Alles wat je moet weten over de inteeltcoëfficient (COI) en heterozygositeit
COI, inteeltcoëfficient, wat is dat?
De inteeltcoëfficient is een waarde die aangeeft hoeveel van het DNA van een hond identiek is door de verwantschap van de ouders. Hoe hoger het getal, des te meer dezelfde genen de hond van beide ouders heeft geërfd. Dit kan het risico op erfelijke ziekten of gezondheidsproblemen verhogen. De inteeltcoëfficient wordt ook wel coëfficiënt of inbreeding, COI, F, of inteeltpercentage genoemd.
Hoe wordt de inteeltcoëfficient berekend?
De inteeltcoëfficent (hierna ook COI genoemd) wordt berekend met de gegevens waar toegang tot is, bijvoorbeeld stamboomgegevens of een selectie van DNA-markers. Daardoor kan de uitkomst verschillen, maar elke methode heeft hetzelfde doel; een zo goed mogelijke inschatting geven hoeveel van het DNA van een dier identiek is door familiebanden. Het gaat hierbij altijd om een schatting en nooit om de exacte waarden. Dit komt omdat het praktisch niet mogelijk is om het complete erfelijke materiaal van een hond tot op het allerlaatste detail mee te nemen in deze berekeningen.
De traditionele manier is de inteeltcoëfficient op basis van de stamboom. Hier wordt gekeken naar de gemeenschappelijke voorouders in een x-aantal generaties en wordt de inteeltcoëfficient berekend met behulp van een formule. Hierbij hebben alle pups uit één nest dezelfde inteeltcoëfficient. Bij deze methode is ook het aantal generaties dat is meegenomen in de berekening van invloed op de inteeltcoëfficiënt. Hierbij zien we vaak dat de COI-waarde (dus de inteelt) toeneemt, naarmate er meer generaties in de berekening worden meegenomen.
Tegenwoordig wordt er steeds vaker gebruikgemaakt van de inteeltcoëfficient op basis van DNA. Hierbij wordt aan de hand van tienduizenden DNA-markers (specifieke plekken in het DNA, ook wel SNP-markers genoemd) op individueel niveau berekend wat de inteeltcoëfficient van een hond is. Hiervoor gebruikt CombiBreed een wetenschappelijke methode die we ook wel de ‘COI op basis van fROH’ noemen. Het grote voordeel van deze methode is dat je per dier, dus op individueel niveau, het inteeltpercentage weet en daardoor onderscheid kunt maken tussen de nestgenoten. Niet elke pup erft immers dezelfde genen van vader en moeder. Zie figuur 1 voor een voorbeeld van het verschil tussen de COI op basis van stamboom en op basis van DNA.
Figuur 1: Schematische weergave van de COI berekend op basis van stamboom en op basis van DNA. De gebruikte waarden zijn fictief. Bij een COI op basis van stamboom krijgen alle pups uit hetzelfde nest dezelfde COI. Bij een COI op basis van DNA zijn de waarden per pup verschillend omdat DNA ‘willekeurig’ wordt overgedragen van ouder op nakomeling en het DNA dus per dier verschilt.
Verschil tussen laboratoria
Diverse laboratoria bieden een inteeltcoëfficient op basis van DNA aan. Helaas is er geen internationale standaard voor het berekenen van de inteeltcoëfficient op basis van DNA. Alhoewel laboratoria over het algemeen de COI op dezelfde manier berekenen, kunnen de uitslagen door het ontbreken van deze internationale standaard verschillen. Als je dezelfde hond door verschillende laboratoria laat testen, is het zeer waarschijnlijk dat de laboratoria een verschillende COI-waarde berekenen voor dezelfde hond. Dit komt doordat de onderzochte DNA-markers en de gebruikte criteria tussen de laboratoria kunnen verschillen.
Bij de gemiddelde COI van een ras speelt ook nog mee welke dieren een laboratorium test. Als een laboratorium bijvoorbeeld met name honden uit de Verenigde Staten test, dan kan dat in andere waarden resulteren dan wanneer hetzelfde laboratorium vooral honden uit Europa test. Hoe groot deze verschillen zijn wisselt per ras.
