APLICACIÓN DEL ANÁLISIS DE ADN AL ESTUDIO
DE PATERNIDADES
Se desarrolla un ejemplo de
exclusión de paternidad y asignación de parentesco en vacuno
partiendo del International Marker Set de
¿Por qué asegurar
la paternidad de un animal?
► evitar
apareamientos entre parientes cercanos (control de la consanguinidad)
► evitar
escoger futuros sementales sobre el valor genético de unos padres
equivocados (especialmente relevante en aquellas especies cuya mejora se apoya
en la inseminación artificial) (ver un ejemplo
de que en realidad se hace)
Vamos a ver los siguientes
puntos:
Ejemplo de
"huella genética" de un animal
Ejemplo
frecuencias raza Pirenaica
2º -
Cálculo probabilidad de que dos animales sean iguales (es decir que
dos toros sean iguales y por lo tanto puedan ser confundidos como padres de un
hijo)
3º -
Exclusión y Asignación de parentesco
4º -
Algunos ejemplos de Servicios que se ofrecen al mercado
1º -
Polimorfismos de ADN
Se entiende por polimorfismo
de ADN a un fragmento de ADN con la característica de presentar una
elevada variabilidad, es decir muchas formas (alelos) distintas. Cuanto mayor
es la variabilidad menor es la probabilidad de que en dos animales ese
fragmento sea igual y por tanto mayor es su utilidad para diferenciar animales.
Existen distintos tipos de polimorfismos de ADN, siendo los
microsatélites los más utilizados en estudio de paternidades.
Ejemplo de "huella
genética" de un animal de la especie bovina para 11 microsatélites
analizados en un secuenciador automático de ADN.
Las "huellas
genéticas" de padres e hijos se pueden comparar para estudiar
paternidades. Por ejemplo con un único microsatélite
podríamos tener:
En este ejemplo parece claro
que el Toro 2 no es el verdadero padre y que el verdadero padre es el Toro 1.
Pero podría ser que el verdadero padre fuera otro Toro no analizado. La
probabilidad de que ocurra eso ¿es la misma si el alelo 164 está
presente en muy pocos padres (p.ej. frecuencia 0.05)
que si es muy común (p.ej. frecuencia 0.95)?
Está claro que no, por eso el estudio de paternidades mejora cuando se
conocen las frecuencias de las poblaciones a las que pertenecen los animales.
Estimando las frecuencias de los alelos se pueden calcular mucho mejor las
probabilidades.
Ejemplo de estimación
de frecuencias para 9 microsatélites ISAG en la raza Pirenaica:
|
BM2113 |
131 |
133 |
135 |
137 |
139 |
141 |
143 |
|
Frec. |
0.0676 |
0.0541 |
0.1216 |
0.3243 |
0.3378 |
0.0405 |
0.0541 |
|
TGLA227 |
83 |
85 |
91 |
93 |
95 |
99 |
|
|
Frec. |
0.0135 |
0.0270 |
0.4324 |
0.4730 |
0.0270 |
0.0270 |
|
|
ETH10 |
215 |
217 |
219 |
221 |
223 |
|
|
|
Frec. |
0.0135 |
0.1622 |
0.2973 |
0.3919 |
0.1351 |
|
|
|
SPS115 |
246 |
250 |
254 |
256 |
258 |
|
|
|
Frec. |
0.4730 |
0.0946 |
0.0135 |
0.1216 |
0.2973 |
|
|
|
TGLA126 |
115 |
117 |
121 |
123 |
|
|
|
|
Frec. |
0.6892 |
0.1081 |
0.0270 |
0.1757 |
|
|
|
|
TGLA122 |
141 |
147 |
149 |
151 |
153 |
157 |
161 |
|
Frec. |
0.4459 |
0.0541 |
0.0270 |
0.2568 |
0.1216 |
0.0676 |
0.0270 |
|
INRA23 |
198 |
200 |
206 |
208 |
210 |
212 |
214 |
|
Frec. |
0.0405 |
0.1622 |
0.2432 |
0.0270 |
0.0135 |
0.1216 |
0.3919 |
|
ETH225 |
140 |
142 |
144 |
146 |
148 |
150 |
156 |
|
Frec. |
0.1622 |
0.0135 |
0.0676 |
0.1081 |
0.1757 |
0.4595 |
0.0135 |
|
BM1824 |
178 |
180 |
182 |
188 |
|
