PATHOGENETICA
CONTENTS
intro ......................................................................................................................................................................... 3
H1 oorzaken ............................................................................................................................................................ 4
Sectie 1: het DNA ................................................................................................................................................ 4
terminologie .................................................................................................................................................... 4
hoe beschrijven we nu een variant? ............................................................................................................... 5
hoe gaan we varianten classificeren? ............................................................................................................. 6
hoe onstaan viarianten? ................................................................................................................................. 7
sectie 2: Link met fenotypes ............................................................................................................................... 8
mendieliaans ................................................................................................................................................... 8
Complicerende factoren: ................................................................................................................................ 8
multifactorieel ............................................................................................................................................... 10
H2 de populatie ..................................................................................................................................................... 17
Verlies genetische diversiteit ............................................................................................................................ 17
Bottleneck effect ........................................................................................................................................... 17
Founder effect ............................................................................................................................................... 17
Popular sire effect ......................................................................................................................................... 17
Lijnteelt/inteelt ............................................................................................................................................. 18
Gevolgen van populaire fokpraktijken: ......................................................................................................... 18
Theoretische achtergrond ................................................................................................................................. 19
De populatie .................................................................................................................................................. 19
Hardy Weinberg equilibrium ......................................................................................................................... 20
Deviatie HWE?............................................................................................................................................... 22
Inteelt ............................................................................................................................................................ 27
Bepaling genetische diversiteit ......................................................................................................................... 29
Stamboomanalyses ....................................................................................................................................... 29
Genetische merkers ...................................................................................................................................... 31
Vergelijking stambomen met merkers .......................................................................................................... 33
Take home message .......................................................................................................................................... 33
H3 diagnose........................................................................................................................................................... 34
3.1 Het belang van correcte fenotypering ........................................................................................................ 34
Heupdysplasie ............................................................................................................................................... 34
Selectiebias ....................................................................................................................................................... 35
Vergelijking ten opzichte van correcte populatie ............................................................................................. 35
H4 aanpak ............................................................................................................................................................. 36
,Methoden om de prevalentie van erfelijke aandoeningen terug te dringen ....................................................... 36
H4.1 Algemene aanpak ..................................................................................................................................... 36
inleiding ......................................................................................................................................................... 36
Sporadische mutaties, niet geassocieerd met de rasstandaard ................................................................... 36
Hypertypes .................................................................................................................................................... 37
H4.2 Complexe kenmerken ............................................................................................................................... 39
Genetische vooruitgang δG of respons op selectie R ................................................................................... 39
Komt onze respons overeen met wat we zouden verwachten? ................................................................... 41
Selectiemethodes .......................................................................................................................................... 41
H4.3 Mendeliaanse kenmerken ........................................................................................................................ 44
DNA-testen .................................................................................................................................................... 44
Kansberekening aan de hand van stambomen ............................................................................................. 49
H4.4 Kruisen ...................................................................................................................................................... 50
Kruisingen en kruisingtypes .......................................................................................................................... 50
H5 populatie concluderend hoofdstuk ................................................................................................................. 53
Pedigree dogs exposed ..................................................................................................................................... 53
Artikel “secrets for providing high-quality working dogs” ................................................................................ 53
Artikel 3 ............................................................................................................................................................. 54
Gastcollege Toepassing in de praktijk ............................................................................................................... 57
Gastles 2Assistentiehond = verzamelnaam voor blindengeleide- gehoor en hulphonden .............................. 58
Gastles door persoon met hulphond ............................................................................................................ 58
Fokprogramma assistentiehonden opstarten (!!) ......................................................................................... 58
De realiteit..................................................................................................................................................... 60
nieuwe aandoeningen? ................................................................................................................................. 60
Finale punten/opmerkingen: ............................................................................................................................ 61
H6: het individuele dier ......................................................................................................................................... 63
6.1 Is het erfelijk? .............................................................................................................................................. 63
Stampomen voorbeelden en uitleg: ............................................................................................................. 63
6.2 “Het is allemaal de fout van de fokker” vs “Het is allemaal de fout van de eigenaar” ............................... 64
6.3 Casussen ...................................................................................................................................................... 65
Interpretatie DNA-test .................................................................................................................................. 65
Partnerkeuze ................................................................................................................................................. 65
Conclusion ......................................................................................................................................................... 69
,INTRO
Leermateriaal: Ufora: 5 verschillende mappen:
- Slides
- Voorbeeldexamen
- Vragen in de les
- Referenties
- Further readings
lesmateriaal dat de kern van de cursus uitmaakt
aanvullend lesmateriaal (niet kennen voor exaam !!)
Er staat een inhoudsopgave online. Pak deze erbij bij het leren om de rode draad te volgen en te zien of je alles
geleerd hebt.
Examen:
- Voorbeeld examenvragen komen online
- Formules begrijpen, niet kunnen reproduceren tenzij anders aangegeven: (!)
- Basis: slides
- Interactief lesgeven: wooclap (?)
- Type examenvragen:
o Deel multiple choice (25%, hogere cesuur)
o Deel open vragen (75%)
Assistentiehonden = Overkoepelende term: Blindengeleidehonden, Hulphonden, Hoorhonden en Meldhonden
Hulphonden vaak afgekeurd door:
- Orthopedische aandoeningen
- Gedragsmatig ongeschikt
GROOT probleem !
Genetica in de praktijk/Fokken
- Veel media-aandacht
- Grote verantwoordelijkheid
- Hoe correct te doen?
- Veel aspecten
Wat is de rol van de dierenarts?
- Preventie
- Informeren
- Genezen
- Adviesorgaan
Doel van deze cursus:
ECTS-fiche: “Het doel van deze cursus is de studenten het nodige inzicht te verschaffen om zowel op het niveau
van het individuele dier als op populatieniveau om te gaan met genetische kenmerken.
