ホルスタインジェノタイピングは欧州内で共同運動を育みます

はじめに

2009年、フランス、デンマーク、スウェーデン、フィンランド、オランダ、ベルギー、ドイツのヨーロッパ7カ国のHolstein牛の育種家は、個々のアジェンダを省略し、ゲノムデータをプールし、EuroGenomics参照集団を作成しました。¹その後、スペインとポーランドのゲノムデータも追加されました。BovineLD BeadChipを活用したカスタムアレイを開発し、ゲノム選択の精度を向上させ、ヨーロッパの牛集団内で効果的に遺伝性疾患を特定および管理しました。

今日、リファレンス集団の規模は2倍になり、北米の2倍にまで拡大しています。Holstein牛の育種家は現在、カスタマイズされたBovineLD BeadChipの第5版を使用しており、そのゲノムデータ量は劇的に増加しています。2016年4月、パートナーは、ゲノム選択によって提起されたすべての課題に最善を尽くすために、関係を次のレベルに引き上げる必要性を感じました。現在、EuroGenomicsはEUの農家が所有する7つの組織で構成される協同組合です。フランスではEVOLUTIONとOrigenplus、オランダではCRV、デンマーク、フィンランド、スウェーデンではViking Genetics、スペインではCONAFE、ポーランドではMCB KrasneとPFHBiPM。² この協同組合は1,000万人を超えるホルスタイン乳牛を代表し、研究を実施し、良質な情報をブリーダーに引き続き提供する計画です。

Xavier Davidは、Allice ³およびVALOGENEの最高経営責任者です。Alliceは、育種および繁殖サービスを提供するフランスとベルギーの29の協同組合で構成され、EuroGenomics Cooperativeにおけるフランスのメンバーの利益を代表しています。VALOGENEは、ゲノムソリューションに特化したAlliceの姉妹会社です。EuroGenomicsを代表して、VALOGENEは、革新的で持続可能なジェノタイピングソリューションへのアクセスを可能にすることを目的に、ヨーロッパの12のジェノタイピングラボと協力しています。EuroGenomicsの事務総長であるClotilde Patryは、ヨーロッパの農家へのサービス向上を目指し、EuroGenomicsの全パートナー間で共通のプロジェクトの開発と実施を促進しています。

iCommunityは、XavierとClotildeと話をして、Holsteinの個々のブリーダーが大陸全体のデータ共有からどのような恩恵を受けているか、どのような教訓を得たか、EuroGenomicsが世界中のメンバーの認知度をどのように高めているかについて学びました。

Q： EuroGenomicsとは何ですか？どのように関与しましたか？

クロティルデパトリ（CP）：EuroGenomicsは2009年のゲノム革命の始まりに設立されました。育種会社が協力し、データを共有することで、個々の育種家や酪農家が高品質のゲノム評価から恩恵を受けられるようにしました。動物育種で博士号を取得し、そこで遺伝子予測の質に重点を置いた後、私はEuroGenomicsに入社し、ゲノムプロジェクトの調整を行いました。

Xavier David（XD）： フランスはヨーロッパのホルスタイン牛の人口の約3分の1を占めています。Alliceは、ホルスタインの育種に関わるフランスの育種会社すべてを代表しています。人工授精（AI）業界でさまざまな企業を経営した経験があります。私は、2009年にAlliceに入社し、EUのHolstein参照集団の規模を拡大することを目標に、科学的方法よりも組織的な方法で、ゲノム統合の採用を先導しました。

Q： EuroGenomicsが設立される前のヨーロッパにおけるホルスタイン育種プログラムの状態はどのようなものでしたか？

XD：2008年末に米国とカナダがリファレンス集団の統合を開始したとき、ヨーロッパの育種会社は注目し始めました。

CP： ヨーロッパの育種家は、単に育種プログラムに関する情報を共有しません。しかし、彼らは育種プログラムに利益をもたらした遺伝ツールを共有していました。

XD： 米国とヨーロッパは北半球にあるため、気候、品種、農業のノウハウは似ています。大きな違いの1つは、牛の育種が米国でより工業化されているのに対し、ヨーロッパでは家畜の飼育が増えていることです。

遺伝子情報を迅速に取得することで、動物の年齢や性別に関係なく、世代間の間隔を大幅に短縮することができます。

Q： EuroGenomicsは、ヨーロッパの酪農家によるゲノムツールの使用をどのように支持しましたか？

XD：最初のステップは、ヨーロッパの育種組織を同じテーブルに乗せることでした。2009年、すべてのパートナーはHolstein集団のジェノタイピングに数百万ユーロを投資していましたが、突然、これらの貴重なジェノタイピングへのアクセスを競合他社に提供するよう求められました。ヨーロッパでは歴史や文化の違いがあるため、国間のコラボレーションは必ずしもそれほど簡単ではありません。彼らは協力に慣れておらず、信頼を築くのに時間がかかりました。しかし、相互の成功の鍵は相互利益であり、一人では達成できなかったことを達成する価値があることに気づきました。EuroGenomicsは、確実に関係とプロセスの新時代の火付け役となりました。