|
|
|
Frec. |
0.1622 |
0.1892 |
0.2568 |
0.3919 |
|
|
|
2º -
Cálculo probabilidad de que dos animales sean iguales
(es decir que dos padres sean iguales y por lo tanto puedan
ser confundidos como padres de un hijo)
La probabilidad de que dos
individuos sean idénticos por azar se puede calcular según:
siendo m el
número de microsatélites, n el número de alelos de cada
microsatélite, p la frecuencia alélica
Ejemplo: Probabilidad de que 2
animales sean iguales para:
a) un microsatélite con
2 alelos (A y a) y frecuencia 0.3
(de A)
MP = (0.3*0.3)*(0.3*0.3) + (0.7*0.7)*(0.7*0.7) + 2*(0.3*0.7)*2*(0.3*0.7) = 0.4246
Prob
(AA)
Prob (AA) Prob (aa) Prob (aa) Prob (Aa o aA) Prob (Aa o aA)
toro
1
toro 2
toro 1
toro 2 toro
1
toro 2
b) dos microsatélites A
y B cada uno con 2 alelos y unas frecuencias p=0.3 y 0.4
MP=(0.32)
2+(0.72) 2 +(2*0.3*0.7) 2 * (0.42)
2+(0.62) 2 +(2*0.4*0.6) 2 = 0.1637
De esta forma, al aumentar el
número de microsatélites y el número de alelos por
microsatélite esa probabilidad disminuye según se puede ver en el
ejemplo siguiente que corresponde al caso del vacuno Pirenaico:
3º - Exclusión y Asignación de
parentesco
Hay dos preguntas distintas
que se pueden hacer:
¿Es este toro padre de este ternero?
Prueba de exclusión de paternidad
Para aquellos casos en los que
se desee confirmar la posibilidad de que un determinado toro sea el padre de un
animal. Esta prueba necesita conocer el genotipo del animal, de su madre y del
supuesto padre. Informa sobre si el supuesto padre es compatible (con una
probabilidad superior al 99%) o incompatible (con una probabilidad del 100%)
con ser el verdadero padre. Hay que tener presente que en realidad no confirma
la paternidad, la excluye. (Ver ejemplo).
¿Cuál de este conjunto de toros es el padre de este ternero?
Prueba de asignación de paternidad
Para aquellos casos en los que
se desee atribuir un padre entre varios posibles toros candidatos. Esta prueba
va más allá de la prueba de exclusión, siendo capaz de
asignar padre entre distintos toros “compatibles”. Informa de la
credibilidad que tiene cada toro de ser el verdadero padre, y se opta por
asignar como padre al de mayor credibilidad. Necesita como mínimo
conocer el genotipo del animal al que hay que asignar un padre y el genotipo de
todos los toros candidatos a ser padre. Si adicionalmente se conoce el genotipo
de la madre aumenta la eficacia de la prueba. No obstante, no hay que olvidar
que se trabaja en términos de posibilidad, y que no se puede asegurar
sin error que el padre asignado sea el verdadero padre, especialmente si
existen posibles padres que no se han genotipado.
(Ver ejemplo).
1 – Exclusión de
paternidad
Se dispone del genotipo de un
animal, su madre y su supuesto padre.
|
Animal |
HIJO |
MADRE |
¿PADRE? |
|
BM2113A |
137/139 |
137/139 |
131/137 |
|
TGLA227A |
91/93 |
91/93 |
91/95 |
|
ETH10A |
221/223 |
221/223 |
217/219 |
|
SPS115A |
246/258 |
246/258 |
246/258 |
|
TGLA126A |
115/117 |
115/117 |
115/117 |
|
TGLA122A |
141/153 |
141/153 |
141/141 |
|
INRA23A |
200/214 |
200/214 |
206/212 |
|
ETH225A |
148/150 |
148/150 |
150/150 |
|
BM1824A |
180/182 |
180/182 |
178/182 |
|
|
|
|
INCOMPATIBLE
(100%) |
Ese toro queda excluido como
posible padre ya que para 2 microsatélites el hijo no posee ninguno de
los alelos del padre.