” Praktisch: - “Oorzaken en verspreiding van genetische kenmerken” - “Diagnostiek” - “Aanpak
,H1 OORZAKEN
Genetic counselling = het proces om eigenaren en fokkers van dieren de medische, psychologische en familiale
implicaties van genetische bijdragen te helpen begrijpen en zich aan te passen. Dit proces omvat het volgende:
- Interpretatie van stambomen en medische geschiedenis om de kans op het ontstaan of terugkeren van
ziekte te bepalen
- Educatie over overerving, testen, management, preventie, middelen, onderzoek en genetische
diversiteit, waarbij rekening wordt gehouden met rasspecifieke verschillen indien nodig
- Adviseren om weloverwogen keuzes en aanpassingen aan het risico of de conditie te bevorderen, terwijl
de genetische diversiteit behouden of verbeterd wordt.
Genetic counselling wordt uitgevoerd door dierenartsen en veterinaire genetische adviseurs met een
specifieke training
Tools die nodig zijn voor genetic counselling:
- Informatie verzameling: Familiegeschiedenis
- Diagnose bevestigen: DNA-testen
- Risico onderzoek: om het reproductieve of persoonlijke gezondheidsrisico te berekenen
- Informatie verschaffing: om de eigenaar/fokker het proces en de implicaties van de bevindingen voor het
betreffende dier en gerelateerde dieren te helpen begrijpen
- Psychologisch advies en support: om de eigenaar/fokker met emotionele reacties te helpen omgaan na
het krijgen van vervelende uitslagen.
SECTIE 1: HET DN A
TERMINOLOGIE
Genoom = al het erfelijke materiaal in een cel = optelsom van DNA op chromosoom en mitochondriaal DNA
Is er een link tussen aantal (eiwit-coderende) genen en complexiteit van het organisme?
Er is geen link tussen het aantal eiwit-coderende genen en de complexiteit van een organisme. Ook de niet
eiwit producerende genen zijn van belang voor de complexiteit.
Is de contributie van beide ouders naar nakomelingen gelijk? (dus 50% van vader, 50% van moeder)?
De contributie van beide ouders naar nakomelingen is niet gelijk, omdat mitochondriaal DNA enkel afkomstig
is van de moeder .
Locus = plaats op het genoom.
- bv. een plaats op chromosoom 16 bij de hond: NC_006598.3:g.59380814
verschil tussen:
1. Variant = verschil ten opzichte van referentie
2. Mutatie = zeldzame variant (<1%)
3. Polymorfisme = frequenter voorkomende variant (>1%)
Vaak wordt er een associatie gemaakt tussen "ziekte" en 1 van deze 3 termen. Welke van deze drie denk je op
basis van de definitie? 2
4. Allel = de verschillende versies van een locus → onderscheid tussen normaal/wild type vs
abnormaal/mutant allel
,Aangeraden:
- gebruik “variant” en “allel”
- Gebruik mutatie als het gaat over het eigenlijke veranderen van sequentie
Genotype = de versie van een DNA sequentie die een individu heeft op een specifieke plaats
Voorbeeld van de verschillende niveaus:
- NC_006598.3:g.59380814C>A
o Rood = locus
o Groen is allelen C en A
o Mogelijke genotype: CC, CA of AA
HOE BESCHRIJVEN WE NU EEN VARIANT?
Type referentie:
- DNA
o Genomisch: (g) A,G,C,T
o Coderend: (c) A,G,C,T
- Transcript (mRNA): (r) A,G,C,U
- Eiwit: (p) aminozuren
Dezelfde variant kan er anders uitzien door:
1. Nieuwe referentie (bv nieuwe genoomversie) of annotatie
o Bv. NC_006598.3:g.8789496G>A => NC_006598.4:g.9633435G>A
2. Andere referentie (gen/transcript/proteïne/…)
3. Forward vs reverse strand
Kan dit dezelfde variant zijn?
NC_006621.4:g.32690178G>A
ENSCAFT00000036277.6:c.1730C>T
Antwoord = Ja, want G is complement van C en A is complement van T. potentiaal kan het dus dezelfde variant
zijn maar 100% zeker kan je niet zijn.
Kan dit dezelfde variant zijn?
• NC_006621.4:g.32690178G>A
• NC_006621.4:g.32650143G>A
Antwoord = Nee, want de locatie is verschillend, zelfde refentie type.
Je kan 100% uitsluiten dat het dezelfde variant is.
Je kan 100% uitsluiten dat het dezelfde variant is, maar niet 100% bevestigen dat het dezelfde variant is.
,HOE GAAN WE VARIANTEN CLASSIFICEREN?
Classificatie van varianten op basis van:
1. Grootte
o Klein = 1 basepaar – 50 baseparen
o Groot/structureel = 50 baseparen - volledig chromosoom of genoom
2. Eigenlijke DNA-verandering
o Deletie = verwijdering van één of meerdere nucleotiden
o Insertie = additie van één of meerdere nucleotiden
o Substitutie = vervanging van één of meerdere
nucleotiden
o Puntmutatie = deletie, insertie of substitutie van 1
nucleotide
o Single nucleotide polymorfisme/single nucleotide
variant = substitutie van 1 nucleotide
o Inversie = stukje DNA wordt omgedraaid
o Duplicatie = stukje DNA wordt herhaald
o Translocatie = stukje DNA wordt verplaatst
3. Effect op eiwit-niveau
Silent of synonymous mutatie = geen effect op
aminozuursamenstelling → kan wel effect hebben op
het fenotype(door binding met hoge of lagere
affiniteit aan transcriptiefactoren). Verklaring:
meerdere codaties mogelijk voor 1 aminozuur
Missense mutatie = aminozuur vervangen door ander
aminozuur
Nonsense mutatie = codon voor aminozuur
vervangen door stopcodon
Frameshift = deletie of insertie gepaard met een
andere lengte dan 3
Vaak wordt er op een abnormale plaats een
stopcodon ingebouwd
4. Pathogeniciteit
Speelt elke variant een rol in ziektes/erfelijke kenmerken?
