Лаборатория геномных и пост-геномных технологий в животноводстве

1. Мегагрант Минобрнауки РФ «Разработка эффективных инструментов для развития животноводства с использованием генетических технологий и анализа больших данных» (№ 075-15-2025-014 (№ 075-15-2024-666), 2024-2028 гг.).

Цель проекта:

1. Исследование генома и транскриптома племенных свиней пород ландрас, йоркшир и дюрок для идентификации новых генетических маркеров хозяйственно-ценных признаков животных и разработки эффективных постгеномных подходов направленной селекции, генетической паспортизации и получения линий с новыми характеристиками.
2. Создание в Республике Башкортостан научной школы по геномным и пост-геномным исследованиям в области животноводства

Задачи проекта:

– Создание биобанка ДНК и РНК тканей племенных животных с целевыми признаками.

– Поиск информативных биомаркеров, ассоциированных с устойчивостью и подверженностью экономически значимым заболеваниям и хозяйственно-ценными признакам, с использованием методов GWAS, секвенирования генома и транскриптома.

– Выявление генов, задействованных в формировании хозяйственно-ценных признаков животных, с использованием комбинированных полногеномных и транскриптомных исследований.

– Разработка подходов к усовершенствованию хозяйственных признаков животных с применением методов генной инженерии и геномного редактирования.

– Разработка комплементарных классической геномной селекции подходов отбора животных по пост-геномным данным, включая биохимические, протеомные и транскриптомные маркеры и аллели, напрямую связанные с контролем генетической экспрессии.

– Развитие новой цифровой платформы SwineTSS_Russia, представляющей собой совокупность мультиомиксных данных: генетических цифровых атласов экспрессии генов, аллель-специфичной экспрессии и активности регуляторных элементов генома, связанных с полезными признаками свиней.

– Ретроспективный анализ баз метаданных по фенотипам и другим характеристикам свиней для выделения и последующего геномного и постгеномного анализа наиболее контрастных по признакам животных для выделения генетических основ фенотипических проявлений.

– Подготовка образовательных программ и проведение стажировок для обучения молодых специалистов современным методам направленной селекции, транскриптомного анализа и геномного редактирования.

Планируемые результаты:

В результате реализации данного проекта будет собрана коллекция ДНК и тканеспецифичной РНК свиней пород Ландрас, Йоркшир и Дюрок (DanBred) с изучаемыми признаками, на основе анализа которой будут разработаны генетические технологии, позволяющие повысить эффективность животноводства в Республике Башкортостан и Российской Федерации:

– способы отбора животных по изучаемым признакам (отсутствие заболеваний, высокая мясная продуктивность и др.) для проведения геномной селекции;

– способы определения экономически значимых заболеваний и особенностей животных, таких как хромота и склонность к каннибализму, и предрасположенности к ним;

– технологии генетического усовершенствования животных для придания им новых признаков;

– системно пополняемые цифровые генетические ресурсы, отражающие мультиомиксные данные свиней с различными контрастными фенотипами.

2. Мегагрант Минобрнауки России в рамках реализации Федеральной научно-технической программы развития генетических технологий на 2019–2030 годы «Постгеномные технологии для птицеводства» (№ 25-075-60608-1-0073-000129, 2025-2027 гг.).

Цели проекта:

– Исследование генома, транскриптома и метагенома кур для идентификации новых молекулярных маркеров с высоким потенциалом использования для улучшения хозяйственно ценных признаков.

– Исследование молекулярных механизмов эмбриональной спячки куриных эмбрионов и искусственной линьки кур.

– Разработка подходов к усовершенствованию хозяйственно полезных признаков птиц с применением генетических технологий, в том числе мультиомиксного анализа и анализа больших геномных данных.

– Разработка комплексного подхода для характеристики и системного анализа стад кур для эффективной организации селекционно-генетических программ на территории Российской Федерации, в том числе создания новых кроссов.

– Разработка баз данных информативных биомаркеров эффективных хозяйственно ценных признаков кур и программных продуктов для исследований in silico.

Задачи проекта:

– Создание биобанка ДНК и РНК тканей кур с различными фенотипическими признаками.

– Анализ баз метаданных по фенотипам и хозяйственно-полезным признакам кур для выделения и последующего геномного и постгеномного анализа наиболее контрастных по признакам птиц.

– Секвенирование, de-novo сборка и аннотация геномов пород кур, которые будут использованы для создания российского яичного кросса. Геномный и транскриптомный анализ кур с контрастными фенотипическими признаками. Поиск информативных биомаркеров, ассоциированных с хозяйственно-полезными признаками кур на основе секвенирования генома и транскриптома.

– Выявление новых генов, задействованных в формировании хозяйственно-полезных признаков кур, с использованием комбинированных полногеномных и транскриптомных исследований. Идентификация регуляторных механизмов, связанных с искусственной линькой кур. Транскриптомные исследования эмбриональной спячки куриных эмбрионов и механизмов дозовой компенсации в курах.

