גישה גנטית־יישומית לחקר פריון ואובדן עגלים בעדרי בקר לבשר

תורשה מולטיפאקטוריאלית, אזורי בקרה רגולטוריים ומשמעות ניהולית

ד״ר ירון דקל, אושרת נוקד וליאל סנדלר
המעבדה לגנטיקה יישומית, מכון שמיר למחקר [email protected]

מבוא

פריון בעדרי בקר לבשר במרעה מהווה גורם מפתח ליציבות הכלכלית והביולוגית של המערכת. בניגוד לממשקים אינטנסיביים, מערכות מרעה מתאפיינות בחשיפה מתמדת לתנודתיות סביבתית, לרבות עומסי חום, שונות בזמינות מספוא, נוכחות טורפים והיעדר השגחה רציפה סביב ההמלטה. במציאות זו, כל אובדן עגל — בין אם בהפלה מוקדמת, סביב ההמלטה או עד הגמילה — מתורגם ישירות לפגיעה בתפוקת העדר.

לצד גורמים ניהוליים וסביבתיים, הולכת ומתבססת ההבנה כי לפריון ולהישרדות עגלים קיימת תרומה גנטית משמעותית. תרומה זו אינה מתבטאת בדרך כלל בפגם חד־גני, אלא בהשפעה מצטברת של שונות במספר גנים ובאזורים רגולטוריים, אשר באה לידי ביטוי בעיקר בתנאי עקה סביבתית (תורשה מולטיפאקטוריאלית ואפיגנטיקה). מאמר זה מציג גישה גנטית־יישומית לחקר פריון ואובדן עגלים בעדרי בקר לבשר במרעה בישראל, תוך שילוב בין נתוני שדה, אנליזה גנומית ממוקדת ופרשנות ביולוגית בעלת משמעות ניהולית.

פריון כתכונה מולטיפאקטוריאלית

פריון והישרדות עגלים נמנים עם התכונות המורכבות ביותר בגנטיקה של בעלי חיים. תכונות אלו נשלטות על ידי מספר רב של גורמים גנטיים, שכל אחד מהם תורם תרומה קטנה יחסית, והצטברותם יוצרת נטייה ביולוגית שאינה דטרמיניסטית. מודל זה, המוגדר כתורשה מולטיפאקטוריאלית, מוכר היטב גם ברפואה האנושית.

כך, מחלות נפוצות כגון סוכרת מסוג 2, פרקינסון, יתר לחץ דם או מחלות לב אינן נגרמות לרוב ממוטציה יחידה, אלא משילוב של נטייה גנטית פוליגנית (מספר אתרים בגנום), יחד עם גורמי סיכון סביבתיים. אדם בעל פרופיל גנטי מסוים עשוי להישאר בריא בתנאים מיטביים, אך לפתח מחלה כאשר עומס סביבתי חוצה סף מסוים. עיקרון זהה מתקיים גם בבקר: פרות בעלות נטייה גנטית מסוימת עשויות לשמור על פריון תקין בתנאים נוחים, אך להפגין שיעור גבוה יותר של כשלי התעברות, הפלות מוקדמות או אובדן עגלים בתנאי מרעה מאתגרים.

מכאן שהגנטיקה אינה “גורל”, אלא גורם המגדיר רגישות ביולוגית, אשר משמעותה מתעצמת או נחלשת בהתאם לממשק ולסביבה.

אזורי בקרה רגולטוריים: (Promoters) תזמון, עוצמה והקשר לפריון

בשיח הגנטי נהוג לעיתים להתמקד ברצפים מקודדים (אקסונים), אולם עבור תכונות מורכבות כגון פריון, חשיבותם של אזורי בקרה רגולטוריים אינה פחותה ולעיתים אף גדולה יותר. פרומוטור הוא אזור DNA המצוי בסמיכות לגן, אשר אינו מקודד חלבון, אך קובע מתי, היכן ובאיזו עוצמה יבוא הגן לידי ביטוי.

שינויים בפרומוטור אינם משנים את מבנה החלבון עצמו, אלא את רמת הביטוי שלו ואת תזמון הפעילות. בתהליכים רגישים כגון קליטת עובר, התפתחות שליה או הסתגלות לעקה מטבולית, הבדלים קטנים בעוצמת הביטוי או בתזמון עלולים להיות בעלי השפעה ביולוגית משמעותית. לכן, שונות באזורים רגולטוריים מהווה מועמד מרכזי להשפעה על פריון בתנאי מרעה, גם כאשר הרצף המקודד נותר שמור.

תשתית המחקר והגישה האנליטית

המחקר התבסס על שילוב בין נתוני שדה מעדרי בקר לבשר במרעה בישראל לבין ניתוחים גנטיים ממוקדים. דגימות DNA נאספו מפרות, עגלים ולעיתים גם מאירועי אובדן עוברי, ונותחו במעבדה לגנטיקה יישומית במכון שמיר. האנליזה התמקדה בגנים ובאזורים רגולטוריים שנקשרו בספרות לבעיות פריון, הפלות ותמותה עוברית, תוך שימוש בכלים ביואינפורמטיים ובריצופי סנגר של אזורים נבחרים.

