Il piano nazionale e
regionale di selezione
genetica per la resistenza
alle TSE ovine
Marco Tamba
Centro Emiliano-Romagnolo di Epidemiologia Veterinaria
Ferrara, 11/11/05
Scopo della presentazione
• Conoscere la “filosofia” del piano di
selezione genetica per la resistenza
alle TSE
• Presentare il piano regionale
(Del. 1356/04 del 12/07/04)
• Presentare il piano nazionale
(DM 17/12/2004)
Focolai di scrapie in Italia:
curva epidemica 1995-2005
50
attiva
45
211 focolai
passiva
2 in corso di conferma
40
24
28
>87.000 animali coinvolti
24
35
30
13
25
19
20
14
15
13
15
21
9
10
10
8
10
5
1
1
1995
1996
0
1997
1998
1999
2000
2001
2002
2003
2004
2005
Focolai di Scrapie denunciati in Emilia-Romagna
(dati al 31/10/05)
Dal 1991 ad oggi in Emilia-Romagna sono stati
denunciati complessivamente 12 focolai di Scrapie.
6/9 province hanno registrato almeno un focolaio.
5
passiva
4
attiva
3
2
1
0
1998
1999
2000
2001
2002
2003
2004
2005
Distribuzione geografica: (1995-2005)
16,3
It alia
Incidenza di allevamenti colpiti
Toscana
66,3
Emilia R.
40,5
incidenza cumulativa
focolai/10.000 allevamenti
35,8
Sardegna
26,9
Sicilia
21,6
Puglia
Marche
19,4
Lazio
19,1
Umbria
14,1
6,4
Piemont e
Abruzzo
5,3
Basilicat a
4,8
3,8
Liguria
Campania
3,7
Molise
2,7
Lombardia
0,0
(4)
(4)
(1)
(2)
(3)
(3)
(3)
16,1
Venet o
Calabria
>=25
>=15 <25
>=10 <15
>=5 <10
>=3 <5
<3
no focolai
Ovini: 8,1 milioni*
Caprini: 978 mila*
INCIDENZA CUMULATIVA
1,6
N° Focolai / 10.000 allevamenti
1,1
10,0
20,0
30,0
40,0
*Dati Eurostat dicembre 2004
Obiettivi del piano
Obiettivo generale del Piano è quello di incrementare la frequenza dei caratteri di
resistenza genetica alle TSE nella popolazione ovina al fine di:
a) contribuire alla tutela della salute umana ed
animale;
b) concorrere al controllo delle TSE degli ovini;
c) concorrere alla creazione di aziende ovine a
“basso rischio” di TSE.
Obiettivi del piano
Obiettivi specifici del piano sono:
a) eliminazione dell’allele VRQ dagli allevamenti
aderenti al piano;
b) incremento della frequenza dell’allele ARR negli
allevamenti aderenti al Piano.
c) aumento della disponibilità di montoni con
genotipo resistente (ARR/ARR), utili anche per il
ripopolamento degli allevamenti infetti;
d) progressiva diminuzione della frequenza
dell’allele ARQ negli allevamenti aderenti al piano.
Basi del piano
Il piano si basa sull’osservazione del fatto
che solamente determinati genotipi ovini
sembrano ammalarsi di scrapie.
Malattia # Infezione
La Scienza dietro la Genetica
della Scrapie ci dice:
• Alcune pecore si
ammalano più
facilmente di altre
• La Genotipizzazione
è usata per identificare
i geni che controllano
la suscettibilità o la
resistenza alla
scrapie
?
?
La Scrapie e i montoni…
• I montoni prendono la
scrapie
• I montoni infetti non
sembrano in grado di
trasmettere la scrapie
• La genetica del
montone influenza la
suscettibilità alla
scrapie dei propri figli
e le Capre?
Ad oggi non sono stati identificati
genotipi resistenti nelle capre.
Pertanto, tutte le capre devono
essere considerate suscettibili
alla Scrapie.
Cos’è la Genotipizzazione?
• La Genotipizzazione è un test del DNA
• Un semplice esame del sangue o di
tessuti permette di determinare il
genotipo degli ovini
– il genotipo non cambia mai. Un solo
esame basta per tutta la vita.
