Considerações a respeito de seleção genômica e seleção assistida por marcadores

A maioria das características de interesse econômico na produção animal é controlada por muitos genes, recebendo a denominação de características poligênicas, de herança complexa ou ainda quantitativas. Thoday, em 1961, sugeriu que se um gene de um caracter de herança complexa estivesse ligado a um gene de herança simples, os efeitos fenotípicos do primeiro poderiam ser indiretamente estudados com base nos efeitos do gene vizinho. Assim, com o advento dos marcadores moleculares, o número de associações entre esses marcadores e caracteres de herança poligênica foi ampliado significativamente. Portanto, o conceito de utilizar marcadores genéticos para incrementar o ganho genético de características produtivas não é novo.

Métodos para estimar os efeitos de marcadores genéticos sobre características quantitativas têm sido propostos desde a década de 70. Mais recentemente a Seleção Assistida por Marcadores tem sido proposta e, em alguns países, implementada, porém, segundo apontam os estudos mais recentes, a sua vantagem sobre a seleção tradicional é proporcional à percentagem da variância genética explicada pelo marcador. A questão chave, portanto, é quantos Loci de Características Quantitativas (QTL – do inglês Quantitative Trait Locus) são responsáveis pela variação das características quantitativas e quantos destes QTLs são necessários para explicar a maior parte da variância genética para uma característica quantitativa. Na prática, a maioria destes marcadores explica muito pouco da variância genética e, portanto, o ganho em utilizá-los em geral é muito pequeno.

O recente sequenciamento do genoma bovino tem gerado um grande número de marcadores do tipo SNP (Single Nucleotide Polymorphism) que, em conjunto com plataformas modernas de genotipagem capazes de processar muitas amostras para muitos marcadores numa única análise, têm propiciado a inclusão da informação genômica em esquemas de melhoramento genético.

Pesquisadores demonstraram que é possível calcular valores genéticos com alta acurácia a partir da genotipagem para painéis densos de marcadores e denominaram este processo de Seleção Genômica. Note-se que, na Seleção Genômica, não é necessário a busca de marcadores individuais próximos a QTLs, pois virtualmente todos os QTLs terão algum marcador analisado próximo a eles. Além disso, não é necessário o teste para genes específicos se o propósito é o melhoramento genético geral para características quantitativas. Porém, é necessário estimar o efeito de cada marcador ou de grupos deles denominados de haplótipos através de procedimentos estatísticos específicos.

Uma vez que os resultados de diversos trabalhos científicos apontam para importantes ganhos em acurácia, a Seleção Genômica já é uma realidade: em janeiro de 2009 o EUA se tornou o primeiro país a implementar oficialmente a nível nacional a Seleção Genômica em suas avaliações genéticas para gado de leite, ou seja, está genotipando os animais para o painel de 50.000 marcadores da Illumina (laboratório que desenvolveu, em conjunto com o governo dos EUA, o painel de 50.000 SNPs para bovinos) e combinando os efeitos estimados (Direct Genomic Value – DGV) com as avaliações genéticas usuais produzindo então a “DEP Genômica” (Genomic EBV – GEBV). O Canadá vem calculando DEPs Genômicas desde outubro/2008, porém sem divulgar publicamente os resultados. Estão se organizando para aplicar oficialmente a Seleção Genômica em agosto deste ano, já que optaram por uma cautela para seguir um pouco mais com os estudos por estarem surgindo várias questões a serem discutidas/solucionadas (o lançamento estava previsto para abril). Outros países estão em vias de implantação da Seleção Genômica para este ano ainda: Nova Zelândia, França, Israel, Espanha e para 2010: Austrália, Alemanha, Austria, Polônia, Holanda.

Em gado de corte a situação é um pouco diferente, parece ser necessário pelo menos mais um ano de estudos e tecnologia. Isto porque, os estudos indicam que, devido a um número efetivo da população maior do que em gado de leite, o nível de Desequilíbrio de Ligação (o quanto os genes estão “ligados” entre si) é menor, o que, em última instância requer um painel de marcadores mais denso para se cobrir o genoma. Estima-se que um painel eficiente para incrementar de forma importante a acurácia dos valores genéticos para gado de corte seja de, no mínimo, 100.000 marcadores, o que ainda não está disponível (até o fechamento deste texto).

Com todos estes avanços e com as já conhecidas limitações, a Seleção Assistida por Marcadores está sendo amplamente substituída pela Seleção Genômica, muito mais promissora. Mesmo na França, onde existe um programa nacional de seleção assistida, eles estão substituindo pela Seleção Genômica. Painéis comerciais de QTLs para gado de leite ainda estão sendo oferecidos em diversos países, porém o propósito tem sido voltado mais ao manejo e não a seleção.

No entanto, a utilização da informação dos marcadores para QTLs amplamente divulgados e comercializados pode apresentar alguma vantagem quando:
• Apesar da variação explicada pelo marcador/QTL ser pequena o impacto prático/econômico é importante: como exemplo o gene da Calpastatina, cujo impacto recai sobre o número de dias (menor) que a carne tem que ser maturada, o que representa uma diminuição de custo importante para frigoríficos que efetuam esta prática.

• A característica é de difícil medição ou tem um alto custo (maciez, fertilidade, doenças).

• O marcador é o próprio gene cuja função é reconhecida (por exemplo, sistema Calpaina/Calpastatina).

Neste sentido, alguns marcadores para características em gado de corte podem apresentar estas vantagens. A BIO (empresa que realiza as avaliações genéticas de gado de corte no Canadá) tem uma parceria com uma empresa que comercializa testes para marcadores genéticos de características econômicas, porém estes marcadores não entram no programa oficial de avaliação genética. O BreedPlan da Austrália utiliza um painel de alguns marcadores importantes em seu programa de avaliação genética. São apenas alguns exemplos mundiais, mas que refletem uma tendência: a preferência pela tecnologia que dá um resultado muito mais consistente e melhor, ainda que mais cara.

Mesmo nestes casos em que marcadores específicos para QTL apresentam algum benefício é essencial existirem trabalhos de validação para uma determinada população para se conhecer a frequência dos alelos marcadores e o seu efeito sobre a anunciada característica de importância econômica. Porém estes trabalhos podem ter um custo alto dependendo da característica (justamente aquelas que se teria algum interesse em utilizar esta informação), o que torna imprescindível a avaliação da relação custo/benefício.

Seleção Genômica no Brasil: está longe? Certamente painéis bem mais densos serão necessários para o nosso rebanho de gado de corte, mas estes desenvolvimentos são plenamente factíveis e podem ser lançados a qualquer momento, é só ter demanda (é o mesmo que acontece com o avanço dos computadores/softwares, sempre tem uma versão mais moderna para ser lançada).

Custo alto? Sim, porém em franco declínio. Mais opções tecnológicas sendo estudadas: “SNP tag”: painéis relativamente pequenos e, portanto mais baratos, (300-500 marcadores), porém com marcadores formando blocos de ligação (baixíssima taxa de recombinação) e, portanto, tendo a mesma eficiência de painéis na ordem de 50.000 ou mais. Os resultados ainda não foram conclusivos, mas existe um grande esforço da pesquisa nesta área.

¹Equipe GenSys