Специалисты разработали инновационный подход для анализа гомозиготных участков ДНК, объединив методы визуализации генома и сверточные нейросети. Технология выявляет скрытые паттерны наследственности, недоступные классическим статистическим методам. Система продемонстрировала 100% точность в определении пород свиней (крупная белая и дюрок), а также высокую эффективность в прогнозировании дефектов конечностей. Решение открывает новые возможности для животноводства и медицины, включая профилактику генетических заболеваний. Исследование поддержано грантами Российского научного фонда.
Прорыв в геномной визуализации
Уникальные геномы сельскохозяйственных животных содержат протяженные гомозиготные участки — «генетические следы» эволюции и селекции. Эти зоны связаны с ключевыми признаками: от продуктивности до устойчивости к болезням. Традиционные методы, фокусирующиеся на длине и количестве таких участков, игнорируют их пространственное распределение, что снижает точность прогнозов.
Синтез технологий для будущего агропрома
Команда Донского государственного аграрного университета и ВНИИ племенного дела под руководством Марии Колосовой и Тимофея Романца интегрировала геномный анализ с алгоритмами глубокого обучения. Использование платформы PLINK и нейросетей позволило создать инструмент для детекции сложных генетических паттернов, что ускорит выведение здоровых высокопродуктивных животных.
Результаты и перспективы
В эксперименте участвовали 568 свиней крупной белой породы и 600 особей дюрок. Нейросеть не только безошибочно классифицировала породы, но и выявила маркеры, связанные с патологиями конечностей. Ученые уверены: внедрение технологии повысит рентабельность животноводства, а в перспективе — улучшит диагностику наследственных заболеваний у человека.
Прорыв в генетической диагностике: как нейросети раскрывают секреты ДНК
На старте исследования с помощью программы PLINK ученые обнаружили участки гомозиготности в геномах животных. Эти регионы распределили по размеру: от компактных (менее 2 млн пар нуклеотидов) до масштабных (свыше 16 млн). Каждый сегмент превратили в яркую цветную полосу на хромосомной карте, создав уникальные «генетические паспорта» для каждого подопытного.
Искусственный интеллект как ключ к породным тайнам
Следующий шаг — обучение сверточной нейросети анализировать узоры на картах гомозиготности. Результат превзошел ожидания: 100% точность в определении породы! Это доказывает: в структуре ДНК скрыты уникальные «коды», характерные для каждой породы свиней.
От генов к здоровью: предсказание аномалий с высокой точностью
Технология блестяще проявила себя в прогнозировании дефектов конечностей у крупных белых свиней — 78,6% успешных прогнозов. Хотя показатель ниже породной классификации, это настоящий прорыв для сложных признаков, зависящих от десятков факторов. Метод открывает путь к ранней диагностике наследственных заболеваний!
Карты значимости: навигатор по геному будущего
С помощью инновационных карт значимости ученые выдели ключевые участки ДНК, влияющие на породные характеристики. Этот подход не только улучшил точность модели, но и помог понять биологические механизмы, стоящие за уникальными признаками животных.
«Наша разработка — это мост в эру персонализированной генетики. Теперь мы можем визуализировать предрасположенность к важным признакам — от продуктивности до здоровья потомства. Уже в этом году планируем адаптировать метод для КРС и овец», — делится планами Мария Колосова, руководитель проекта, кандидат наук и ведущий исследователь Донского ГАУ. Ее команда уверена: такие технологии совершат революцию не только в животноводстве, но и в медицине будущего.
Инновационный подход в генетике: новые горизонты для селекции
Картирование гомозиготных участков у свиней породы дюрок открывает уникальные возможности для анализа генетических особенностей. Этот метод не только помогает оценивать разнообразие генома, но и эффективно управлять инбридингом, что делает программы селекции более продуманными и результативными.лагодаря этому повышается точность отбора перспективных особей и ускоряется создание сильных, жизнестойких линий с высокой продуктивностью. Уже сегодня разработка активно внедряется в ведущих селекционных центрах, где проходит этап практической проверки.
Перспективы для сельского хозяйства
«Современные технологии анализа генома позволяют выводить селекцию на принципиально новый уровень. Использование карт гомозиготности — это шаг к устойчивому развитию животноводства, где каждый этап работы становится более прозрачным и контролируемым», — отмечает Тимофей Романец, кандидат сельскохозяйственных наук, ведущий специалист лаборатории молекулярно-генетической экспертизы Донского государственного аграрного университета. Ученый подчеркивает, что внедрение таких решений способствует не только улучшению качества поголовья, но и долгосрочному успеху аграрной отрасли.
Исследователи уверены: сочетание передовых генетических инструментов и современных селекционных программ создает основу для прорыва в разведении сельскохозяйственных животных. Это направление обещает стать драйвером роста продуктивности и экологической стабильности фермерских хозяйств в ближайшие годы.
Источник: scientificrussia.ru