Daarom is het belangrijk COI-uitslagen van honden alleen met elkaar te vergelijken wanneer ze uit hetzelfde laboratorium komen, dat bovendien bij voorkeur honden test afkomstig uit dezelfde populatie als jouw hond. In Nederland is dit in ieder geval het geval bij de inteeltcoëfficient zoals CombiBreed (VHLGenetics) die berekent, omdat dit laboratorium voor de Raad van Beheer van alle Nederlandse rashonden een DNA-test voor ouderschapscontrole analyseert en dus ook alle honden met een Nederlandse stamboom in haar database heeft.
Figuur 2: Illustratie van twee COI-grafieken van hetzelfde ras van Lab A (donkerblauw) en Lab B (oranje). De rasgrafieken zijn verschillend tussen Lab A en Lab B, dit komt door een verschil in gebruikte markers, criteria en database (populatie). Als een hond een COI van 0.21 heeft (groene lijn), dan is dit bij Lab A hoger dan het rasgemiddelde en bij Lab B lager dan het rasgemiddelde. Alleen als je weet welk lab deze COI heeft berekend weet je de COI van de hond ten opzichte van de populatie.
Hoe interpreteer ik de inteeltcoëfficient op basis van DNA?
CombiBreed geeft op haar uitslagen de inteeltcoëfficient weer in een grafiek (zie figuur 3). Hierbij is de rode lijn (met het cijfer) het inteeltpercentage van de geteste hond. De lichtblauwe lijn is de inteeltgrafiek van alle rashonden in de database, ongeacht het ras. Een COI moet echter altijd in relatie tot andere honden binnen het ras worden beoordeeld. Dit is de donkerblauwe lijn in de grafiek. Een relatief lage inteeltcoëfficient ten opzichte van het gemiddelde van het ras is gunstig, want dit betekent dat er in verhouding met het rasgemiddelde minder inteelt in de hond aanwezig is.
Soms zien we hoge inteeltpercentages ten opzichte van de lichtblauwe lijn in de grafiek (alle rashonden). Dit hoeft niet zorgelijk te zijn. Vaak betekent dit dat het onderzochte ras relatief veel inteelt heeft in vergelijking met de gemiddelde rashond in de database. Daarom is het belangrijk om ook altijd naar de donkerblauwe lijn van het ras te kijken. Hieruit kan blijken dat de COI van een hond hoger dan gemiddeld is, afgaande op de lichtblauwe, algemene lijn, maar lager dan gemiddeld is op basis van de donkerblauwe lijn van het ras. Deze hond kan dan (op basis van zijn COI) een aanwinst zijn voor het ras, terwijl je op basis van de lichtblauwe lijn wellicht anders zou denken.
Figuur 3: Voorbeeld van een COI-grafiek zoals gerapporteerd door CombiBreed. Met hierin de COI-waarde van de geteste hond (rode lijn), de grafiek voor het ras (donkerblauw, your breed) en de grafiek voor alle rashonden (lichtblauw, all breeds).
Wat is heterozygositeit?
Naast de COI berekent CombiBreed ook de heterozygositeit, ookwel genetische diversiteit (genetic diversity) genoemd. Elke hond erft 50% van het DNA van de vader en 50% van het DNA van de moeder. Als op één DNA-marker het DNA van de vader en moeder hetzelfde is, is die marker homozygoot. Als op één DNA-marker het DNA van de vader en moeder verschilt, is die marker heterozygoot. De heterozygositeit is het percentage DNA-markers dat heterozygoot is. In figuur 4 zie je dit vereenvoudigd weergegeven. In figuur 5 zie je een voorbeeld hoe Combibreed dit in haar rapporten voor het geteste dier weergeeft ten opzichte van alle rashonden en ten opzichte van het ras.
Figuur 4: Vereenvoudigde weergave van de heterozygositeit. Zeven van de tien DNA-markers zijn bij moeder anders dan bij vader, deze markers zijn heterozygoot. De heterozygositeit is hierdoor 7 uit 10, dus 70%.
