Genetická kontrola kvality inbredních a F1 hybridních kmenů hlodavců

Genetické vlastnosti, které podporují tyto žádoucí vlastnosti, jsou homozygotnost, která vyplývá z páření sourozenců (bratr-sestra) a isogenicity, tj. jedinci inbredního nebo F1 hybridního kmene jsou v podstatě geneticky stejní. Ztráta těchto vlastností se nazývá divergence podkmenu (nebo podlinie), nejvýznamnější příčinou je genetická kontaminace, ke které dochází, když je jeden kmen neúmyslně zkřížen s jiným (tzv. outcrossing); co rovněž přispívá k divergenci podlinie je existující zbytková heterozygotnost a mutace, které se akumulují, když je kmen rozdělen na subpopulace. Program genetické kontroly kvality (QC) společnosti Charles River zahrnuje: (1) přísné postupy řízení kolonií, které vedou k prevenci, omezení a odhalení divergence podlinie a (2) rutinní genetický monitoring, aby se ověřilo, že nedošlo ke genetické kontaminaci.

I. Řízení kolonií

Řízení kolonií u inbredních kmenů hlodavců zahrnuje pyramidovou strukturu několika kolonií a pořizování podrobných chovných záznamů. Na vrcholu pyramidy je zakladatelská kolonie, kterou udržuje sourozenecké páření, s rodokmenními záznamy o všech pářeních. Zakladatelské kolonie, umístěné v izolátorech v zařízení Charles River ve Wilmingtonu, Massachussets, jsou zdrojem zakladatelských chovných zvířat pro nukleové kolonie vzniklé pářením sourozenců s rodokmenem, které jsou v bariérových místnostech. Zakladatelská chovná zvířata jsou opětovně vpouštěna do každé nukleové kolonie bariérového prostoru každých tři až pět let (po deset generací) aby usměrňovala genetický drift. Nukleové kolonie poskytují chovná zvířata pro volitelnou expanzní kolonii nebo přímo pro produkční kolonii. Ve všech expanzních koloniích probíhá páření mezi sourozenci, ale záznamy o rodokmenu nejsou uchovávány. Nukleové a expanzní kolonie jsou zdrojem všech chovných zvířat v produkční kolonii, které jsou náhodně pářeny. Důležitým aspektem tohoto schématu je, že všechna chovná zvířata jsou výsledkem sourozeneckého páření. To zvyšuje pravděpodobnost, že nové recesivní alely, eventuálně pocházející z neúmyslného outcrossingu (křížení mezi nepříbuznými zvířaty), se rekombinují a bude možné pozorovat recesivní fenotypy, např. bílou (albino), hnědou a ne-agouti barvu srsti. Produkční záznamy a pozorování techniků, kteří pečují o zvířata, jsou základem detekce genetické kontaminace.  Například navýšení velikosti vrhu může být indikace heterózy nebo hybridní síly, kvůli genetické kontaminaci, a může se změnit i barva srsti.

II. Genetické monitorování

A.Přehled

Vzhledem k tomu, že genetická kontaminace je často nezjevná, je zapotřebí genetického monitorování kvalitativních genetických markerů, aby se ověřila autenticita inbredních a F1 hybridních kmenů. V souvislosti s pokroky v molekulární genetice byly fenotypové biochemické a imunologické proteinové markery, kdysi jedny z hlavních důvodů genetického monitorování, nahrazeny v Charles River i jinde polymorfismy genové sekvence včetně variací počtu tandemových repeticí v mini - a mikrosatelitní DNA, a v poslední době jednonukleotidovými polymorfismy (SNP), které se nacházejí v genomu ve velkém počtu. Nezávisle na typu jsou zvoleny kvalitativní markery pro genetické monitorování, které se rozdělují mezi druhy genomu a rozlišují mezi běžnými výzkumnými modely, zejména společně umístěnými kmeny a populacemi, které jsou pravděpodobnými zdroji genetické kontaminace. Alelické profily generované genetickým monitorováním jsou porovnávány se stanovenými profily kmene; odchylka od stanoveného profilu svědčí o genetické kontaminaci a může poskytnout stopy o zdroji nebo zdrojích kontaminace.

B. Charles River Program

Panely myší a potkanů Charles River pro genetické monitorování se sestávají ze 32 SNP lokusů autozomálních a X chromozomů. SNP v těchto limitovaných panelech byly vybrány tak, aby rozlišovaly kmeny spíše než podkmeny, a proto spíše než drift, detekovaly genetickou kontaminaci. SNP genotypizace je provedena pomocí testů koncového bodu fluorogenní nukleázy polymerázové řetězové reakce (PCR) v mikroarray platformě (TaqMan$ OpenArray$, Thermo Fisher). Každý SNP má dvě alely, tj. je dimofní. Jedna alela je identifikována pomocí komplementární oligonukleotidové sondy označené fluorescenčním barvivem FAM. Sonda, která je komplementární s ostatními alelami je označená fluorescenčním barvivem VIC. A proto jsou genotypy zaznamenávány jako F F nebo V V pro homozygoty a V F pro heterozygoty. Jak je zobrazeno v následujících tabulkách vybraných alelových profilů, inbrední kmeny jsou homozygotní u každého SNP markeru, zatímco F1 hybridi jsou heterozygotní u SNPs, kde se rodičovské genotypy liší. Genetické monitorování každého kmene (myší a potkanů) v každé místnosti Charles River se provádí jednou za čtvrtletí v nejméně pěti inbredních nukleových jedincích a stejném počtu zvířat v expanzních nebo produkčních koloniích a nejméně 15 F1 hybridních potomcích nebo rodičovských chovných zvířatech. Po potvrzení výskytu genetické kontaminace jsou zákazníci okamžitě informováni a znečištěná kolonie je depopulována.