Identificazione genetica e diagnosi di parentela

L’identificazione genetica di un individuo costituisce una carta d’identità genetica che accompagna l’animale durante tutta la vita (fingerprinting). Si tratta di un’analisi basata su un set definito di marcatori molecolari specie-specifici (microsatelliti e/o SNP) che va a costituire quello che viene definito ”profilo genetico” dell’ individuo. E’ indispensabile per:

• accertare l’identità dell’animale in caso di smarrimento della marca auricolare
• rintracciare l’animale in caso di furto
• dimostrare la provenienza di un campione sottoposto a controlli sanitari
• verificare l’identità di animali importati
• verificare la provenienza delle dosi di seme congelato

Per gli individui con profilo genetico è possibile effettuare la diagnosi di parentela. II controllo della parentela si basa sul confronto del DNA di un soggetto con quello dei genitori proposti. Affinché la coppia di genitori venga confermata, il genotipo del figlio deve essere compatibile con quello dei genitori secondo le regole della genetica mendeliana. Poiché le cellule di un individuo contengono lo stesso patrimonio genetico, l’analisi può essere effettuata su DNA estratto da molteplici matrici biologiche.

LGS effettua queste analisi per le seguenti specie animali:

• Bovini
• Bufali
• Ovini
• Caprini
• Suini
• Equidi (cavalli e asini)
• Cani
• Camelidi (alpaca e lama)

tracciabilità

La tracciabilità genetica è uno strumento importante per assicurare la sicurezza alimentare e per valorizzare le produzioni. La politica agraria, sia comunitaria sia nazionale, da un lato promuove la tutela delle produzioni agro-alimentari, soprattutto quelle tipiche, la valorizzazione della loro qualità e dall’altro tutela il consumatore con la prevenzione delle frodi. Alla luce degli episodi di BSE (Bovine Spongiform Encephalopathy) in tutta Europa, la conoscenza della provenienza della carne ad esempio rappresenta un elemento importante per la sicurezza del consumatore.

La tracciabilità si basa sull’identificazione degli animali e dei loro prodotti tramite analisi del DNA con marcatori molecolari. Se il profilo dell’individuo è unico si riconosce l’individuo stesso a partire da campioni di tessuto (sangue, carne, bulbo pilifero, latte, etc….) dai quali si ottiene il DNA da sottoporre all’analisi dei marcatori per la tracciabilità genetica. Se si dispone dell’informazione genetica dell’individuo alla nascita è possibile controllare sempre l’origine dell’animale e dei prodotti derivati lungo tutta la filiera. La tracciabilità si può applicare anche ai prodotti tipici e quelli “monorazza” che riscuotono un interesse sempre maggiore nei consumatori che sono particolarmente attenti all’origine, alla storia e alla tradizione da cui derivano i prodotti alimentari. E’ possibile effettuare la tracciabilità genetica a diversi livelli:

• Tracciabilità genetica individuale che si basa sull’identificazione degli animali e dei loro prodotti (ad es., verifica che un taglio di carne provenga da un determinate animale)
• Tracciabilità genetica di specie che permette il riconoscimento di una o più più specie nelle preparazioni alimentari, nel latte e derivati etc... allo scopo di prevenire le frodi alimentari.

Il servizio di tracciabilità è una prova che si basa sul confronto di profili genetici prodotti con analisi di identificazione genetica con microsatelliti o SNP.

assegnazione di razza

L'assegnazione di razza è un settore particolare della tracciabilità che permette di attribuire un prodotto ad una determinata razza all'interno della stessa specie e si offre come strumento di tutela e di valorizzazione di tali prodotti. Ogni profilo genetico, sebbene con caratteristiche uniche per ogni individuo, porta alleli diversi con frequenze altrettanto diverse che caratterizzano specifiche razze. Tali differenze permettono, tramite elaborazione con metodi statistici dei marcatori molecolari nei confronti di determinate popolazioni di riferimento, di assegnare con sistemi probabilistici un individuo ad una specifica razza. In questo modo è possibile ad esempio determinare se un taglio di carne proviene effettivamente dalla razza dichiarata.