יש לציין כי היקף הדגימות בשנת המחקר הראשונה הושפע ממגבלות איסוף בשטח, בין היתר על רקע גיוס כוח אדם חקלאי למילואים, דבר שהגביל את זמינות הדגימות מפרות עם פנוטיפ פריוני מבורר (ביצועי פריון מתועדים). מגבלה זו נלקחה בחשבון בפרשנות התוצאות ומהווה תמריץ להמשך מחקר רב־שנתי.

גנים ומסלולים ביולוגיים שנבחנו

IGF2  ו־ H19 בקרה רגולטורית והתפתחות עוברית

הגנים  IGF2 ו־H19  מעורבים בוויסות גדילה עוברית ובהתפתחות שליה. במחקר הושם דגש על אפיון אזורי הבקרה של גנים אלו בפרה, תוך השוואה לפרומוטורים ההומניים. האנליזה הביואינפורמטית הדגישה את המורכבות של אזורים אלו בגנום הפרה, לרבות ריבוי איי  CpG  (איזורי הבקרה הראשיים של הגן, נפוצים בפרומוטורים), שונות בין הפקדות גנומיות (העלאת רצפי DNA למאגרי מידע ע"י גורמים שונים) וקשיים טכניים בהגברת אזורים עשירי .GC ממצאים אלו מדגישים כי שונות רגולטורית (כלומר כזו שנמצאת באיזורי הבקרה), גם בהיעדר שינוי ברצף המקודד, עשויה לתרום לשונות פריונית.

OAS1  תגובה חיסונית והשפעה עקיפה על פריון

הגן  OAS1 מעורב במסלולי תגובה חיסונית מולדת. במחקר רוצפו אזורים מקודדים (אקסונים 2, 5 ו־6) וכן אזורי בקרה של הגן. לא נמצאו הווריאציות שתוארו בספרות באוכלוסיות אחרות, אולם זוהו וריאנטים חדשים שלא דווחו בעבר. שונות במסלולי תגובה חיסונית עשויה להשפיע על סביבת הרחם ועל האיזון הדלקתי בשלבים קריטיים של קליטת העובר, בעיקר בתנאי עקה סביבתית, ובכך להשפיע בעקיפין על פריון.

ANXA10  שונות אינטרונית ואלמנטים ניידים

בגן ANXA10  לא נמצאה המחיקה שתוארה בספרות כקשורה להפלות, אך זוהתה שונות חדשה מסוג הוספת די־נוקלאוטיד באינטרון 1–2. שונות זו, שנמצאה בתוך אלמנט נייד מסוג LINE (Bov-B)  הופיעה בשכיחות גבוהה יחסית באוכלוסייה הנבדקת. ממצא זה מדגיש את תפקידם האפשרי של אזורים אינטרוניים ואלמנטים ניידים בבקרה גנית ובהשפעה עקיפה על תכונות רבייה, גם ללא שינוי ברצף החלבון.

אובדן עגלים: הקשר בין גנטיקה, סביבה וממשק

בעדרי בקר לבשר במרעה במדינות שונות מדווחים על שיעורי אובדן עגלים סביב ההמלטה בסדרי גודל של כ־5% בממוצע, עם שונות ניכרת בין עדרים. בישראל, תיעוד לאומי אחיד של שיעורי אובדן עגלים בעדרי מרעה עדיין מוגבל, אך נתונים מענף החלב מצביעים על כך שתמותה פרינטלית בשיעור של מספר אחוזים ועד קרוב לעשרה אחוזים אינה חריגה. אף שמדובר במערכות שונות, נתונים אלו מדגישים כי גם שיפור של אחוזים בודדים בלבד בפריון ובהישרדות עשוי להיות בעל משמעות כלכלית ניכרת.

משמעות יישומית: מעבר מניהול תגובתי לניהול מבוסס סיכון

הגישה הגנטית־יישומית המוצעת אינה מבוססת על סמן יחיד או בדיקה נקודתית, אלא על הסתכלות מערכתית:

• זיהוי קווים משפחתיים עם ריבוי אירועי כשל פריוני.
• אפיון שונות גנטית במספר מסלולים ביולוגיים, כולל אזורים רגולטוריים.
• התאמת תוכניות רבייה לצמצום הצטברות של גורמי סיכון גנטיים.
• מיקוד מאמצי ניהול והשגחה בפרטים בעלי פרופיל רגישות גבוה.

גישה זו מאפשרת הפחתת אובדן עגלים גם ללא שינוי מהותי בתנאי המרעה, באמצעות שיפור קבלת ההחלטות.

סיכום

פריון והישרדות עגלים בעדרי בקר לבשר במרעה הם תוצר של אינטראקציה מורכבת בין גנטיקה, סביבה וממשק. הבנת התורשה המולטיפאקטוריאלית, יחד עם אפיון אזורי בקרה רגולטוריים ושונות גנטית מקומית, מספקת צוהר להבנת מנגנוני הסיכון לפריון נמוך ולאובדן עגלים. שילוב גנטיקה יישומית בתהליכי קבלת החלטות תורם לחיזוק חוסן העדר ולשיפור הקיימות של ענף הבקר במרעה בישראל.

רשימת ספרות ניתן לקבל ממחבר המאמר