Figuur 5: Voorbeeld van een heterozygositeit-grafiek zoals gerapporteerd door CombiBreed. Met hierin de heterozygositeit-waarde van de geteste hond (rode lijn), de grafiek voor het ras (donkerblauw, your breed) en de grafiek voor alle rashonden (lichtblauw, all breeds).
De heterozygositeit hangt nauw samen met de COI. Bij honden met een hoge COI komt een lage heterozygositeit vaak voor omdat bij dieren met een hoge COI de kans groter is dat de genen afkomstig van vader en moeder gedeeltelijk hetzelfde zijn. Hierdoor is er minder genetische variatie, wat leidt tot een lagere heterozygositeit. Een lager dan gebruikelijke heterozygositeit is een direct gevolg van een hoger dan gebruikelijke COI. Ook hierbij geldt dat het belangrijk is om de hond te vergelijken met het gemiddelde van het ras en niet alleen met het gemiddelde van alle rassen.
Andere veel gestelde vragen over COI en heterozygositeit (FAQ)
Waarom is het inteeltpercentage (COI) bij ZooEasy anders dan bij CombiBreed?
De COI bij CombiBreed is de COI bepaald op basis van DNA. De COI van ZooEasy wordt berekend op basis van de stambomen. Omdat beide COI’s gebaseerd zijn op een andere methode, zijn deze onderling niet te vergelijken.
Kan de paring van twee dieren met een lage COI toch resulteren in een nest met een hoge COI?
Ja, dat kan. Als twee dieren een gunstige, lage COI hebben, maar ook aan elkaar verwant zijn, dan krijgen hun gezamenlijke nakomelingen weer een hoge(re) COI. Een (extreem) voorbeeld hiervan is als je broer en zus met allebei een lage COI met elkaar kruist, in dat geval is de kans groot dat de COI van de nakomelingen hoog is.
Kan de COI van een dier in de loop van de tijd veranderen?
Nee, het DNA van een dier is al voor de geboorte gevormd en blijft het hele leven gelijk. De uitslagen van DNA-testen en COI van een dier veranderen dus niet in de loop van het leven. De gemiddelde COI van het ras kan over meerdere generaties wél verschuiven als de inteelt van het ras toe- of afneemt.
Is het aantal honden in een database van invloed op de COI?
Er is geen minimumaantal dieren nodig voor de berekening van een betrouwbare COI. Ook als er van het ras van jouw hond niet voldoende honden in de database van CombiBreed/VHLGenetics staan, is de COI van jouw hond te berekenen. Alleen ontbreekt dan wel een grafiek van het rasgemiddelde van jouw ras. In dit geval dien je de COI van jouw hond dus te vergelijken met de grafiek van alle rashonden (de ‘all breeds’ lijn in de grafiek). Als het minimumaantal dieren in de database is bereikt zal de grafiek van het rasgemiddelde op de uitslag verschijnen.
Hoe meer honden in de database, hoe betrouwbaarder de COI?
We hebben uitgebreid onderzoek gedaan naar hoeveel honden van een ras in de database nodig zijn voor een betrouwbare berekening van de gemiddelde COI van het betreffende ras. Voor de grafiek van het ras gebruiken we minimaal 25 dieren en houden we geen maximumaantal dieren aan. Voor de ‘all breeds’ grafiek gebruiken we een mix van alle bekende rassen met hierin maximaal 100 dieren per ras, waarbij een representatieve afspiegeling van het ras wordt gebruikt als er meer dan 100 dieren van het ras bekend zijn in onze systemen. De uitkomst van de COI wordt niet betrouwbaarder als er meer dieren aan deze ‘all breeds’ database worden toegevoegd. Voor het berekenen van de individuele COI van één hond is er géén minimum aantal dieren nodig.
Hoe kan het dat er grote verschillen zijn tussen percentages van verschillende laboratoria?