– Анализ метагеномного сообщества кур, как одного из факторов влияющего на продуктивное яичное производство.

Планируемые результаты:

– Будет создан биобанк ДНК и РНК кур с различными фенотипическими признаками, предоставляемых индустриальным партнером, а также проведено исследование их генома, транскриптома и метагенома для идентификации новых молекулярных маркеров, влияющих на продуктивное яичное производство.

– Будут разработаны методы быстрой валидации предполагаемой роли выявленных генов-мишеней с использованием генной-инженерии и геномного редактирования, а также люциферазного репортерного анализа, что закончится созданием новых линий фибробластов кур.

– Будет проведена оптимизация и адаптация подходов GWAS-анализа с учетом актуальных задач индустриального партнера.

– Будут созданы платформенные решения и селекционно-генетические программы (в том числе и программное обеспечение) для усовершенствования хозяйственно полезных признаков птиц с применением генетических технологий и создания новых линий кроссов сельскохозяйственных птиц (кур).

– Будут разработаны новые и экономически эффективные способы высокопроизводительного геномного анализа сельскохозяйственных птиц (кур).

Результаты за 2025 г.

В 2025 году для выполнения работ по проекту создана научная группа «Интеллектуальная геномика» в составе лаборатории геномных и пост-геномных технологий в животноводстве ИБГ УФИЦ РАН. Проведена оценка современного состояния и систематический анализ   направлений геномных и постгеномных исследований кур и актуальных проблем в области птицеводства; анализ метаданных по фенотипам и хозяйственно-полезным признакам кур (яйценоскости, мясной продуктивности) для выделения и последующего анализа контрастных по признакам птиц. Проведен подбор кур для исследования с охарактеризованными фенотипическими данными и забор у них биологического материала, а также забор образцов материала для анализа метагенома кур на предприятиях «ГК Таврос».  Положено начало формированию первой версии банка биологических материалов –  ДНК и РНК из 11 типов тканей кур с различными фенотипами племенных пород Декалб Уайт, Хайсекс Браун и Бэбкок Уайт для проведения транскриптомых, геномных и метагеномных исследований. У этих пород кур проведено полногеномное секвенирование, выполнена сборка и аннотация их геномов. Выделены ключевые  локусы генома, связанные с продуктивными признаками у кур. Для валидации функций генов-кандидатов разработан протокол получения генно-инженерных векторов, в том числе для их нокаута, сверхэкспрессии и исследования механизмов их регуляции с помощью двойного люциферазного анализа. С целью всестороннего понимания функциональных возможностей микробиома кишечника, прогнозирования возможных метаболических путей и разработки новых стратегий улучшения здоровья и производительности птицы проведено секвенирование и получены данные метабаркодинга образцов кишечника разных пород кур и оценена возможность использования протоколов метабаркодинга для масштабных исследований.

В рамках реализации проекта в 2025 г. проведен ряд мероприятий, направленных на развитие кадрового потенциала: разработана и реализована образовательная программа ДПО «Методы биоинформатики в геномике и транскриптомике», проведены Всероссийская школа молодых учёных с международным участием «Геномные и постгеномные технологии в животноводстве», а также образовательные мероприятия для школьников и студентов. Члены коллектива проекта прошли курсы подготовки, профессиональной переподготовки и повышения квалификации, стажировки в ведущем научно-исследовательском институте РФ.

Опубликованные в 2025 г. статьи

1. Gilyazova, I.; Korytina, G.; Kochetova, O.; Savelieva, O.; Mikhaylova, E.; Vershinina, Z.; Chumakova, A.; Markelov, V.; Abdeeva, G.; Karunas, A.; Khusnutdinova E. and Gusev O. Advances in Genomics and Postgenomics in Poultry Science: Current Achievements and Future Directions. Int. J. Mol. Sci. 2025, 26, 8285. https://doi.org/10.3390/ijms26178285 WOS Q1
2. Kochetova, O.; Korytina, G.; Timasheva, Y.; Gilyazova, I.; Akhmetshin A.; Abdeeva, G.; Karunas, A. Khusnutdinova E. and Gusev O. Genomic Insights into Abdominal and Intramuscular Fat Deposition in Chickens and Their Implications for Productivity Traits: A Systematic Review. Animals. 2026 Volume 16, Issue 2, 260. https://doi.org/10.3390/ani16020260 WOS Q1
3. Zamuner FT, Chan SS, Kessler MD, Vorontsov IE, Loginov A, Erbe R, Imada E, Xie DX, Guo T, Fertig EJ, Kulakovskiy IV, Danilova L, Favorov AV, Gaykalova DA. Epigenetic profiling reveals key super-enhancer networks driving oncogenesis in HPV-positive HNSCC. iScience. 2025 Oct 30;28(11):113911. doi: 10.1016/j.isci.2025.113911. PMID: 41323280; PMCID: PMC1266448. WOS Q1

Индустриальные партнеры:

ГК «Таврос» https://tavros.ru/

ООО «ЛИФТ Центр» (LIFT – Life Improvement by Future Technologies).