– Può essere definito a qualsiasi età
Genotipizzazione
• E’ preferibile usare un sistema di
identificazione permanente (microchip o 2
marche) sui capi da esaminare
• Il prelievo deve essere eseguito sotto il
controllo di un veterinario riconosciuto
• Usare provette con EDTA e farle arrivare al
Laboratorio prima possibile (o congelate)
• Il Genotipo rimane lo stesso per tutta la vita
dell’animale
Genotipizzazione
Una genotipizzazione viene riconosciuta
ufficialmente se:
– il sangue è prelevato da un veterinario
AUSL o riconosciuto
– Il capo è identificato ufficialmente
– Il campione è inviato al lab accompagnato
dall’allegato IV del DM 17/12/2004
– Il lab è stato riconosciuto dal Min.Salute
Laboratori che effettuano
le genotipizzazioni
• Laboratorio Gruppi sanguigni di Cremona
– solo per allevamenti iscritti a libro
genealogico
• IZSLER - Sezione di Modena
– Ovini della Regione Emilia-Romagna
Cos’è la Genotipizzazione?
(cont.)
 Può capitare che un ovino già genotipizzato
debba essere ricampionato:
– Problemi di identificazione dell’animale o
del campione
– Campione non idoneo per l’esame
(degradato)
– Errori nell’identificazione dell’animale
– Verifica sul genotipo effettuata per
sorveglianza da parte della A.USL
• Il test del genotipo misura solo la
suscettibilità e non se l’animale ha la scrapie
Basi del piano
La tipizzazione genetica rileva solamente il
grado di suscettibilità del soggetto
esaminato alla malattia clinica.
Genotipo sensibile # Animale infetto
Dettagli di Genetica
• Gli ovini hanno un paio di geni che
influenzano la suscettibilità alla scrapie
• Questi geni sono conosciuti come geni
PRNP (PrioN Protein)
• Ogni ovino ha due copie (un paio) di
geni PRNP — Una copia da ciascun
genitore
Dettagli di Genetica (cont.)
• Negli ovini, il gene PRNP produce una
c
proteina prionica normale PrP
c
• Negli ovini infetti da scrapie la PrP
viene modificata in:
sc
– PrP , proteina prionica scrapie, la forma
patologica e infettiva della proteina
prionica
La teoria del prione
c
• La PrP esiste in tutti gli animali con
piccole differenze di specie
sc
• PrP produce più copie di sé stessa,
provocando una modificazione strutturale
della proteina prionica normale.
Dettagli sul Gene PRNP
• Tutti i geni, PRNP compreso, sono composti da
codoni
• Ciascun codone dice alla cellula di mettere uno
specifico aminoacido in un punto particolare di
una proteina che sta costruendo
• La proteina prionica PrPc (prodotta dal gene
PRNP) ha 254 aminoacidi
• I punti dei 254 aminoacidi sono numerati da 1 a
254
Geni e Scrapie
• Nel gene PRNP, tre codoni influenzano
la suscettibilità alla scrapie
– Codone 171
– Codone 154
– Codone 136
– Codone 141 (141F correlata a infezione
con ceppo atipico Nor98)
Genetica & Suscettibilità
alla Scrapie
• Codone 136 - Influenza la
suscettibilità negli ovini esposti ad
alcuni ceppi di scrapie
• Codone 154 - Gioca un ruolo minore
• Codone 171 - E’ il maggiore
determinante della suscettibilità alla
scrapie
Codoni 136 & 171 e i loro
polimorfismi
• Il Codone 136 codifica per l’aminoacido
Valina (V), Alanina (A) o Treonina (T)
• Il Codone 171 codifica per l’aminoacido
Glutamina (Q), Arginina (R), Istidina
(H), o Lisina (K):
Si considera che Q, H, K al 171 abbiano la stessa
suscettibilità e vengono refertati come Q dalla
maggior parte dei laboratori
Come si scrivono i
Genotipi
I genotipi ovini possono essere scritti in
due modi:
– Lettere degli aminoacidi: ARQ/ARR,
ARR/VRQ, etc. (l’ordine delle lettere è quello
numerico dei codon 136, 154 e 171), oppure
– Il numero del Codone seguito dall’ amino
acido corrispondente: 171QR, 171RR, etc.