Niet elke variant speelt een rol in ziektes/erfelijke kenmerken. Dit is belangrijk omdat veel (medische)
beslissingen worden genomen op basis van DNA-testen. -> abortus en euthanasie? Is dit wel verstandig?
Niet alle aangeboden DNA-testen zijn ook gevalideerd.
Het is echter niet gemakkelijk om enkel DNA-testen aan te bieden voor gevalideerde varianten, omdat:
o Veel varianten per individu → weinig fenotype geassocieerd
o Initiële associatie is niet altijd gevalideerd
,HOE ONSTAAN VIARIANTEN?
Spontane mutagenese:
1. Replicatiefouten
Replicatie gebeurt niet foutloos. De incorporatie van een fout nucleotide wordt normaal gesproken
gecorrigeerd door het DNA polymerase zelf, maar soms gebeurt dit niet →
mutatiefrequentie = 1.1-1.7 x 10^-8
2. Strand slippage ter hoogte van repeats
Tandem repeat = sequentie van twee of meer DNA baseparen die op zo’n manier herhaald wordt dat de
herhalingen aangrenzend aan elkaar op het chromosoom liggen
bv : …CAACAACAACAACAA… (Repeat unit: CAA Aantal herhalingen: 5)
DNA polymerase bouwt nucleotide in → strengen raken los van elkaar → streng gaat terug naar de
complementaire nucleotide, maar verder of minder ver dan origineel → complementaire streng wordt
langer of korter (let op of de loop in de complement(verlenging) of template ligt(verkorting)).
Mutatiefrequentie = 1 x 10^-3 tot 10^-4(hoger)
Waarom is het belangrijk om het onderliggend mechanisme te kennen?
Kan leiden tot een onvoorspelbaar genotype van nakomelingen → ook DNA-test bij nakomelingen nodig
Bv: Merle: wat achtergrond:
- Normale allel = m (geen SINE of short interspersed nuclear element)
- “Mutante allel” = M (wel SINE) => Omvat meerdere allelen:
o Die verschillende allelen zijn uniek in lengte -> fenotypische gevolgen. Afhankelijk van die lengte.
o Homozygoot M -> anoftalmie (doofheid)
- Vraag: gegeven figuur wat zijn de opties?
o 50/50 is wat we verwachten. Maar merle is een bijzondere. Die hebben een
onvoorspelbaar genotype nakomelingen. -> gevolgen voor DNA testen. Dit is
dus door strand slippage!
Gevolgen van strand slippage:
- Instabiel genotype -> gevolgen voor DNA testen
- Genotype niet afleidbaar uit dat van ouders/familie
- Gevolgen op niveau dier: Mosaïcisme Mosaïcisme = het genoom is niet volledig gelijk over alle cellen
heen → keuze van het weefsel kan potentieel een ander genotype hebben
- Specefiek voor merle -> ricico onstaan double merles met ziekte
,SECTIE 2: LINK MET FENOTYPES
1 verandering in het DNA die een groot verschil veroorzaakt = Mendeliaans of monogenetische aandoening
Samenspel van genetische veranderingen en omgevingsfactoren = polygenetische, multifactoriële aandoening
MENDIELIAANS
Eenvoudige Mendeliaanse overerving
1. Autosomaal dominant: 1 slecht allel = ziekte
o Vb. Renaal cystadenocarcinoma en nodulaire dermatofibrosis. Tumoren in de nieren, baarmeoder
en nodules in de huis. Populatiestudie: niet aangetroffen.
o Dominante aandoeningen: hoofdletter voor allel dat het alternatieve fenotype veroorzaakt
. bv. A => fenotype bij Aa en AA
2. Autosomaal recessief: 2 slechte allelen (homozygoot) = ziekte
o Vb. 1 Multidrug resistance of multidrug sensitivity: Overgevoeligheid voor: - Macrocyclische lactonen
(bv. Ivermectine) - Bepaalde chemotherapeutica (bv. Vincristine, Doxorubicine) - Loperamide - … =>
belangrijk? Absoluut bij duitsehersers.
o Vb. 2 Haarlengte (FGF5 gen): lang haar recessief ten opzichte van kort haar
o Recessieve aandoeningen: kleine letter voor allel dat het alternatieve fenotype veroorzaakt
. Bv. a => fentoype bij aa
3. X-linked aandoeningen
o X-linked dominant: 1 slecht allel = ziekte
Vrouwelijke dieren vaker ziek dan mannelijke dieren
o X-linked recessief:
Man: 1 slecht allel = ziekte
Vrouw: 2 slechte allelen = ziekte
Mannelijke dieren vaker ziek dan vrouwelijke dieren
COMPLICERENDE FACTOREN :
1. Verminderde penetrantie
Penetrantie = de kans op een bepaald fenotype op basis van het genotype
“% individuals with a certain genotype that show the expected phenotype” -> Penetrantie kan variëren
met het genotype!
o Degeneratieve myelopathie → minstens op leeftijd van 5 jaar
o Exercise-induced collapse → enkel bij voldoende inspanning
Vermindering van penetrantie kan dus door verschillende factoren zoals leeftijd en beweging.