Q： European Holstein集団のジェノタイピングにおける最初のステップは何でしたか？

XD：BovineSNP50 BeadChipで欧州のホルスタイン集団のジェノタイピングを開始しました。サイエンティストが優れたツールであり、価格に対する品質の比率を高めることができると答えたため、私たちはこれを選択しました。

Q： EuroGenomicsの初期段階において、何か後押しがありましたか？

XD：最初の頃、元のパートナーの1人が独自のカスタムチップを開発しました。一部の人にとっては、これが彼らと協力しない理由でした。しかし、話し合い、全員で協力することにしました。

弊社は、プライベートチップからイルミナBeadChipにデータを変換するためのインピュテーション法を開発しました。インピュテーションは非常に良好で、両方のチップのすべてのデータを使用できました。低密度チップを高密度チップに変換したのもプラスでした。すべてのパートナーがイルミナチップを使用しています。

Q： EuroGenomicsとの協力の結果、ヨーロッパのHolstein育種スキームでゲノミクスはどのくらいの速さで採用されましたか？

XD：ゲノミクスの採用は急速に進んでいます。信頼できるツールをテーブルにもたらすことができたため、Holsteinの育種会社はすぐに結果を見始めました。過去3年間にフランスだけでも、AIの75%以上がこの情報に基づいて実行されています。

Q： AIのためのゲノム情報を持つことの利点は何ですか？

XD：遺伝情報を迅速に取得することで、動物の年齢や性別に関係なく、世代間の間隔を大幅に短縮することができます。例えば、1頭の雄牛の育種値を得るための子孫検査には最長5年かかります。今では数週間かかります。

CP： ゲノム選択のおかげで、すべてが非常に速く進みます。また、この情報により、育種家は新しい形質や特性を選択でき、遺伝子異常を回避することができます。

XD： また、フィットネス特性に関するより良い情報も得られます。

BovineSNP50 BeadChipは当社の意思決定を改善し、子孫試験の価値を知るまで数年間、待機所に雄牛を残さないようにしました。

Q： EuroGenomicsのパートナーは、ゲノム選択にイルミナBeadChipsを使用することでどのようなメリットを得ましたか？

XD：BovineSNP50 BeadChipは当社の意思決定を改善したため、子孫試験の価値を知るまで数年間、待機所に雄牛を置かないようにしました。BovineLD BeadChipの発売後、ジェノタイピングはさらに安価になりました。これは、群れ管理のためのジェノタイピングが育種会社から繁殖業者に移行したためです。これにより、育種家は群れの交換をより適切に管理できるようになりました。遺伝子データによってヨーロッパのホルスタイン品種の幅広い遺伝的多様性に対する理解が深まったため、育種企業も恩恵を受けました。昨年、フランスでは、管理目的でのみ100,000匹の動物と70%が女性でした。2.5年前にカスタマイズしたBovineLD BeadChipsを使い始めたばかりなので、これは信じられないことです。

CP： すべての形質について信頼性の高いゲノム予測を達成しました。正確な信頼性は形質によって異なりますが、男性と女性で信頼性が大幅に向上しました。EuroGenomicsへの参加により、欧州における参照集団が増加しました。2009年の参照集団は、ドイツ、オランダ、北欧諸国、フランスからそれぞれ16,000～4,000人でした。2015年末までに、リファレンス集団は32,000人に倍増し、スペインとポーランドでさらに2カ国を獲得しました。

XD： そして、それは強気な人だけです。

CP： ヨーロッパのHolsteinのリファレンス集団は、カナダと米国の間で約25,000人である北米よりも大きくなっています。

Q： EuroGenomicsがカスタマイズされたBovineLD BeadChipの開発を決定したのはなぜですか？

XD：イルミナが初めて開発したカスタマイズチップの1つを使用しています。BovineSNP50 BeadChipとBovineLD BeadChipは、ヨーロッパの集団専用の特別なSNPのおかげで成功しました。新しいEuroG10kチップは、イルミナのBovineLD BeadChipをベースにしており、商業および研究アプリケーション用のマーカーを追加することでカスタマイズされています。育種スキームにおける男性の事前選択、親子検証と性管理、疾患と遺伝子異常の検出、およびヘイファーにおけるゲノミクス育種値（GEBV）を取得するための商業的アプリケーションに使用されています。また、原因変異を検査する研究にも使用しており、新しい遺伝子検査や、従来の形質や新しい形質に対する高い信頼性につながります。

CP： 各研究組織には、追求したい一連の研究トピックがあります。カスタマイズされたBovineLD BeadChipをシステム全体で使用（EuroG10k）することで、乳製品や牛の品種に関する研究でより多くの新しい情報をまとめて網羅することができます。

Q： BovineLD BeadChipは、ヨーロッパのHolstein育種業者にどのような価値をもたらしましたか？

XD：最も大きな影響は、フィットネス形質に関連する遺伝情報の質でした。また、当社のパートナーは、ゲノム評価を使用して群れの女性をよりよく知ることができることに満足しています。これにより、どの女性が育種に最適かを正確に知ることができ、群れをより良く管理することができます。