Verschillen in COI-waardes tussen laboratoria ontstaan door het gebruik van andere markers en criteria. Verschillen in (ras)grafieken ontstaan ook doordat er andere populaties in de database zitten. Er kan genetisch verschil zijn tussen één ras in verschillende regio’s in de wereld. Hoe groot dit verschil is, wisselt per ras. Bij rassen waarbij relatief weinig dieren vanuit anderen landen worden ingekruist ligt dit verschil meestal hoger (er ontstaan dan op zichzelf staande populaties), dan bij rassen waarbij er veel verkeer van dieren (of sperma) is tussen landen en werelddelen. Ter vergelijking: De gemiddelde Nederlandse man is 184cm lang, een Nederlandse man van 180cm is dus relatief klein en zal aan de linkerkant van de grafiek staan. De gemiddelde lengte van een Amerikaanse man is 175cm, dezelfde Nederlandse man van 180cm is in Amerika dus relatief groot en staat aan de rechterkant van de grafiek. In vergelijking met het wereldgemiddelde van 172cm staat hij zelfs nog verder aan de rechterkant van de grafiek. Omdat de populaties honden uit verschillende landen vaak in meer of mindere mate verschillen, ontstaan er op deze manier ook verschillen in de COI-grafieken.
Hoeveel SNP’s (DNA-markers) test CombiBreed voor het berekenen van de COI en is dat voldoende voor een betrouwbare waarde?
CombiBreed gebruikt 35.000 SNP’s voor haar COI-berekeningen. Het is echter niet alleen het aantal SNP’s dat belangrijk is. De verdeling van de SNP’s over het hondengenoom en de variatie van de gekozen SNP’s is van grote invloed op de betrouwbaarheid van de berekende COI. CombiBreed heeft de 35.000 SNP’s zorgvuldig geselecteerd op variatie en een goede verdeling over het genoom. Hierdoor is het SNP-panel van CombiBreed zeer geschikt om een betrouwbare COI te berekenen.
Waarom staat er een datum bij de grafiek en wat betekent dit?
Rechtsboven in de afbeelding van de grafieken staat ‘Dataset: datum’, dit geeft aan welke dataset er is gebruikt voor het maken van de COI-grafiek. Elk halfjaar wordt de database voor de COI-grafieken ververst. Zo heb je altijd een goede vergelijking van jouw hond met de grafiek van zijn/haar ras en van ‘alle rashonden’ die rond dezelfde tijd getest zijn. Dit is belangrijk omdat de rasspecifieke en de ‘all breeds’ grafieken over verschillende generaties kunnen veranderen door keuzes die gemaakt worden op het gebied van fokbeleid. De COI van jouw hond verandert door deze aanpassingen niet, hoe je hond scoort ten opzichte van de andere honden kan wel veranderen.
Kan ik bij CombiBreed ook de verwachte COI van een nest berekenen?
VHLGenetics is een methode (algoritme) aan het ontwikkelen dat de verwachte inteeltcoëfficiënt (COI) van een nest berekent op basis van het DNA van de ouderdieren. In plaats van de stamboom gebruiken we daarvoor de genetische gegevens van de ouderdieren. Het algoritme berekent niet alleen de verwachte gemiddelde COI van de puppy’s in een nest, maar ook de verwachte onder- en bovengrens. Niet elke pup erft namelijk dezelfde genetische combinatie van de ouders, dus varieert de COI tussen de pups uit één nest. Een belangrijk voordeel van deze aanpak is dat het verrassingen kan voorkomen. Zo kunnen een reu en teef elk een lage individuele COI hebben, maar (ongemerkt) toch op DNA-niveau veel op elkaar lijken. In zo’n geval kunnen hun nakomelingen alsnog een hoge COI hebben, omdat beide ouderdieren identieke stukken DNA door kunnen gegeven en de inteelt daardoor toeneemt. Een goed voorbeeld hiervan is een broer en zus met beide een lage COI. Als deze dieren gekruist worden is de kans groot dat hun nakomelingen een hoge COI-waarde hebben omdat de ouders nauw verwant zijn en hierdoor een grotere kans hebben op identieke stukken DNA. Dankzij DNA-analyse voor de verwachte inteeltcoëfficiënt zie je dit soort risico’s vooraf en kun je gerichter kiezen voor combinaties die de genetische diversiteit zo goed mogelijk in stand houden.