Hvad kan genetisk forskning lære os om hofteledsdysplasi hos hunde – og hvor langt er der til en brugbar DNA-test?
Hofteledsdysplasi er blandt de mest velkendte arvelige lidelser hos hund og har i årtier været et centralt fokusområde i avlsarbejdet hos mange hunderacer. Trods omfattende selektion baseret på røntgenundersøgelser og avlsindeks forekommer hofteledsdysplasi fortsat i betydeligt omfang, særligt hos mellemstore og store hunderacer som for eksempel labrador retriever, rottweiler og schæfer. Der findes også et mørketal hos nogle af de mindre hunderacer som for eksempel mops og fransk bulldog, som sjældent bliver vurderet med hofteledsrøntgen inden avl.
Eftersom hofteledsdysplasi er en arvelig lidelse, er der stort fokus på at finde de gener og genetiske varianter, som har betydning for udviklingen. Samtidig er der sket en hurtig udvikling inden for genetiske metoder til at undersøge arvelige lidelser og en forbedret kortlægning af hundens genom. Hvor genetiske tests tidligere primært kunne anvendes til sygdomme forårsaget af variation i ét enkelt gen, giver moderne genomiske metoder mulighed for at undersøge komplekse sygdomme, hvor flere gener sammen med miljøfaktorer bidrager til sygdomsrisiko.
Netop det, at hofteledsdysplasi er en kompleks lidelse, betyder, at hunde kan være bærere af sygdommen, uden at den kommer tydeligt til udtryk. Dette ser man blandt andet ved, at der nogle gange er hunde med A-hofter, som alligevel giver ophav til hvalpe med C- og D-hofter. Derfor vil genetiske tests, som kan vise, om en hund bærer en eller flere genetiske varianter, som øger risikoen for hofteledsdysplasi, være et lovende værktøj for avlsarbejdet. I vores tidligere publicerede studie af svenske labrador retrievere lavede vi et såkaldt genome-wide association study (GWAS) for at identificere genetiske risikofaktorer, der er associeret med hofteledsdysplasi i racen. Resultaterne bidrager til vores forståelse af sygdommens biologiske baggrund, men illustrerer samtidig, at en simpel DNA-test for HD fortsat ligger et stykke ude i fremtiden1
Hvad er et genome-wide association study (GWAS)?
Et GWAS kan beskrives som en systematisk søgning gennem hele genomet efter genetiske variationer, der forekommer oftere hos individer med en bestemt egenskab eller sygdom. I praksis analyseres hundredtusindvis af genetiske markører, såkaldte SNP’er (single nucleotide polymorphisms), fordelt over hele genomet. Derefter undersøges det statistisk, om visse varianter forekommer hyppigere hos hunde med eksempelvis hofteledsdysplasi end hos hunde med normale hofter. På den måde kan man identificere områder i hundens genom, som spiller en rolle for udviklingen af en bestemt sygdom eller fænotype.
Hvad viste vores studie i svenske labrador retrievere?
Ved at bruge et panel med 170.000 genetiske markører undersøgte vi den genetiske sammenhæng mellem flere forskellige fænotyper hos 209 svenske labrador retrievere. Data relateret til hundenes hofteledsbedømmelse og andre fænotyper var tilgængelige for hver enkelt hund gennem den svenske kennelklub (SKK). For at vise, at metoden er valid, og at vores data fungerede efter hensigten, lavede vi først et GWAS med hundenes farver som fænotype. Som bekendt findes labrador retrievere i farverne gul, sort og brun, og vores data identificerede de korrekte regioner i hundens genom, som koder for hundens farver, nemlig associationer til melanocortin 1-genet (MCR1) på kromosom 5 og til genet, som koder for Tyrosinase-Relateret Protein 1 (TYRP1), på kromosom 11.