2. Variabele expressiviteit
De mate van expressie kan variëren. Iedereen gaat het
vertonen maar de ene wat extreme dan de andere.
3. Genetische heterogeniteit
o Allelische heterogeniteit = verschillende (types) mutaties in hetzelfde gen veroorzaken de
aandoening bv. degeneratieve myelopathie
o Locus heterogeniteit = mutaties in verschillende genen veroorzaken de aandoening bv.
hypertrofische cardiomyopathie bij de ka
, o Mutaties kunnen ras-, familie- of individu-specifiek zijn.
o Ik heb een Boxer met symptomen van degeneratieve myelopathie. Kan ik dezelfde test gebruiken als
die van de Duitse Herder? => Ja
o Ik heb een Berner Sennenhond met symptomen van degeneratieve myelopathie. Kan ik dezelfde test
gebruiken als die van de Duitse Herder? => Ja, maar…
o Bv. Degeneratieve myelopathie: Berner Sennen:
▪ Meest gekende variant (over veel rassen heen): Missense variant (c. 100G>A) die leidt tot
E34K (Glutaminezuur > Lysine) Ziektegeassocieerd genotype: AA
▪ Tweede (rasspecifieke variant): Missense variant (c.52A>T) die leidt tot T18S (Threonine >
Serine) Ziektegeassocieerd genotype: TT
4. Compound heterozygositeit
Type variant die kan optreden wanneer elk ouderdier een alternatief allel doneert en deze allelen op
verschillende loci gelokaliseerd zijn binnen hetzelfde gen
Ziekte kan toch worden veroorzaakt in heterozygote toestand
Concreet voorbeeld: opnieuw degeneratieve myelopathie
vorige voorbeeld -> Stel nakomeling is heterozygoot voor beide loci: GA en AT
Dus Degeneratieve myelopathie: Verminderde penetrantie, Genetische heterogeniteit, Compound
heterozygositeit. -> geen evidente aandoening
5. Fenokopie
Een fenotype veroorzaakt door milieu-invloeden dat identiek is aan het fenotype veroorzaakt door een
mutatie
Bijvoorbeeld: warfarine vergiftiging vs genetische stollingsziekten
Bijvoorbeeld: swainsonine vergiftiging vs alfa-mannosidose
Onderscheid kan worden gemaakt door een DNA test
6. De novo mutatie
germline varianten → kan worden doorgegeven naar volgende generatie
Somatische varianten → kunnen overal voorkomen behalve in de germline, en kunnen dus niet worden
doorgegeven aan de volgende generatie
De novo variant = variant die bij de nakomeling aanwezig is, zonder dat één van de ouders deze had.
Een genetische verandering die voor het eerst in één familielid aanwezig is als gevolg van een variant (of
mutatie) in een kiemcel (ei- of sperma) van één van de ouders, of een variant die ontstaat in het
bevruchte ei zelf tijdens de vroege embryogenese.
o Allel kan afwezig zijn bij de ouders
o Is aanwezig bij de nakomeling
o Kan ziekte veroorzaken bij de nakomeling
Is het genoom van alle cellen van een individu identiek?
Nee, want er ontstaan ook replicatiefouten en mutaties
, MULTIFACTORIEEL
Samenspel van genetische veranderingen en omgevingsfactoren: Polygenetische, multifactoriële
aandoeningen
- Optelsom van meerdere genen
- Beinvloeding omgeving
- Van een ja/nee situatie (mendeliaans) naar een heel spectrum
- Bv heupdyslplasie = multifactoriële, polygenetische aandoening
FENOTYPE WORDT BEÏNVLOED DOOR:
- Verkeerde diagnose
o Bv maligne hyperthermie -sterssgevoeligheid. Moment van diagnose is relevant
- Milieu-invloeden
o Bv heupdysplasieL te weinig begweging onvoldoende spierkracht -> onvoldoende stabilisatie. Maar
te veel beweging -> overbelasting -> gewricht schade.
- Interfererende genen
o Bv witte vaarzen ziekte (BWB)
▪ R-allel van Rouaan-locus (R)
▪ R-locus is hoofddeterminant pelskleur Belgisch witblauwe runderen
▪ Pleiotroop-effect: kanaal van Müller ontwikkelt abnormaal (insnoeringen, vervormingen...
van uterushoorn)
• Witte (RR) vaarzen: 10 - 15 % aangetast
• Blauwe (Rr) vaarzen: 1 – 1.5 % aangetast
• R-gen = KITL (KIT-ligand) → major gene
• Minor genes beïnvloeden R-gen → bv effect op expressie/functie Rallel (KIT)
▪ Selectie tegen R-allel (kweken naar blauwe (of zwarte dieren rr))
▪ Selectie tegen bijgenen (aangetaste vaarzen weren uit fokkerij)
▪ Selectie tegen grootste (stieren) verspreiders
Kwantitatieve kenmerken Fm G en M een cijferwaarde:
- Absoluut: F = G + M (!)
F = fenotype
G = genetische factoren
M = milieufactoren
of
- Relatief: afwijking tegenover het populatiegemiddelde (F𝑿)
F = 𝐹𝑋 + G + M
Beïnvloeding van het populatiegemiddelde: voorbeeld Drie koeien produceren 7500 kg melk, het
populatiegemiddelde (𝑭𝑿) is 7000 kg, welke zou jij selecteren als fokdier?
o Koe 1: 7000 + 250 + 250
o Koe 2: 7000 - 100 + 600
o Koe 3: 7000 + 700 – 200
- Koe 3 omdat deze genetisch de beste waarde heeft.