malattie genetiche

L’analisi di malattie genetiche è di notevole importanza sotto il profilo economico perché permette di prevenire la morte dell’animale o la drastica riduzione delle sue potenzialità produttive e riproduttive. Il soggetto portatore, totalmente asintomatico, trasmette il gene alterato alla prole con il 50% di probabilità. Per controllare gli accoppiamenti è importante analizzare tutti i soggetti che hanno almeno un portatore nella loro ascendenza. In base alla specie, alcune malattie genetiche sono razza-specifiche, come ad esempio la BLAD (Bovine leukocyte adhesion deficiency) nei bovini Holstein, e può influenzare in modo significativo l’allevamento delle vacche da latte da un punto di vista economico. Nell’era moderna dell’allevamento zootecnico tutti gli attori della filiera produttiva quali allevatori, veterinari e ricercatori devono essere a conoscenza delle implicazioni che una malattia genetica può avere. Ciò vale per tutte le specie da allevamento, inclusa la specie canina.

Allo scopo di identificare i portatori di sindromi trasmesse per via ereditaria LGS esegue analisi per diverse specie mediante marcatori molecolari quali SNP, inserzioni/delezioni, microsatelliti, con vari metodi a seconda della malattia. Per la specie bovina, alcuni test possono essere eseguiti interpretando gli SNP inclusi nelle analisi genomiche.

Consultare le pagine specifiche di ogni specie per conoscere le analisi disponibili.

caratteri produttivi

LGS si occupa dell’identificazione delle varianti alleliche responsabili di alcuni caratteri morfo-funzionali, quali ad esempio il colore del mantello o di caratteri collegati alla qualità del latte quali ad esempio le caseine e betalattoglobuline. Per poter predisporre piani di selezione che considerino anche questi parametri vengono tipizzati i possibili riproduttori di sesso maschile delle razze da latte con metodiche basate sull’analisi del DNA. Con i protocolli in uso presso LGS è possibile conoscere alla nascita il genotipo dei maschi e delle femmine con un semplice prelievo di campione biologico.

Consultare le pagine specifiche di ogni specie per conoscere le analisi disponibili.

genomica

Lo studio genomico degli animali porta alla conoscenza dettagliata del loro DNA grazie all’analisi di un numero elevato di marcatori genetici che rappresentano le differenze genetiche tra gli animali stessi. Grazie all’analisi di questi marcatori è possibile stimare il valore genomico di un animale aprendo nuovi scenari nel mondo zootecnico. La zootecnia è in una fase di profonda trasformazione, in particolare per i bovini da latte. Una parte importante di questo cambiamento è l’ingresso della genomica nelle stalle. In tutto il mondo infatti sono nati progetti, consorzi e iniziative per la genotipizzazione integrale degli allevamenti. La genomica permette di conoscere il valore genetico di un animale in modo non solo più accurato, ma anche senza conoscerne il suo pedigree e fin dalla nascita, senza dover aspettare che entri in produzione. Questo consente quindi di accelerare i processi di selezione e renderli più affidabili. L’Italia non è da meno e sta perseguendo il cammino dell’innovazione in tal senso per ottenere migliori produzioni, migliorata fertilità e salute e benessere dell’animale. Oltre che nei bovini, la zootecnia è in fermento per applicare la selezione genomica anche ad altre specie quali ad esempio le specie ovina e bufalina. Inoltre la genomica si sta rivelando uno strumento importante anche per i leader d’allevamento delle varie razze per la specie canina.

Dal 2012 è disponibile il servizio di genotipizzazione tramite SNP (Single Nucleotide Polymorphism) con la piattaforma Illumina® HiScan che permette di analizzare tutti i tipi di chip con tecnologia Infinium® e HTS® distribuiti da Illumina®.

Inoltre dal 2019 è disponibile il servizio di genotipizzazione tramite SNP anche con piattaforma Axiom® ThermoFisher® il cui portafoglio di chip comprende applicazioni uniche o complementari rispetto alla proposta di Illumina®. Ad oggi, LGS è l'unico laboratorio in Italia che possiede la technologia Axiom®.

Le due tecnologie offrono capacità di genotipizzazione senza precedenti con un'elevata flessibilità per ogni tipo di disegno sperimentale, e LGS può vantare di essere l'unico laboratorio in Italia e tra i pochi in Europa a possederle entrambe.