Geni Ovini: Uno da
ciascun genitore
• Ogni genitore dà una copia del gene
all’agnello. Il gene è in genere uno di
questi tre: ARQ (wt), VRQ, ARR,
• Quindi, ogni agnello porta due copie del
gene. Le combinazioni possibili sono:
ARQ/ARQ, ARR/ARQ, ARR/ARR, ARQ/VRQ,
ARR/VRQ, VRQ/VRQ.
• I genotipi rari AHQ, ARH, ARK, TRQ, ecc.
sono considerati equivalenti all’ARQ.
Combinazioni dei genotipi e
suscettibilità alla scrapie
•
•
•
•
ARR/ARR - sono resistenti (Classe I)
ARR/ARQ - sono semi-resistenti (Classe II)
ARQ/ARQ - sono suscettibili (Classe III)
ARQ/VRQ - sono molto suscettibili (divieto
di impiego come riproduttori)
 VRQ/VRQ - sono molto suscettibili (divieto
di impiego come riproduttori)
 ARR/VRQ - sono poco suscettibili (divieto
di impiego come riproduttori)
Schema di selezione
Classificazione dei riproduttori
• La selezione avviene per linea maschile;
• per accelerare la selezione possono essere
testate anche le femmine (gruppi di monta).
Classe Riproduttori
1° Classe
2° Classe
3° Classe
Divieto d'impiego
Genotipi
ARR/ARR
ARR/ARQ ARR/AHQ
ARR/ARH
ARQ/ARQ ARQ/AHQ
ARQ/ARH ARH/AHQ
AHQ/AHQ ARH/ARH
VRQ/ARQ VRQ/AHQ
VRQ/ARH ARR/VRQ
VRQ/VRQ
Note
Genotipo resistente
Genotipo semi-resistente
Genotipi sensibili o rari
Portatori allele VRQ
La ricerca ha dimostrato che:
la Scrapie si diffonde alle pecore suscettibili (171QQ) e alle
capre attraverso il contatto con la placenta ed i liquidi fetali
infetti.
?
?
• Tutte le placente 171QR di
pecore infette 171QQ esaminate sono risultate negative per
scrapie, mentre le placente
171QQ di pecore infette 171QQ
sono risultate positive.
• Pertanto, le placente ed i liquidi
fetali 171QR di pecore infette
non dovrebbero essere in
grado di trasmettere la scrapie
alle altre pecore suscettibili.
L’importanza del genotipo della
placenta nella trasmissione della
scrapie
 Gli agnelli hanno una combinazione del
DNA della pecora e del montone;
 una pecora 171QQ accoppiata ad un
montone 171RR produrrà un agnello
171QR con fluidi e placenta 171QR.
 una pecora 171QQ accoppiata ad un
montone 171QQ produrrà un agnello
171QQ con fluidi e placenta 171QQ.
Come l’allevatore può usare la Genotipizzazione per prevenire la Scrapie
• Selezionando montoni resistenti (171RR / I
Classe) o semi-resistenti (171QR / II Classe)
– Ogni individuo riceve un gene da ciascun
genitore.
– Montoni resistenti produrranno solamente agnelli
resistenti (171RR) o semi-resistenti (171QR).
– Montoni semi-resistenti (171QR) produrranno
agnelli resistenti, semi-resistenti o suscettibili a
seconda del genotipo della pecora coperta.
Tabella di suscettibilità
degli agnelli
Montone
Pecora
I Classe
I Classe
I Classe
II Classe
II Classe
III Classe
x
x
x
x
x
x
x
x
Pecora
Montone
I Classe
II Classe
III Classe
II Classe
III Classe
III Classe
dà
dà
dà
dà
dà
dà
dà
I Classe
100%
50%
0%
25%
0%
0%
Agnello
II Classe III Classe
0%
0%
50%
0%
100%
0%
50%
25%
50%
50%
0%
100%
Schema di selezione
Utilizzo dei riproduttori
• La Regione, su parere della Commissione,
definisce se una razza ha frequenza di
ARR superiore al 40%.
Classe Riproduttori
1° Classe
2° Classe
3° Classe
Divieto d'impiego
Ignota
Rimonta interna
Rimonta esterna o fecondazione artificiale
Da allevamenti con
da allevamenti senza
qualifica
qualifica
Autorizzato
Autorizzato
Autorizzato
Autorizzato
Autorizzato
Autorizzato
Autorizzato
Autorizzato
Vietato
Vietato
Vietato
Vietato
Vietato
Vietato
Vietato
• Montoni di 3° classe:
– introdotti solo nei primi 5 anni del piano
– utilizzabili solo nei primi 7 anni del piano
Come l’allevatore può usare la Genotipizzazione per prevenire la Scrapie
(cont.)