De genetische factoren kunnen nog verder worden opgedeeld in:
F=G+M=A+D+E+M
A = additieve genenwerking
D = dominantie-effecten
E = epistasie
CONTENTS
intro ......................................................................................................................................................................... 3
H1 oorzaken ............................................................................................................................................................ 4
Sectie 1: het DNA ................................................................................................................................................ 4
terminologie .................................................................................................................................................... 4
hoe beschrijven we nu een variant? ............................................................................................................... 5
hoe gaan we varianten classificeren? ............................................................................................................. 6
hoe onstaan viarianten? ................................................................................................................................. 7
sectie 2: Link met fenotypes ............................................................................................................................... 8
mendieliaans ................................................................................................................................................... 8
Complicerende factoren: ................................................................................................................................ 8
multifactorieel ............................................................................................................................................... 10
H2 de populatie ..................................................................................................................................................... 17
Verlies genetische diversiteit ............................................................................................................................ 17
Bottleneck effect ........................................................................................................................................... 17
Founder effect ............................................................................................................................................... 17
Popular sire effect ......................................................................................................................................... 17
Lijnteelt/inteelt ............................................................................................................................................. 18
Gevolgen van populaire fokpraktijken: ......................................................................................................... 18
Theoretische achtergrond ................................................................................................................................. 19
De populatie .................................................................................................................................................. 19
Hardy Weinberg equilibrium ......................................................................................................................... 20
Deviatie HWE?............................................................................................................................................... 22
Inteelt ............................................................................................................................................................ 27
Bepaling genetische diversiteit ......................................................................................................................... 29
Stamboomanalyses ....................................................................................................................................... 29
Genetische merkers ...................................................................................................................................... 31
Vergelijking stambomen met merkers .......................................................................................................... 33
Take home message .......................................................................................................................................... 33
H3 diagnose........................................................................................................................................................... 34
3.1 Het belang van correcte fenotypering ........................................................................................................ 34
Heupdysplasie ............................................................................................................................................... 34
Selectiebias ....................................................................................................................................................... 35
Vergelijking ten opzichte van correcte populatie ............................................................................................. 35
H4 aanpak ............................................................................................................................................................. 36
,Methoden om de prevalentie van erfelijke aandoeningen terug te dringen ....................................................... 36
H4.1 Algemene aanpak ..................................................................................................................................... 36
inleiding ......................................................................................................................................................... 36
Sporadische mutaties, niet geassocieerd met de rasstandaard ................................................................... 36
Hypertypes .................................................................................................................................................... 37
H4.2 Complexe kenmerken ............................................................................................................................... 39
Genetische vooruitgang δG of respons op selectie R ................................................................................... 39
Komt onze respons overeen met wat we zouden verwachten? ................................................................... 41
Selectiemethodes .......................................................................................................................................... 41
H4.3 Mendeliaanse kenmerken ........................................................................................................................ 44
DNA-testen .................................................................................................................................................... 44
Kansberekening aan de hand van stambomen ............................................................................................. 49
H4.4 Kruisen ...................................................................................................................................................... 50
Kruisingen en kruisingtypes .......................................................................................................................... 50
H5 populatie concluderend hoofdstuk ................................................................................................................. 53
Pedigree dogs exposed ..................................................................................................................................... 53
Artikel “secrets for providing high-quality working dogs” ................................................................................ 53
Artikel 3 ............................................................................................................................................................. 54
Gastcollege Toepassing in de praktijk ............................................................................................................... 57
Gastles 2Assistentiehond = verzamelnaam voor blindengeleide- gehoor en hulphonden .............................. 58
Gastles door persoon met hulphond ............................................................................................................ 58
Fokprogramma assistentiehonden opstarten (!!) ......................................................................................... 58
De realiteit..................................................................................................................................................... 60
nieuwe aandoeningen? ................................................................................................................................. 60
Finale punten/opmerkingen: ............................................................................................................................ 61
H6: het individuele dier ......................................................................................................................................... 63
6.1 Is het erfelijk? .............................................................................................................................................. 63
Stampomen voorbeelden en uitleg: ............................................................................................................. 63
6.2 “Het is allemaal de fout van de fokker” vs “Het is allemaal de fout van de eigenaar” ............................... 64
6.3 Casussen ...................................................................................................................................................... 65
Interpretatie DNA-test .................................................................................................................................. 65
Partnerkeuze ................................................................................................................................................. 65
Conclusion ......................................................................................................................................................... 69
,INTRO
Leermateriaal: Ufora: 5 verschillende mappen:
- Slides
- Voorbeeldexamen
- Vragen in de les
- Referenties
- Further readings
lesmateriaal dat de kern van de cursus uitmaakt
aanvullend lesmateriaal (niet kennen voor exaam !!)
Er staat een inhoudsopgave online. Pak deze erbij bij het leren om de rode draad te volgen en te zien of je alles
geleerd hebt.
Examen:
- Voorbeeld examenvragen komen online
- Formules begrijpen, niet kunnen reproduceren tenzij anders aangegeven: (!)
- Basis: slides
- Interactief lesgeven: wooclap (?)
- Type examenvragen:
o Deel multiple choice (25%, hogere cesuur)
o Deel open vragen (75%)
Assistentiehonden = Overkoepelende term: Blindengeleidehonden, Hulphonden, Hoorhonden en Meldhonden
Hulphonden vaak afgekeurd door:
- Orthopedische aandoeningen
- Gedragsmatig ongeschikt
GROOT probleem !
Genetica in de praktijk/Fokken
- Veel media-aandacht
- Grote verantwoordelijkheid
- Hoe correct te doen?
- Veel aspecten
Wat is de rol van de dierenarts?
- Preventie
- Informeren
- Genezen
- Adviesorgaan
Doel van deze cursus:
ECTS-fiche: “Het doel van deze cursus is de studenten het nodige inzicht te verschaffen om zowel op het niveau
van het individuele dier als op populatieniveau om te gaan met genetische kenmerken.
