ポータブルシーケンシング技術を用いた牛のエピジェネティック老化時計

An Epigenetic Aging Clock for Cattle Using Portable Sequencing Technology.

抄録

広範囲に放牧されている牛は、年に一度しか出産の機会がないことが多い。そのため、生年月日は通常不明か不正確である。生年月日は、重要な形質（成長率、分娩間隔）、品種登録、経営上の意思決定を行う上で有用である。エピジェネティック時計は、DNAのメチル化を利用して個体の年齢を予測する。牛のエピジェネティック時計は、業界における生年月日記録の課題に対する解決策を提供する可能性がある。ここで我々は、産業界でジェノタイピングに広く用いられている組織である尾毛から、携帯型シークエンシング装置を用いて、熱帯適応牛のエピジェネティック時計を初めて導出した。年齢0.35～15.7歳の牛（66頭）の塩基配列をOxford Nanopore Technologies MinIONを用いて決定し、ゲノム全体のCpG部位でメチル化をコールした。その後、部位はフィルターにかけられ、メチル化状態に基づく共分散関係行列の計算に用いられた。年齢を予測するために、10倍のクロスバリデーションで最良の線形不偏予測を使用した。また、イヌとヒトのエピジェネティック時計に使用されている遺伝子に関連する部位を含む、第二のメチル化関係マトリックスも計算された。予測された年齢と実際の年齢の相関は、すべての部位で0.71、イヌとヒトの遺伝子エピジェネティッククロックの部位で0.60であった。平均絶対偏差は3歳未満で1.4歳、3〜10歳で1.5歳であった。これは、ウシの産業関連サンプルを用いたエピジェネティッククロックの最初の報告である。

Extensively grazed cattle are often mustered only once a year. Therefore, birthdates are typically unknown or inaccurate. Birthdates would be useful for deriving important traits (growth rate; calving interval), breed registrations, and making management decisions. Epigenetic clocks use methylation of DNA to predict an individual's age. An epigenetic clock for cattle could provide a solution to the challenges of industry birthdate recording. Here we derived the first epigenetic clock for tropically adapted cattle using portable sequencing devices from tail hair, a tissue which is widely used in industry for genotyping. Cattle ( = 66) with ages ranging from 0.35 to 15.7 years were sequenced using Oxford Nanopore Technologies MinION and methylation was called at CpG sites across the genome. Sites were then filtered and used to calculate a covariance relationship matrix based on methylation state. Best linear unbiased prediction was used with 10-fold cross validation to predict age. A second methylation relationship matrix was also calculated that contained sites associated with genes used in the dog and human epigenetic clocks. The correlation between predicted age and actual age was 0.71 for all sites and 0.60 for dog and human gene epigenetic clock sites. The mean absolute deviation was 1.4 years for animals aged less than 3 years of age, and 1.5 years for animals aged 3-10 years. This is the first reported epigenetic clock using industry relevant samples in cattle.