2 – Asignación de
padre
2.1- Genotipo de la madre
conocido
Se dispone del genotipo de un
animal, su madre y 4 posibles padres.
|
Animal |
HIJO |
MADRE |
TORO
1 |
TORO
2 |
TORO
3 |
TORO
4 |
|
BM2113A |
137/139 |
137/139 |
139/139 |
137/137 |
137/139 |
131/137 |
|
TGLA227A |
91/93 |
91/93 |
91/91 |
93/93 |
91/93 |
91/95 |
|
ETH10A |
221/223 |
221/223 |
221/221 |
223/223 |
221/223 |
217/219 |
|
SPS115A |
246/258 |
246/258 |
246/246 |
258/258/ |
246/258 |
246/258 |
|
TGLA126A |
115/117 |
115/117 |
115/115 |
117/117 |
115/117 |
115/117 |
|
TGLA122A |
141/153 |
141/153 |
141/141 |
153/153 |
141/153 |
141/141 |
|
INRA23A |
200/214 |
200/214 |
200/200 |
214/214 |
200/214 |
206/212 |
|
ETH225A |
148/150 |
148/150 |
148/148 |
150/150 |
148/150 |
150/150 |
|
BM1824A |
180/182 |
180/182 |
180/180 |
182/182 |
180/182 |
178/182 |
|
|
|
|
COMPATIBLE |
COMPATIBLE |
COMPATIBLE |
INCOMPATIBLE |
|
|
|
LOD |
3,51 |
3,38 |
3,76 |
-2,84 |
La probabilidad de
exclusión de parentesco es del 99,52 %, es decir de los 3 toros
compatibles es posible que ninguno lo sea. Si asignamos uno nos equivocaremos
en 0.48 veces cada 100.
El TORO 4 es muy poco
creíble que sea el padre verdadero. El que presenta mayor verosimilitud
de serlo es el TORO
Nota:
El valor LOD es una medida de la verosimilitud que tiene un macho de ser el
padre del animal analizado. Concretamente es el cociente entre la verosimilitud
de ser el verdadero padre y la de no serlo. Si es cero, ambas opciones son
igual de creíbles. Si es negativo, lo más verosímil es que
no sea el padre. Se puede ver fácilmente con el toro 4. Este valor
permite atribuir por tanto padres de entre varios compatibles. Los padres 1, 2
y 3 son compatibles, pero el que más credibilidad presenta es el
toro 3.
2.2- Genotipo de la madre
desconocido
Se dispone del genotipo de un
animal y 4 posibles padres.
|
Animal |
HIJO |
PADRE1 |
PADRE2 |
PADRE3 |
PADRE4 |
|
BM2113A |
137/139 |
139/139 |
137/137 |
137/139 |
131/137 |
|
TGLA227A |
91/93 |
91/91 |
93/93 |
91/93 |
91/95 |
|
ETH10A |
221/223 |
221/221 |
223/223 |
221/223 |
217/219 |
|
SPS115A |
246/258 |
246/246 |
258/258/ |
246/258 |
246/258 |
|
TGLA126A |
115/117 |
115/115 |
117/117 |
115/117 |
115/117 |
|
TGLA122A |
141/153 |
141/141 |
153/153 |
141/153 |
141/141 |
|
INRA23A |
200/214 |
200/200 |
214/214 |
200/214 |
206/212 |
|
ETH225A |
148/150 |
148/148 |
150/150 |
148/150 |
150/150 |
|
BM1824A |
180/182 |
180/180 |
182/182 |
180/182 |
178/182 |
|
|
|
COMPATIBLE |
COMPATIBLE |
COMPATIBLE |
INCOMPATIBLE |
|
|
LOD |
3,04 |
4,73 |
5,38 |
-2,50 |
En este caso la probabilidad
de exclusión de parentesco es menor que en el caso anterior: del 94,70
%. El resultado al que llegamos es el mismo, pero la probabilidad de habernos
equivocado es mayor.
4º - Algunos ejemplos de Servicios
que se
ofrecen al mercado:
