КОРМА ДЛЯ ЖИВОТНЫХ НА ОСНОВЕ ГЕНОМНЫХ ДАННЫХ
ANIMAL FODDERS BASED ON GENOME DATA

Настоящая заявка имеет приоритет заявки США Сер.№ 60/605573, поданной 30 августа 2004 года, которая полностью включена в настоящее описание путем ссылки.
В целом, настоящее изобретение относится к кормам для животных, и в частности к способам разработки и приготовления кормов для животных, на основе геномов этих животных.
Человек постоянно находится в контакте с животными некоторых видов, которые, наряду с человеком, участвуют в различных сферах его деятельности, таких как охота, выпас скота и охрана, а также являются животными-компаньонами. К таким животным-компаньонам обычно относятся собаки и кошки. В частности, человеком были выведены собаки, обладающие признаками, имеющими важное значение для той конкретной роли, которую эти собаки играют в жизни человека. Морфология различных пород собак сохранялась в течение тысячелетий, и селективный отбор приводил к определенной степени репродуктивной изоляции пород, имеющих различные морфологические признаки. Такая репродуктивная изоляция была легализована с середины 19-го века путем создания клубов по разведению собак для установления стандартов для разведения пород, которые были хорошо задокументированы такими обществами, как Американский клуб собаководов (АКС), Европейский клуб собаководов и Японский клуб собаководов. Правила “ограничения на регистрацию породы” гласят, что данная собака может быть отнесена к известной породе только в том случае, если оба ее родителя являются зарегистрированными членами этой породы. Это правило гарантирует относительно закрытый генофонд собак данной породы.
Пищевые потребности животных известны уже много столетий, и за последние сто лет была создана огромная индустрия для производства и продажи кормов для животных, а в частности кормов для собак и кошек, которая осуществляется в магазинах розничной торговли, включая магазины сухих кормов, обычных кормов и кормов для домашних питомцев. Промышленностью выпускаются дифференцированные корма для животных, имеющих присущие им характерные признаки или фенотипы. Такими признаками или фенотипами являются размер, возраст или телосложение животных; причем в некоторых случаях предлагаются или поставляются в продажу корма, предназначенные для собак одной или более конкретных пород или собак определенного фенотипа, включая собак, принадлежащих к группам пород, регистрируемых АКС.
В патенте США № 6156355, Shields & Bennet были предложены различные рецептуры изготовления кормов, адаптированные для каждой из указанных семи групп пород собак. Рецептура изготовления корма для домашних питомцев, которая, как сообщалось, имеет “добавленные специальные ингредиенты”, предназначенные для собак конкретных групп пород, точно соответствующих группам пород по классификации АКС, приводится на различных web-страницах, доступных на сайте http://www.naturesrecipe.com/pages/dogproducts/breed. Была также предложена рецептура приготовления кормов для собак исходя из их конкретных фенотипических различий, таких как скорость роста собак, которая отличается у собак крупных пород и более мелких пород. См., например, патент США № 5851573, Lepine et al. Слишком большая скорость роста собак крупных пород может приводить к нарушению опорно-двигательного аппарата (например, к дисплазии бедра), которое обусловлено дисбалансом между быстрым развитием мышц и образованием костей.
Было высказано предположение, что корма для отдельных животных-компаньонов могут быть специально приготовлены на основе фенотипических признаков отдельных животных. См., например, патент США 6669975, Abene et al.
Здоровое питание животных-компаньонов является одним из самых важных аспектов ухода за домашним питомцем. Многим владельцам животных трудно определить, получает ли их животное хорошо сбалансированный и полезный корм. Хотя люди становятся более осведомленными в отношении индивидуального питания своих питомцев, однако они имеют довольно слабое представление об их пищевых потребностях.
В связи с последними нововведениями в области здравоохранения и медицины, основанными на информации, полученной в результате экспериментальных проектов по геномике, генетические исследования становятся более важным компонентом в разработке программ по здравоохранению и питанию. Новые способы разработки программ по питанию и здравоохранению, включающих приготовление кормов для животных на основе имеющихся генетических данных, должны способствовать значительному прогрессу в данной области.
Настоящее изобретение относится к способу разработки кормов для животных, включающему (а) идентификацию группы пород, к которой принадлежит данное животное, на основе геномных данных этого животного; и (b) выбор корма для животного, имеющего состав питательных веществ, по меньшей мере частично удовлетворяющий пищевым потребностям животных данной группы и способствующий укреплению их здоровья. Такой способ включает, необязательно, смешивание ингредиентов для приготовления корма, содержащего биологически активные пищевые компоненты в количествах и отношениях, соответствующих рецептуре данного корма.
Настоящее изобретение также относится к компьютерной системе для составления рецептуры корма для животного. Эта система на одном или множестве носителей для пользовательского интерфейса включает: (а) набор данных, относящихся к множеству групп пород, классифицированных по геномным признакам каждой группы пород; и (b) алгоритм, который при соответствующем представлении данных позволяет (i) осуществлять обработку входящих данных по одному или более геномным признакам данного животного для определения группы пород, к которой может принадлежать данное животное, и (ii) составлять рецептуру корма, удовлетворяющего пищевым потребностям животных, принадлежащих к данной группе пород.
Настоящее изобретение также относится к способу укрепления здоровья животного, включающему (а) идентификацию группы пород, к которой принадлежит данное животное, на основе геномных данных этого животного; (b) выбор корма для животного, имеющего состав питательных веществ, по меньшей мере частично удовлетворяющий потребностям животных данной группы и способствующий укреплению их здоровья и (с) кормление животного кормом, содержащим биологически активные пищевые компоненты в количествах и отношениях, соответствующих рецептуре данного корма.