CP： 女性の遺伝学に関するデータは、農家にとって非常に強力なツールです。かつては、ゲノム時代前にこの情報を得ることはほぼ不可能でした。同レベルの遺伝情報を得るためには、女性は100人以上の娘を産む必要がありました。

新しいEuroG10kチップはイルミナのBovineLD BeadChipをベースにしており、商業および研究アプリケーション用のマーカーを追加することでカスタマイズされています。

Q： ゲノム選択は農業のパフォーマンスを向上させましたか？

XD：現在、ヨーロッパでは牛乳の危機的状況にあり、牛乳の価格は下落しています。当社の農家は、技術的にも経済的にも、さらに効率的である必要があります。ゲノミクスは、成長する群れを正確に管理するためのツールを提供します。すべての女性をジェノタイピングすることで、農家は群れの再生を最適化し、肥沃で、病気に強く、長寿で、人間の介入がほとんど必要ないウシを作ることができます。

輸出機会に関しては、これは複雑な問題です。世界のホルスタイン精液市場は北米の企業が支配しており、ゲノム選択はそれを変えません。精液市場での成功は、製品そのものよりもネットワーク、ノウハウ、マーケティング、国際的な経験にかかっているからです。しかし、ヨーロッパの育種会社は、今ではブル上で高品質のゲノムデータを持っているため、世界市場での競争はより良くなっています。

Q： 将来、どのような研究開発プロジェクトを計画していますか？

XD：すべての女性をリファレンス集団に統合し、新しい形質にゲノム選択を実装したいと考えています。また、ゲノムツールにより多くの情報をもたらすために現在調査中の何千ものシーケンスがあります。

CP： 新しい形質は、ヨーロッパ内の異なる国では異なる形質が重要であるため重要です。例えばスペインでは、高温下で優れた性能を発揮する牛が重要なため、熱耐性が非常に重要です。北欧諸国では、健康を最も重視しています。

Q： 毎年、6つの国規模でヤングブルを評価するメリットは何ですか？

CP：6つの国の尺度は、フランス語、スペイン語、オランダ語/フランドル語、ドイツ語、北欧語、ポーランド語です。各スケールは、特定のニーズに応じて、地元の農家からの情報に基づいています。

XD： 動物のジェノタイピングは継続的なプロセスであり、コンピューティングパイプラインも同様です。年に3回、ジェノタイプを交換し、各国が自身の規模でジェノタイプから直接育種値を計算できるようにします。これにより、EuroGenomics諸国間で透明性が得られます。ジェノタイプを交換すると、各国が独自の育種値に従って独自の計算を行うことができます。

Q： EuroGenomicsは、競合組織間のコラボレーションの促進にどのように成功しましたか？

XD：バックオフィスでは協力できるという意味で“協力”という言葉を使う傾向がありますが、結局は私たち全員が競合相手です。これは米国でも同じで、複数の協同組合が1つの中央データベースを使用していますが、それでも国内外で競合しています。EuroGenomicsは育種企業の合併ではなく、バックオフィス組織です。

CP： 米国の協同組合が持つ利点の1つは、全員が同じ言語を話しており、1つの国の規模であることです。少なくとも6つの異なる言語、6つの異なるコンピューティングセンターがあります。しかし、これらの異なる体験はより豊かなコラボレーションを生み出すと考えています。

Q： EuroGenomicsの次のステップは何ですか？

XD：EuroGenomicsの次の課題は、育種企業が世界市場でより目立ち、魅力的で、革新的になるよう支援することです。

Q： 今後、ゲノミクスは動物産業にどのような恩恵をもたらすと思いますか？

XD：ゲノム選択により、新しいステークホルダーがビジネスに参入し、競争を刺激することができます。米国で起こったことを見てみましょう。わずか2年で、米国の新規参入企業であるZoetisとSexing Technologyは、TPIの強気上位100社のうちの3分の1を占めました。考えてみると素晴らしいことです。

CP： ゲノム選択は、特にアフリカやアジアなどの発展途上国にも利益をもたらします。これらの国々のホルスタイン育種家は、交配動物にほとんどの時間を費やしています。彼らは、地元の品種や農業環境の遺伝的特異性をよりよく検討するための特定のツールを必要としています。ゲノミクスは、生産、適応、群れ管理の改善にも役立ちます。

イルミナ製品の詳細については、こちらの記事をご覧ください。

イルミナウシLD BeadChip、
www.illumina.com/products/by-type/microarray-kits/bovineld.html

イルミナBovineSNP50 BeadChip、
www.illumina.com/products/by-type/microarray-kits/bovine-snp50.html

参考文献

1. Lund MS、Roos AP、Vries AGなど 4つのEuropean Holstein集団からの一般的なリファレンス集団は、ゲノム予測の信頼性を高めます。Genet Sol Evol . 2011;43:43。
2. EuroGenomics. www.eurogenomics.com. 2016年5月にアクセス。
3. アライ。www.allice.fr. 2016年5月にアクセス。