• Selezionando pecore resistenti (171RR / I
Classe) o semi-resistenti (171QR / II Classe)
– Una pecora trasmetterà i suoi caratteri di
resistenza/suscettibilità allo stesso modo del
montone, ma solamente al suo agnello.
– La genotipizzazione delle pecore ha un basso
costo/efficacia rispetto a quella del montone.
– In pratica è utile solo per le madri di montoni
o quando si vuole accelerare al massimo la
selezione (allevamento a rischio; razze a
bassa frequenza allele ARR).
Come l’allevatore può usare la Genotipizzazione per prevenire la Scrapie
(cont.)
• La Genotipizzazione deve essere
considerata come “uno” strumento non
come “unico” strumento di prevenzione
– Il metodo più efficace per evitare
l’introduzione della scrapie è quello di non
comprare pecore
– Se il sistema di allevamento richiede
l’acquisto di pecore, comprare pecore
resistenti (classe I - ARR/ARR) o semiresistenti (classe II - ARR/***).
Possibili conseguenze
della selezione genetica
• Selezione di portatori sani
• Comparsa di nuovi ceppi
• Selezione di animali sensibili
all’agente della BSE
• Selezione di animali maggiormente
suscettibili ad altre patologie
• Effetti negativi sulle produzioni
Chi va piano ...
• Dal 01/04/05 il piano è obbligatorio
per gli allevamenti iscritti ai Libri
genealogici e per i greggi ad alto
merito genetico.
• Tutti gli altri allevamenti ovini
possono aderire volontariamente.
Chi va piano ...
• Piani alternativi sulla base della
situazione epidemiologica e delle
frequenze alleliche;
• istituzione di una Commissione di
coordinamento.
Compiti della Commissione
La Commissione deve coordinare le attività:
1. di informazione agli allevatori, e di
formazione dei veterinari ufficiali e
riconosciuti;
2. di identificazione permanente e
tipizzazione genetica nelle aziende
aderenti al piano;
3. di selezione genetica negli allevamenti
aderenti al piano;
Compiti della Commissione
La Commissione deve coordinare le attività:
4. valutare l'andamento del piano e del suo
impatto sulla zootecnia (relaz.annuale);
5. Revisionare il piano e, in base alle
valutazioni di cui al punto precedente,
all’evoluzione della normativa, delle
conoscenze scientifiche sulla malattia e
della situazione epidemiologica, proporre
eventuali modifiche;
Compiti della Commissione
La Commissione deve coordinare le attività:
6. rapportarsi con la commissione nazionale
di coordinamento e con i diversi enti
coinvolti nel piano nazionale;
7. decidere, dietro proposta del servizio
veterinario dell’AUSL competente, se
un’azienda aderente al piano debba
essere esclusa dallo stesso per
inadempienza agli obblighi previsti.
Compiti dell’allevatore
• Allevare e gestire i gruppi di monta
• Identificare (ID permanente) tutti i
riproduttori ovini e caprini di età >6 mesi
• Segnalare alla AUSL i capi con sintomi
sospetti e i morti
• Segnalare alla AUSL le introduzioni
• Introdurre ed utilizzare solamente
montoni di genotipi ammessi dal piano
Compiti dell’allevatore
• Macellare/castrare i riproduttori dichiarati
non idonei nei tempi [30 gg.](indennizzo)
• Pulizia, disinfezione e raccolta delle
placente
• Mantenere aggiornato il registro di stalla
• Aiutare il Servizio Veterinario A.USL nelle
operazioni di verifica del piano
• Eseguire test del DNA aggiuntivi
Compiti della AUSL
• Identificare gli allevamenti aderenti al piano,
raccogliere le domande.
• Effettuare i prelievi per la tipizzazione genetica dei
montoni (veterinario riconosciuto).
• Assegnare le qualifiche sanitarie agli allevamenti
aderenti al piano.
• Eseguire ispezioni semestrali per la verifica dell’
andamento del piano. Controlli a campione annuali.