” Praktisch: - “Oorzaken en verspreiding van genetische kenmerken” - “Diagnostiek” - “Aanpak
,H1 OORZAKEN
Genetic counselling = het proces om eigenaren en fokkers van dieren de medische, psychologische en familiale
implicaties van genetische bijdragen te helpen begrijpen en zich aan te passen. Dit proces omvat het volgende:
- Interpretatie van stambomen en medische geschiedenis om de kans op het ontstaan of terugkeren van
ziekte te bepalen
- Educatie over overerving, testen, management, preventie, middelen, onderzoek en genetische
diversiteit, waarbij rekening wordt gehouden met rasspecifieke verschillen indien nodig
- Adviseren om weloverwogen keuzes en aanpassingen aan het risico of de conditie te bevorderen, terwijl
de genetische diversiteit behouden of verbeterd wordt.
Genetic counselling wordt uitgevoerd door dierenartsen en veterinaire genetische adviseurs met een
specifieke training
Tools die nodig zijn voor genetic counselling:
- Informatie verzameling: Familiegeschiedenis
- Diagnose bevestigen: DNA-testen
- Risico onderzoek: om het reproductieve of persoonlijke gezondheidsrisico te berekenen
- Informatie verschaffing: om de eigenaar/fokker het proces en de implicaties van de bevindingen voor het
betreffende dier en gerelateerde dieren te helpen begrijpen
- Psychologisch advies en support: om de eigenaar/fokker met emotionele reacties te helpen omgaan na
het krijgen van vervelende uitslagen.
SECTIE 1: HET DN A
TERMINOLOGIE
Genoom = al het erfelijke materiaal in een cel = optelsom van DNA op chromosoom en mitochondriaal DNA
Is er een link tussen aantal (eiwit-coderende) genen en complexiteit van het organisme?
Er is geen link tussen het aantal eiwit-coderende genen en de complexiteit van een organisme. Ook de niet
eiwit producerende genen zijn van belang voor de complexiteit.
Is de contributie van beide ouders naar nakomelingen gelijk? (dus 50% van vader, 50% van moeder)?
De contributie van beide ouders naar nakomelingen is niet gelijk, omdat mitochondriaal DNA enkel afkomstig
is van de moeder .
Locus = plaats op het genoom.
- bv. een plaats op chromosoom 16 bij de hond: NC_006598.3:g.59380814
verschil tussen:
1. Variant = verschil ten opzichte van referentie
2. Mutatie = zeldzame variant (<1%)
3. Polymorfisme = frequenter voorkomende variant (>1%)
Vaak wordt er een associatie gemaakt tussen "ziekte" en 1 van deze 3 termen. Welke van deze drie denk je op
basis van de definitie? 2
4. Allel = de verschillende versies van een locus → onderscheid tussen normaal/wild type vs
abnormaal/mutant allel
,Aangeraden:
- gebruik “variant” en “allel”
- Gebruik mutatie als het gaat over het eigenlijke veranderen van sequentie
Genotype = de versie van een DNA sequentie die een individu heeft op een specifieke plaats
Voorbeeld van de verschillende niveaus:
- NC_006598.3:g.59380814C>A
o Rood = locus
o Groen is allelen C en A
o Mogelijke genotype: CC, CA of AA
HOE BESCHRIJVEN WE NU EEN VARIANT?
Type referentie:
- DNA
o Genomisch: (g) A,G,C,T
o Coderend: (c) A,G,C,T
- Transcript (mRNA): (r) A,G,C,U
- Eiwit: (p) aminozuren
Dezelfde variant kan er anders uitzien door:
1. Nieuwe referentie (bv nieuwe genoomversie) of annotatie
o Bv. NC_006598.3:g.8789496G>A => NC_006598.4:g.9633435G>A
2. Andere referentie (gen/transcript/proteïne/…)
3. Forward vs reverse strand
Kan dit dezelfde variant zijn?
NC_006621.4:g.32690178G>A
ENSCAFT00000036277.6:c.1730C>T
Antwoord = Ja, want G is complement van C en A is complement van T. potentiaal kan het dus dezelfde variant
zijn maar 100% zeker kan je niet zijn.
Kan dit dezelfde variant zijn?
• NC_006621.4:g.32690178G>A
• NC_006621.4:g.32650143G>A
Antwoord = Nee, want de locatie is verschillend, zelfde refentie type.
Je kan 100% uitsluiten dat het dezelfde variant is.
Je kan 100% uitsluiten dat het dezelfde variant is, maar niet 100% bevestigen dat het dezelfde variant is.
,HOE GAAN WE VARIANTEN CLASSIFICEREN?
Classificatie van varianten op basis van:
1. Grootte
o Klein = 1 basepaar – 50 baseparen
o Groot/structureel = 50 baseparen - volledig chromosoom of genoom
2. Eigenlijke DNA-verandering
o Deletie = verwijdering van één of meerdere nucleotiden
o Insertie = additie van één of meerdere nucleotiden
o Substitutie = vervanging van één of meerdere
nucleotiden
o Puntmutatie = deletie, insertie of substitutie van 1
nucleotide
o Single nucleotide polymorfisme/single nucleotide
variant = substitutie van 1 nucleotide
o Inversie = stukje DNA wordt omgedraaid
o Duplicatie = stukje DNA wordt herhaald
o Translocatie = stukje DNA wordt verplaatst
3. Effect op eiwit-niveau
Silent of synonymous mutatie = geen effect op
aminozuursamenstelling → kan wel effect hebben op
het fenotype(door binding met hoge of lagere
affiniteit aan transcriptiefactoren). Verklaring:
meerdere codaties mogelijk voor 1 aminozuur
Missense mutatie = aminozuur vervangen door ander
aminozuur
Nonsense mutatie = codon voor aminozuur
vervangen door stopcodon
Frameshift = deletie of insertie gepaard met een
andere lengte dan 3
Vaak wordt er op een abnormale plaats een
stopcodon ingebouwd
4. Pathogeniciteit
Speelt elke variant een rol in ziektes/erfelijke kenmerken?