I dati molecolari di nuova generazione permetteranno di offrire servizi per lo studio del genoma in generale, per la selezione genomica, per le analisi di parentela, per la diagnosi di malattie genetiche e per la ricerca di geni che influenzano i caratteri produttivi o la qualità dei prodotti. Dalle analisi genomiche infatti è possibile avere sempre più informazioni. Per la specie bovina ad esempio, oltre ai marcatori per calcolare gli indici genomici è possibile avere informazioni su caratteri produttivi (ad es. Beta-caseina, K-caseina, beta-lattoglobulina, etc…), aplotipi correlati alle malattie (ad es., BLAD, CVM, Mulefoot, etc…), aplotipi correlati alla fertilità (ad es., HH4, HH5, JH1, etc...), oltre che il controllo di parentela. Con un’unica analisi è possibile ottenere il massimo dell’informazione evitando molteplici analisi specifiche che comportano costi più elevati.

Consultare le pagine specifiche di ogni specie per conoscere i prodotti disponibili per la genomica.

deposito campione biologico

LGS offre un servizio di deposito del campione biologico per la specie canina. Il deposito, garantito per 10 anni, è richiesto dall'ENCI e dall'ICBD per la registrazione del pedigree.

genetica forense

LGS svolge da alcuni anni attività di ricerca e di consulenza per l'Autorità Giudiziaria nel campo della genetica forense animale. Il laboratorio si avvale dell'uso di un completo assortimento di profili molecolari del DNA ad uso forense, giudiziale e extragiudiziale. L'attività è svolta da personale altamente qualificato che impiega avanzate tecnologie e attrezzature di profiling e sequenziamento. In particolare, vengono effettuate le seguenti analisi:

• Analisi di identificazione genetica individuale
• Analisi di parentela
• Isolamento di DNA genomico da qualsiasi materiale biologico
• Isolamento di DNA genomico da tracce di materiale biologico

ricerca & sviluppo

Da giugno 2015 per LGS è stato attivato il settore Ricerca & Sviluppo (R&D) per essere sempre all’avanguardia nell’innovazione delle biotecnologie applicate al settore agro-zootecnico. Il settore R&D combina ricerca di base ed applicata con lo scopo di individuare soluzioni a problemi o creare nuova conoscenza in collaborazione con Università e centri di Ricerca in Italia e all’estero. Tra le varie attività di R&D rientra infatti la collaborazione e/o la preparazione di progetti di ricerca nazionali ed esteri dove LGS si propone come partner e/o end-user di applicazioni che la ricerca mette a disposizione.

Nell’ottica dell’innovazione per la zootecnia, R&D si occupa della messa a punto di nuovi metodi analitici o dell’adattamento e applicazione in routine di metodi già noti per mettere a disposizione del mondo agro-zootecnico nuovi test per lo screening di malattie e caratteristiche morfo-funzionali. Ad esempio, oggi sono disponibili vari test basati sul DNA per le malattie genetiche, ma è necessario svilupparne di nuovi per poter affrontare anche malattie emergenti. Ciò consente di effettuare uno screening per gli alleli indesiderati ed eliminare i portatori al fine di bloccare il propagarsi della malattia in una determinata popolazione o allevamento. Le attività del settore R&D includono:

• Individuazione di nuovi marcatori genetici (SNP o varianti Indel) e sviluppo di assay che includono da poche decine a migliaia di marcatori
• Validazione di nuovi marcatori genetici
• Messa a punto di nuovi test genetici con vari metodi e su varie matrici biologiche (sangue, tampone nasale e salivare, bulbo pilifero, tessuti vari, plasma/siero, feci, etc) e su campioni con ridotte quantità di materiale biologico (es. embrioni, ovociti)
• Messa a punto e validazione di nuovi panel di marcatori (microsatelliti e SNP) per identificazione e diagnosi di parentela
• Messa a punto di nuovi test con nuovi metodi analitici
• Sviluppo di idee e partecipazione a progetti di ricerca nazionali ed esteri nei settori di animal breeding, biodiversità, tracciabilità, resistenza e/o suscettibilità a malattie genetiche, riproduzione e fertilità, individuazione e sviluppo di biomarker correlati alle malattie e alla fertilità