• Predisporre le pratiche per l’indennizzo dei
riproduttori non idonei macellati
Schema di selezione
Qualifica degli allevamenti
• La AUSL sulla base della situazione
genetica rilevata e sugli esiti delle
ispezioni periodiche assegna una qualifica
“di resistenza” all’allevamento.
Livello resistenza
Qualifica nazionale
Criteri
Dec.2003/100/CE
Tutti i capi ARR/ARR
Livello I
Livello I
Livello II
Livello II
Livello III
Livello IV
Livello V
Livello II
Tutti i montoni ARR/ARR e i restanti
capi ARR/***
Tutti i montoni ARR/ARR
Non previsto
Tutti i montoni ARR/***
Non previsto
Greggi aderenti al piano
Costi del piano
• Il SSN copre le spese relative alle analisi
genetiche effettuate nelle aziende
aderenti al piano.
• Il SSN indennizza (L.218/1988) i
riproduttori (portatori dell’allele VRQ)
delle aziende aderenti al piano macellati ai
sensi del piano nazionale (DM 17/12/04).
Sistema informativo
• Presso il CEA è istituita la BDNSG;
• Presso il CEREV è istituita la BD
regionale:
– allevamenti aderenti (copia allegato 2)
– qualifiche resistenza (elenco al 31 dic.)
– ovini tipizzati (da laboratori)
– ...
Genotipi presenti in Emilia-Rom.
Periodo gen.2004-feb.2005
• Nell’ambito di un progetto di ricerca sono
stati tipizzati geneticamente oltre 1.000
ovini della Regione.
• I soggetti tipizzati appartenevano a 13
razze diverse.
• Sono stati rilevati 17 genotipi diversi,
alcuni dei quali neppure previsti dal piano
nazionale (ARK/***).
Genotipi presenti in Emilia-Rom.
Periodo gen.2004-feb.2005
Frequenze alleliche rilevate per le razze dell’ER
Camp.
Razza
esam
Sarda*
836
Meticci/Non Ind.
32
Berrichonne
24
Bergamasca
43
Appenninica
67
Texel
9
Massese
6
Ile de France
4
Suffolk
52
Lacone
4
Cornella
2
Comisana
3
Totale
1082
ARR
33,0%
37,5%
79,2%
11,6%
25,4%
11,1%
33,3%
87,5%
59,6%
50,0%
25,0%
33,3%
34,1%
ARQ
63,3%
57,8%
18,8%
83,7%
70,1%
0,0%
66,7%
0,0%
24,0%
37,5%
75,0%
66,7%
60,7%
AHQ
3,6%
4,7%
2,1%
1,2%
0,0%
16,7%
0,0%
0,0%
0,0%
12,5%
0,0%
0,0%
3,2%
ARH
0,1%
0,0%
0,0%
3,5%
3,7%
72,2%
0,0%
0,0%
0,0%
0,0%
0,0%
0,0%
1,0%
VRQ
0,1%
0,0%
0,0%
0,0%
0,7%
0,0%
0,0%
12,5%
16,3%
0,0%
0,0%
0,0%
1,0%
Risultati (dati al 4/11/05)
• 61 domande di adesione pervenute;
• 700 ovini di 64 aziende tipizzati
nell’anno corrente.
Frequenze alleliche in Emilia-Romagna nel 2005
ARR
44,6%
ARQ
48,2%
AHQ
3,0%
ARK
1,4%
ARH
1,2%
VRQ
1,6%
Riproduttori classificati in Emilia-Romagna
Classe riproduttore
I
II
III
ARR/ARR ARR/***
24,4%
39,6%
32,9%
Riforma
VRQ/***
3,1%
Punti critici
• La formazione e l’informazione di
allevatori e veterinari;
• La motivazione e la collaborazione degli
allevatori e delle loro Associazioni;
• L’identificazione degli animali;
• Il ruolo del veterinario aziendale.
Conclusioni 1
• La scrapie è una malattia trasmissibile
fortemente influenzata dalla genetica;
• I genotipi che controllano la
suscettibilità e la resistenza alla
malattia sono LA cosa più importante
da sapere sul controllo con la genetica
della scrapie
Conclusioni 2
• Alla tipizzazione genetica non
consegue una diagnosi di scrapie;
• Il successo del piano deriverà dal
numero di adesioni da parte di
allevatori motivati;
• Risultati apprezzabili in tempi mediolunghi (5-7 anni).
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Il piano nazionale e regionale di selezione gentica per la resistenza