Niet elke variant speelt een rol in ziektes/erfelijke kenmerken. Dit is belangrijk omdat veel (medische)
beslissingen worden genomen op basis van DNA-testen. -> abortus en euthanasie? Is dit wel verstandig?
Niet alle aangeboden DNA-testen zijn ook gevalideerd.
Het is echter niet gemakkelijk om enkel DNA-testen aan te bieden voor gevalideerde varianten, omdat:
o Veel varianten per individu → weinig fenotype geassocieerd
o Initiële associatie is niet altijd gevalideerd
,HOE ONSTAAN VIARIANTEN?
Spontane mutagenese:
1. Replicatiefouten
Replicatie gebeurt niet foutloos. De incorporatie van een fout nucleotide wordt normaal gesproken
gecorrigeerd door het DNA polymerase zelf, maar soms gebeurt dit niet →
mutatiefrequentie = 1.1-1.7 x 10^-8
2. Strand slippage ter hoogte van repeats
Tandem repeat = sequentie van twee of meer DNA baseparen die op zo’n manier herhaald wordt dat de
herhalingen aangrenzend aan elkaar op het chromosoom liggen
bv : …CAACAACAACAACAA… (Repeat unit: CAA Aantal herhalingen: 5)
DNA polymerase bouwt nucleotide in → strengen raken los van elkaar → streng gaat terug naar de
complementaire nucleotide, maar verder of minder ver dan origineel → complementaire streng wordt
langer of korter (let op of de loop in de complement(verlenging) of template ligt(verkorting)).
Mutatiefrequentie = 1 x 10^-3 tot 10^-4(hoger)
Waarom is het belangrijk om het onderliggend mechanisme te kennen?
Kan leiden tot een onvoorspelbaar genotype van nakomelingen → ook DNA-test bij nakomelingen nodig
Bv: Merle: wat achtergrond:
- Normale allel = m (geen SINE of short interspersed nuclear element)
- “Mutante allel” = M (wel SINE) => Omvat meerdere allelen:
o Die verschillende allelen zijn uniek in lengte -> fenotypische gevolgen. Afhankelijk van die lengte.
o Homozygoot M -> anoftalmie (doofheid)
- Vraag: gegeven figuur wat zijn de opties?
o 50/50 is wat we verwachten. Maar merle is een bijzondere. Die hebben een
onvoorspelbaar genotype nakomelingen. -> gevolgen voor DNA testen. Dit is
dus door strand slippage!
Gevolgen van strand slippage:
- Instabiel genotype -> gevolgen voor DNA testen
- Genotype niet afleidbaar uit dat van ouders/familie
- Gevolgen op niveau dier: Mosaïcisme Mosaïcisme = het genoom is niet volledig gelijk over alle cellen
heen → keuze van het weefsel kan potentieel een ander genotype hebben
- Specefiek voor merle -> ricico onstaan double merles met ziekte
,SECTIE 2: LINK MET FENOTYPES
1 verandering in het DNA die een groot verschil veroorzaakt = Mendeliaans of monogenetische aandoening
Samenspel van genetische veranderingen en omgevingsfactoren = polygenetische, multifactoriële aandoening
MENDIELIAANS
Eenvoudige Mendeliaanse overerving
1. Autosomaal dominant: 1 slecht allel = ziekte
o Vb. Renaal cystadenocarcinoma en nodulaire dermatofibrosis. Tumoren in de nieren, baarmeoder
en nodules in de huis. Populatiestudie: niet aangetroffen.
o Dominante aandoeningen: hoofdletter voor allel dat het alternatieve fenotype veroorzaakt
. bv. A => fenotype bij Aa en AA
2. Autosomaal recessief: 2 slechte allelen (homozygoot) = ziekte
o Vb. 1 Multidrug resistance of multidrug sensitivity: Overgevoeligheid voor: - Macrocyclische lactonen
(bv. Ivermectine) - Bepaalde chemotherapeutica (bv. Vincristine, Doxorubicine) - Loperamide - … =>
belangrijk? Absoluut bij duitsehersers.
o Vb. 2 Haarlengte (FGF5 gen): lang haar recessief ten opzichte van kort haar
o Recessieve aandoeningen: kleine letter voor allel dat het alternatieve fenotype veroorzaakt
. Bv. a => fentoype bij aa
3. X-linked aandoeningen
o X-linked dominant: 1 slecht allel = ziekte
Vrouwelijke dieren vaker ziek dan mannelijke dieren
o X-linked recessief:
Man: 1 slecht allel = ziekte
Vrouw: 2 slechte allelen = ziekte
Mannelijke dieren vaker ziek dan vrouwelijke dieren
COMPLICERENDE FACTOREN :
1. Verminderde penetrantie
Penetrantie = de kans op een bepaald fenotype op basis van het genotype
“% individuals with a certain genotype that show the expected phenotype” -> Penetrantie kan variëren
met het genotype!
o Degeneratieve myelopathie → minstens op leeftijd van 5 jaar
o Exercise-induced collapse → enkel bij voldoende inspanning
Vermindering van penetrantie kan dus door verschillende factoren zoals leeftijd en beweging.
