauden kannalta ei tunneta, mikä asettaa testaamisen toistaiseksi kyseenalaiseen asemaan.

Lihasbiopsia puolestaan kertoo ainoastaan sen hetken tilanteen lihassolussa, eikä se ole luotettava tapa testata eläintä perinnöllisen PSSM’n varalta. PSSM2-hevosilla ruokinnan ja liikunnan räätälöinnistä voi olla apua samalla tavalla, kuin PSSM1-hevosilla, mutta koska glykogeenin kertymisen perimmäistä aiheuttajaa ei tunneta, ei voida vetää suoria johtopäätöksiä siitä, mikä auttaa parhaiten PSSM2-oireiden hallinnassa. PSSM-diagnoosia tärkeämpiä ovat olosuhteet ja hoito.

Oireet:

Lannehalvausoireet, jäykkä lyhyt askellus, jäykät ja kovat lihakset, epämääräinen jalkaa vaihtava ontuma, voimattomat takajalat, lihasheikkous lihasnykäykset, hikoilu, liikkumishaluttomuus, pysähtely pissaamisasentoon ilman virtsaamista, selän aristaminen, kipukohtaukset, mahan vetäminen sisäänpäin, piehtarointi liikunnan jälkeen, kohonnut lihasarvo (kreatiinikinaasi CK) liikunnan jälkeen etenkin, jos hevonen palaa tauolta liikutukseen. Vakavasta lihasvauriosta kertoo kahvinvärinen virtsa.

Diagnoosin varmistaminen:

Yksilön kannalta geenitestauksella voidaan saavuttaa hyötyjä vain joissain tapauksissa, sillä hoidon ja diagnostiikan kannalta PSSM-geenitestitulos ei kerro tilanteen vakavuudesta. Osa PSSM-hevosista oireilee ja oireiden voimakkuus vaihtelee lievästä kankeudesta aina voimakkaisiin kivuliaisiin kohtauksiin. Osa ei näytä elämänsä aikana mitään oireita. Oireiden tunnistaminen on vaikeaa, sillä oireet ovat hyvin tyypilliset myös moneen muuhun vaivaan ja siksi on syytä poissulkea muut yleisemmät oireita aiheuttavat sairaudet. Eri rotuisilla hevosilla on voitu osoittaa erityyppistä oireilua. Kun PSSM löydetään uudesta rodusta, on tärkeää tunnistaa, miten PSSM oireilee kyseisessä rodussa. Voimakkaasti oireilevien hevosten käyttöä ei suositella jalostuksessa.

HWSD – Hoof Wall Separation Disease

Connemaroilta löydetty kavion irtoseinämäisyyttä aiheuttava perinnöllinen sairaus. HWSD on resessiivinen perinnöllinen sairaus, eli yksilö voi kantaa geenivirhettä, mutta sairaus puhkeaa vain yksilöllä, joka on perinyt molemmilta vanhemmiltaan kavion irtoseinämäisyyttä aiheuttavan alleelin (HWSD: HWSD/HWSD).

Mikäli hevonen on kantaja (HWSD: n/HWSD), hevonen ei itsessään ilmennä sairauden oireita, mutta sen jälkeläiset voivat periä geenivirhettä aiheuttavan alleelin ja tästä syystä kantajia suositellaan risteytettäväksi ainoastaan geenivirheestä vapaan yksilön kanssa.

Geenivirheestä vapaa yksilö (HWSD: n/n) ei periytä itse jälkeläisilleen kyseistä geenivirhettä.

Connemarojen alkuperäkantakirja on linjannut, että kaikki rotuun syntyvät varsat on testattava HWSD-geenivirheen varalta ennen rekisteröintiä, mikäli varsan molempia vanhempia ei ole testattu geenivirheestä vapaiksi (molemmilla vanhemmilla HWSD: n/n-tulos), jolloin varsallekin merkitään geenitestitulos HWSD: n/n).

Geenivirhettä kantavan hevosen jalostuskäyttö?

