何千年もの間、犬のブリーダーたちは、近親者の子供にはフィットネスの低下があることを認識し、系統に形質を固定する方法として、意図的に近親者を交配してきました。 しかし、ハプスブルク家のリップに関するこの記事からわかるように、これは必ずしも意図的なものではありませんでした。 100年前、セウォル・ライトは近親交配を測定する方法として近親交配係数（COI）を考案し、この統計は今日でもよく使われている。 便利なことに、Embarkの犬のDNA検査では、すべての犬のCOIを自動的に報告します。その意味を探ってみましょう！
近親交配101
人間と同様に、犬は他の種族と遺伝的に99.8～99.9％似ている傾向にあります。 他の種であっても類似性を示すことがあり、犬と人間は塩基対のレベルで64％類似している。 しかし、遺伝的変異は人生のスパイスであり、0.1〜0.2％のゲノムの違いは無数の変異をコードしている。 その中には、体型、毛色、行動など、私たちが意図的に永続させてきたものもある。 残念ながら、他のあまり好ましくない変異は、健康、寿命、生殖成功に潜在的に有害な影響を与えます。
有害な突然変異には、劣性、優性、および加法の3つの主な種類があります。 これらの有害な優性突然変異や加法性突然変異は、大規模な近交系集団ではすぐに淘汰される。 これは、これらの変異を持つ個体の体力が低下するためである。 一方、劣性突然変異は違います。 有害な劣性突然変異は、遺伝子を「壊す」かもしれない。 もし、その個体がもう片方の親からその遺伝子の有効なコピーを持っていれば、これはほとんど影響を及ぼさない。 しかし、壊れたコピーを2つ受け継ぐと、悲惨な結果になることがあります。 近親交配された個体が壊れたコピーを2つ受け継ぐことはほとんどない。 したがって、自然淘汰や育種家は、突然変異の遺伝子検査がない限り、このような個体に対して効果的な淘汰を行うことができない。 たとえば、ある突然変異が外来種の集団に1％の頻度で存在するとすると、どの犬もその突然変異のコピーを2つ受け継ぐ確率は0.01％で、明らかに非常に小さい確率です。
近親交配の問題
このように、すべての犬の集団、純血種の犬の文脈では、すべての犬種には、創設者に存在した、あるいはその後、犬の集団で自然発生したまれな劣性突然変異がたくさん存在することになるのです。 これらのまれな突然変異は、外来種の個体にとってはほとんど問題にならない。しかし、近縁の両親の交配から生まれた近親種の個体にとっては、本当に問題になりうる。 母親は自分のゲノムの50%をそれぞれの子供に伝えるので、母親が持つまれな（頻度9190%未満）劣性突然変異は、50%の確率で息子に伝わります。 したがって、母子の交配から生まれた子供は、25％の確率で息子に受け継がれた突然変異の悪いコピーを2つ受け継ぐことになる。 これは、外来種の犬と比べると、100倍以上のリスクです！
犬の近親交配は、実際に結果をもたらします。 Boyko研究室の研究によると、近親交配が10%増えると、成犬のサイズが6%減少し（成長不良）、寿命が6～10か月短くなることが分かっています。 また、子ガメのサイズや繁殖力も低下する可能性があります。 これらのリスクは、古典的な近親交配と、すべての個体がそれほど遠くない親戚である小規模な集団におけるドリフトの両方から発生します。 これらのリスクを評価するには、突然変異が同一の祖先から受け継がれる可能性を正確に定量化することが重要である。 (1)血統を使う、(2)小さな多型マーカーのセットを試す、(3)ゲノム全体のマーカーパネルをテストする。 簡単に調べるには？
血統に基づくCOI
血統に含まれる個体の血縁度をもとに推定する。 25%は母子または全兄弟の交配による値、12.5%は祖父母-孫または半兄弟の交配による値、6.25%は最初のいとこの交配による値である。 これらの値は蓄積される。 論理的には、すべての個体のCOIは0%（完全な外来種）から100%（完全な近親種）の間にある。 したがって、3世代にわたる同胞交配の結果、COIは50%になる。