GWAS for at undersøge genetiske risikofaktorer for hofteledsdysplasi
For at identificere genetiske risikofaktorer for hofteledsdysplasi lavede vi et GWAS, hvor vi kiggede på sammenhængen mellem genetiske varianter og hundenes hofteledsbedømning. Her identificerede vi et signifikant associeret område på kromosom 24. De stærkest associerede markører lå i genet NDRG3, et gen, som man hos mennesker har observeret overudtrykt i ledbrusk fra patienter med osteoartritis. Et studie, som blev lavet ti år tidligere, viste en association til et nærliggende område på kromosom 24 i schæferhunde med hofteledsdysplasi. Dog har hverken vores studie eller det tidligere studie vist præcist, hvilken eller hvilke genvarianter der bidrager til risikoen for hofteledsdysplasi. Som en ekstra validering i vores studie brugte vi hundenes avlsindeks for hofteledsdysplasi for at vise, at hunde, som var homozygote for den associerede genotype, havde et signifikant lavere avlsindeks end hunde, som var heterozygote eller ikke var bærere af risikovarianten.
GWAS relateret til kropsvægt
Som en sidste ting i vores studie kiggede vi også på områder i genomet, som var associerede med hundenes kropsvægt. Denne del af studiet blev kun foretaget hos tæver, eftersom hanners kropsvægt kan påvirkes af deres neutraliseringsstatus. Vi identificerede to områder, der var associeret med kropsvægt hos tæver, nemlig et område på kromosom 10 i relation til genet, som koder for Protein kinase C (PRKCE), og et område på kromosom 31 i relation til genet, som koder for Cell Adhesion Molecule 2 (CADM2). PRKCE har tidligere været impliceret i regulering af fedtcellers udvikling og energimetabolisme, mens CADM2 er et af de mest konsistente gener associeret med kropsvægt og fedme i humane GWAS-studier. Det er vigtigt at pointere, at vores studie kun var baseret på kropsvægt og ikke på body condition score, og derfor kan en del af signalet være relateret til forandringer i kropsstørrelse. Fundene indikerer dog, at mekanismer, som påvirker kropsvægt, er fælles på tværs af pattedyrarter.
Hvad betyder vores resultater i relation til hofteledsdysplasi?
For klinikeren ændrer vores resultater ikke den daglige håndtering og screening af hunde med hofteledsdysplasi her og nu. I fremtiden kan genomiske informationer muligvis integreres i avlsprogrammer og supplere eksisterende avlsindeks. Genomisk selektion anvendes allerede succesfuldt hos produktionsdyr og kan potentielt forbedre selektionen for komplekse egenskaber hos hunde. Når biologiske signalveje identificeres, kan de på længere sigt pege på nye muligheder for forebyggelse eller behandling af degenerative ledsygdomme.
Hvornår kan vi forvente en DNA-test for hofteledsdysplasi?
For at man kan udvikle en DNA-test for en kompleks polygen lidelse som hofteledsdysplasi, kræves et omfattende valideringsarbejde. For det første er det vigtigt, at de samme genetiske markører kan genfindes i flere uafhængige studier og i forskellige populationer. For det andet skal de præcise genetiske varianter, der bidrager til udviklingen af hofteledsdysplasi, identificeres. SNP-paneler peger typisk kun på områder i genomet, som er forbundet med sygdomsrisiko, men ikke nødvendigvis på den eller de specifikke årsagsgivende genetiske varianter. Derfor skal disse områder undersøges nærmere, og der skal laves funktionelle valideringsstudier for at påvise funktionen af genvarianter.
En DNA-test skal afprøves i store uafhængige populationer, så man kan vurdere, om testen forudsiger fænotypen hos det enkelte individ eller hos dets efterkommere. Der findes eksempler på DNA-test for hofteledsdysplasi, som er blevet lanceret kommercielt, og som har haft begrænset værdi, fordi de var baseret på et for spinkelt datagrundlag uden identifikation af de årsagsgivende genetiske varianter og uden omfattende valideringsarbejde.
Vi og andre forskere fortsætter arbejdet med at forbedre forståelsen af genetikken bag lidelsen. Udviklingen af metoder til forskning inden for genetiske sygdomme går meget stærkt, og derfor må vi forvente, at der sker fremskridt på området inden for de næste år.
Referencer
1. Arendt, M. L. et al. (2024). Artikel om genetiske risikofaktorer for hofteledsdysplasi hos svenske labrador retrievere. Scientific Reports. https://doi.org/10.1038/s41598-024-56060-y