Jalosuksen kannalta systemaattinen geenitestaus antaa osviittaa geenivirheen yleisyydestä rodun sisällä. Yksilötasolla ensisijainen vastuu jalostuspäätöksistä on aina kasvattajalla itsellään. Alkuperäkantakirjaa ylläpitävä järjestö voi kontrolloida geenivirhettä kantavien eläinten jalostuskäyttöä, lisäksi tytärkantakirja voi asettaa omia rajoitteitaan alkuperäkantakirjan asettamien sääntöjen puitteissa. Eläinsuojelulaissa otetaan kantaa myös jalostuksen näkökulmasta, eikä sairaiden eläinten käyttö ole suotavaa, jos sairaus on perinnöllinen ja elämän laatua selkeästi heikentävä.

Voiko geenivirheitä aina eliminoida rodusta sitä mukaan, kun niitä ilmenee? Kolikolla on aina kääntöpuoli. Jalostusvalintaa ei tule ikinä toteuttaa yhden ominaisuuden taktiikalla, mikäli tavoitteena on säilyttää elinvoimainen, terve ja perinnöllisesti monimuotoinen rotu. Jokaisen ominaisuuden jalostaminen (sekä hyvän, että huonon ominaisuuden) edellyttää, että rodun sisällä on riittävästi geneettistä vaihtelua. Mikäli karsitaan jalostuksesta suoraan geenivirhettä kantavat oireettomat yksilöt, katoaa samalla mahdollisesti myös muita rodun elinvoimaisuuden kannalta tärkeitä geenejä, jolloin jäljelle jäävissä ominaisuuksissa on vähemmän vaihtelua tulevilla sukupolvilla.

Sukukatokerroin kertoo yksilön perimän monimuotoisuudesta. Sukukatokertoimen ollessa 100 (Löytyy Heila jalostustietojärjestelmästä kaikilta Suomeen rekisteröidyiltä hevosilta) on kyseisellä hevosella viiden sukupolven osalta olemassa kaikki mahdollinen geneettinen vaihtelu. Serkkuparituksen rajaa (sukusiitosprosentti alle 6,25 %) pidetään sukusiitosasteen maksimiarvona suljetussa populaatiossa, joita kaikki rotuponirodut ovat. Korkeampi sukusiitosaste heikentää elinvoimaisuus- ja lisääntymisominaisuuksia. Viisaassa jalostussuunnittelussa otetaan huomioon myös tulevien sukupolvien elinvoimaisuus.

Kaupalliset geenitestit tulevat yleistymään tulevaisuudessa. Pian pystytään yhä useamman sairauden kohdalla tunnistamaan ja ehkäisemään haitallisten geenien lisääntyminen populaatiossa, sekä etsimään toivottuja perinnöllisiä ominaisuuksia hevosen genomista ja tätä kautta toteuttamaan geenitestien avulla entistä nopeampaa jalostusvalintaa. Vastuu on kuitenkin kasvattajilla, sekä jalostusjärjestöillä taata myös rotujen elinvoimaisuus tulevaisuudessa. Tiedon jakaminen ja avoimuus vie parhaiten rodun asiaa eteenpäin, ja tärkeintä on, että ennen radikaalia jalostuksellista karsintaa tulisi tietää riittävän hyvin minkälaisen ominaisuuden kanssa olemme tekemisissä, sillä geneettiset testit mahdollistavat meille helpon ja nopean karsinnan, mutta menetettyjä geenejä emme voi takaisin saada kun ne on kerran kadotettu.

Teksti: Tea Niemi, MMM, Agronomi, jalostusassistentti, Suomen Hippos

PSSM1-geenitestiä tarjoavat laboratoriot:

Aavagen (FIN)

PSSM1, HWSD

info@aavagen.com

Fiskarsinkatu 11, 20750 Turku FINLAND

https://aavagen.com/

SLU (SWE)

PSSM1, Skeletal Atavism, Myotonia, HWSD, CA, LFS, SCID

hgenlab@slu.se

SLU, Box 7023, 750 07 Uppsala, SWEDEN

Gerda Nilssons väg 2 Fax: 018-67 28 48