理想的には、血統はその品種の創設までさかのぼり完全である。 しかし、実際にはほとんどの血統は5〜10世代程度しかさかのぼれない。 ほとんどのCOI計算機は、血統の元の祖先が無関係であることを前提としています。 従って、5世代前の血統から算出されるCOIは、10世代前の血統から算出されるCOIよりはるかに低くなる可能性がある。 これは、もし品種改良の祖先までの完全な血統がわかっていれば、本当のCOIよりはるかに低い可能性がある。 このため、「良い」COIとは何なのか、答えは一つではなく、血統がどれだけ完全であるかによります。 さらに、分離の原理から、ある血統から予想されるCOIが同じであっても、近親交配の度合いが大きく異なる場合があります。
マーカーに基づく近親交配
これらの推定では、近親交配を推定するために数十から数百の広く配置されたマーカーを使用する。 各マーカーはヘテロ接合であったりホモ接合であったりする(状態によって同一)。 パネルの全体的な遺伝子座ヘテロ接合度(HL)は一般に近親交配と相関がある。 しかし、HLの絶対値は、選択されたマーカーに依存します。 まれなマーカーがホモ接合であることは、共通のマーカーがホモ接合であることよりも近親交配（子孫による同一性）の強い証拠となるので、内部関連性（IR）のような統計量を計算するのに、異なる重み付けが用いられることがあります。 これは-1から1まで様々である。 とはいえ、ゲノムの大部分はどのマーカーにも連結されていない。 そのため、推定量ではほとんどの近親交配路を検出することができない。 その結果、COIが似ている（差が5～10％未満）個体を区別するためには、マーカーを用いた推定は不向きとなる。
ゲノムワイドCOI
この推定は近親交配の測定におけるゴールドスタンダードといえる。 そのためには、少なくとも数万個のマーカーがゲノム上に散在している必要がある。 これがEmbarkで行っていることです。 この分解能があれば、実際の近親交配路をホモ接合型マーカーのトラックとして直接観察することができる。 あるサイズ以上の近親交配区では、ほとんどの場合、近親交配による同一性を示すので、近親交配係数（ゲノムのうち近親交配による同一性の割合）を簡単に算出することができる。 Embarkでは、1センチモルガンと呼ばれる約100万塩基対を各トラックの最小サイズとして使用しています。 これは、犬種の起源まで遡った近親交配に興味があるからです。ほとんどの家庭用犬種では、これは通常50～100世代前であることを思い出してください。 血統書を必要としない。 また、マーカー頻度にも依存しないし、稀少マーカーや共通マーカーを補正するための複雑な統計も必要ない。 そして最後に、使用するマーカーや研究対象集団の特定に依存しないので、研究間で直接比較することができます。 下図の2つの状況を考えてみましょう。 2つの血統は同じ血統計算COI（挿入図）を持っているが、ゲノムワイド計算では2つの劇的に異なるCOIを与えている。
下図に見られるように、近親交配路はゲノムワイドデータを使って明白である。 血統に基づく推定やマーカーに基づく推定では、このような近親交配路を見逃すことが多い。 ある個体をその犬種のCOI分布と比較することで、その犬がその犬種の予想よりも近親交配が多いか少ないかを知ることができます。 また、近親交配路を視覚化して、ゲノムのどこに位置するかを見ることができる。
近親交配路を正確に決定することは、ホモ接合性マッピングによって劣性疾患の突然変異を同定するために極めて重要である。 また、品種内および品種間の近親交配のリスクをより正確に理解するためでもある。 ほとんどの純血種の犬ではある程度の近親交配は避けられず、近親交配のリスクだけを考慮して交配相手を選ぶべきではありませんが、集団内の近親交配の負荷を軽減することは価値ある目標です。 次回のブログでは、Embarkがどのようにブリーダーが交配候補ペアを評価するのに役立つかをご紹介します。 また、これが繁殖集団の長期的な健全性にどのように貢献するかについても説明します。
あなたの犬のCOIを調べるには、Embarkの犬のDNA検査を受けて、重要な品種および健康情報を学んでください。 執筆は、Embarkの最高科学責任者であるAdam Boyko博士と研究員であるAaron Sams博士が担当しています
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