2. Variabele expressiviteit
De mate van expressie kan variëren. Iedereen gaat het
vertonen maar de ene wat extreme dan de andere.
3. Genetische heterogeniteit
o Allelische heterogeniteit = verschillende (types) mutaties in hetzelfde gen veroorzaken de
aandoening bv. degeneratieve myelopathie
o Locus heterogeniteit = mutaties in verschillende genen veroorzaken de aandoening bv.
hypertrofische cardiomyopathie bij de ka
, o Mutaties kunnen ras-, familie- of individu-specifiek zijn.
o Ik heb een Boxer met symptomen van degeneratieve myelopathie. Kan ik dezelfde test gebruiken als
die van de Duitse Herder? => Ja
o Ik heb een Berner Sennenhond met symptomen van degeneratieve myelopathie. Kan ik dezelfde test
gebruiken als die van de Duitse Herder? => Ja, maar…
o Bv. Degeneratieve myelopathie: Berner Sennen:
▪ Meest gekende variant (over veel rassen heen): Missense variant (c. 100G>A) die leidt tot
E34K (Glutaminezuur > Lysine) Ziektegeassocieerd genotype: AA
▪ Tweede (rasspecifieke variant): Missense variant (c.52A>T) die leidt tot T18S (Threonine >
Serine) Ziektegeassocieerd genotype: TT
4. Compound heterozygositeit
Type variant die kan optreden wanneer elk ouderdier een alternatief allel doneert en deze allelen op
verschillende loci gelokaliseerd zijn binnen hetzelfde gen
Ziekte kan toch worden veroorzaakt in heterozygote toestand
Concreet voorbeeld: opnieuw degeneratieve myelopathie
vorige voorbeeld -> Stel nakomeling is heterozygoot voor beide loci: GA en AT
Dus Degeneratieve myelopathie: Verminderde penetrantie, Genetische heterogeniteit, Compound
heterozygositeit. -> geen evidente aandoening
5. Fenokopie
Een fenotype veroorzaakt door milieu-invloeden dat identiek is aan het fenotype veroorzaakt door een
mutatie
Bijvoorbeeld: warfarine vergiftiging vs genetische stollingsziekten
Bijvoorbeeld: swainsonine vergiftiging vs alfa-mannosidose
Onderscheid kan worden gemaakt door een DNA test
6. De novo mutatie
germline varianten → kan worden doorgegeven naar volgende generatie
Somatische varianten → kunnen overal voorkomen behalve in de germline, en kunnen dus niet worden
doorgegeven aan de volgende generatie
De novo variant = variant die bij de nakomeling aanwezig is, zonder dat één van de ouders deze had.
Een genetische verandering die voor het eerst in één familielid aanwezig is als gevolg van een variant (of
mutatie) in een kiemcel (ei- of sperma) van één van de ouders, of een variant die ontstaat in het
bevruchte ei zelf tijdens de vroege embryogenese.
o Allel kan afwezig zijn bij de ouders
o Is aanwezig bij de nakomeling
o Kan ziekte veroorzaken bij de nakomeling
Is het genoom van alle cellen van een individu identiek?
Nee, want er ontstaan ook replicatiefouten en mutaties
, MULTIFACTORIEEL
Samenspel van genetische veranderingen en omgevingsfactoren: Polygenetische, multifactoriële
aandoeningen
- Optelsom van meerdere genen
- Beinvloeding omgeving
- Van een ja/nee situatie (mendeliaans) naar een heel spectrum
- Bv heupdyslplasie = multifactoriële, polygenetische aandoening
FENOTYPE WORDT BEÏNVLOED DOOR:
- Verkeerde diagnose
o Bv maligne hyperthermie -sterssgevoeligheid. Moment van diagnose is relevant
- Milieu-invloeden
o Bv heupdysplasieL te weinig begweging onvoldoende spierkracht -> onvoldoende stabilisatie. Maar
te veel beweging -> overbelasting -> gewricht schade.
- Interfererende genen
o Bv witte vaarzen ziekte (BWB)
▪ R-allel van Rouaan-locus (R)
▪ R-locus is hoofddeterminant pelskleur Belgisch witblauwe runderen
▪ Pleiotroop-effect: kanaal van Müller ontwikkelt abnormaal (insnoeringen, vervormingen...
van uterushoorn)
• Witte (RR) vaarzen: 10 - 15 % aangetast
• Blauwe (Rr) vaarzen: 1 – 1.5 % aangetast
• R-gen = KITL (KIT-ligand) → major gene
• Minor genes beïnvloeden R-gen → bv effect op expressie/functie Rallel (KIT)
▪ Selectie tegen R-allel (kweken naar blauwe (of zwarte dieren rr))
▪ Selectie tegen bijgenen (aangetaste vaarzen weren uit fokkerij)
▪ Selectie tegen grootste (stieren) verspreiders
Kwantitatieve kenmerken Fm G en M een cijferwaarde:
- Absoluut: F = G + M (!)
F = fenotype
G = genetische factoren
M = milieufactoren
of
- Relatief: afwijking tegenover het populatiegemiddelde (F𝑿)
F = 𝐹𝑋 + G + M
Beïnvloeding van het populatiegemiddelde: voorbeeld Drie koeien produceren 7500 kg melk, het
populatiegemiddelde (𝑭𝑿) is 7000 kg, welke zou jij selecteren als fokdier?
o Koe 1: 7000 + 250 + 250
o Koe 2: 7000 - 100 + 600
o Koe 3: 7000 + 700 – 200
- Koe 3 omdat deze genetisch de beste waarde heeft.
De genetische factoren kunnen nog verder worden opgedeeld in:
F=G+M=A+D+E+M
A = additieve genenwerking
D = dominantie-effecten
E = epistasie