Кроме того, настоящее изобретение относится к способу назначения рационального питания животному, где указанный способ включает (а) идентификацию группы пород, к которой принадлежит данное животное, на основе его геномных данных; (b) выбор корма для животного, имеющего состав питательных веществ, по меньшей мере частично удовлетворяющий пищевым потребностям животных данной группы и способствующий укреплению их здоровья и (с) назначение животному пищевого рациона, составленного на основе указанной рецептуры корма.
Настоящее изобретение также относится к способу получения матрицы кормовых композиций для животного конкретного вида. Этот способ включает: (а) идентификацию множества генотипов животных данного вида; (b) классификацию таких генотипов на кластеры исходя из генетического анализа; (с) ассоциирование каждой из этих групп с питательными потребностями животного, необходимыми для укрепления его здоровья и (d) составление смеси пищевых ингредиентов, удовлетворяющих указанным пищевым потребностям животных для каждой группы пород, для создания матрицы кормовых композиций. В различных вариантах изобретения, такой способ также включает определение возрастных подгрупп животных данного вида. Матрица, полученная способом в соответствии с такими вариантами изобретения, имеет множество параметров, один из которых соответствует возрастным группам. Так, например, такая матрица составов корма может иметь первый параметр, соответствующий пищевым потребностям животных данной группы пород, и второй параметр, соответствующий пищевым потребностям животных данных возрастных подгрупп, где указанные параметры позволяют получить состав корма для каждой возрастной подгруппы, принадлежащей к данной группе пород.
Кроме того, настоящее изобретение относится к корму для животных, полученному описанным здесь способом.
Настоящее изобретение также относится к набору, содержащему корм, полученный описанным здесь способом, пищевую добавку, и, возможно, средства для сообщения информации и/или инструкции по добавлению данных пищевых добавок в корм и кормлению животного приготовленным кормом с добавкой.
Другие области применения настоящего изобретения будут очевидны из нижеследующего подробного описания изобретения.
Краткое описание графического материала
На чертеже представлена блок-схема, иллюстрирующая взаимосвязь группы пород, возраста и пищевых потребностей с составлением матрицы кормовых композиций для животных данного вида.
Данный графический материал иллюстрирует лишь общие черты некоторых вариантов настоящего изобретения и не может дать точное описание отличительных признаков любого данного варианта.
Подробное описание изобретения
Нижеследующее описание приводится лишь для иллюстрации сущности изобретения и не должно рассматриваться как ограничение его объема и области применения.
Настоящее изобретение относится к корму для животных, а более конкретно к способам изготовления кормов, основанным по меньшей мере частично на геномных данных животных. Используемый здесь термин “животное” охватывает одно или множество животных. Термины “создавать” или “создание” используются здесь в широком смысле и могут включать выбор корма из уже имеющегося ассортимента кормов и/или создание нового корма в виде состава питательных ингредиентов или рецептуры.
Настоящее изобретение относится к новому способу улучшения питания и укрепления здоровья животного, основанному на генотипе животного. В отличие от предпринимаемых ранее попыток создания генотип-специфических кормов, например породоспецифических кормов, в описанных здесь способах применяется расширенный профиль геномных данных различных животных различных видов в сочетании с точными статистическими анализами, проводимыми для определения групп пород, которые обнаруживают соответствующее, с точки зрения пищевой потребности, генетическое сходство в пределах данных групп и более явное генетическое разнообразие между группами. Определенные таким образом группы пород описаны здесь как группы пород, классифицируемые исходя из генома животных. Не претендуя на какую-либо конкретную теорию, можно лишь отметить, что члены такой группы пород обычно имеют общую филогению, то есть они происходят от одного предка. Если это конкретно не следует из контекста описания изобретения, то используемый здесь термин “группа пород” означает группу пород животных, классифицированную по их геному, в отличие от группы пород, классифицированной в соответствии с критериями, не относящимися к генотипу животных. Так, например, традиционная классификация пород животных, проводимая на основе фенотипических критериев, такая как классификация пород собак по АКС, включает семь групп пород (спортивные, гончие, служебные, терьеры, карликовые, неспортивные и пастушьи) и не соответствует представленному здесь определению “группы пород”.
В своих различных вариантах, настоящее изобретение относится к способам приготовления корма для животных. Один из таких способов включает определение генотипа множества пород животных различных видов с последующим разделением этих пород на группы, анализ фенотипических данных для каждой из этих пород и приготовление корма для каждой породы исходя из этих фенотипических данных. Такой корм для животных может быть получен для животных различных видов, таких как собаки, кошки, лошади, свиньи, коровы или любые другие животные-компаньоны или домашний скот. В различных вариантах изобретения, фенотипические данные включают информацию о наиболее распространенных заболеваниях животных, принадлежащих к данной группе пород. В других вариантах изобретения, фенотипические данные включают физические признаки, характерные для данной группы пород. В различных вариантах изобретения, описанный способ включает приготовление корма, осуществляемое, частично, исходя из возраста животного или возрастной группы. В случае собак, такими возрастными группами являются, например, щенки, взрослые животные, половозрелые животные и стареющие животные. В различных вариантах изобретения, описанный способ также включает приготовление корма для борьбы с заболеванием, имеющимся у животного, например, для его предупреждения или лечения такого заболевания.
Используемый здесь термин “рацион” означает корм или питье, потребляемые животным, и может включать суточный рацион, определяемый владельцем. Суточный рацион может включать любую пищевую смесь, которая обеспечивает адекватное питание животного. Так, например, типичная пищевая смесь для собак может содержать примерно от 10 до 30 вес.% жиров, примерно от 22 до 44 вес.% белка и примерно 10 вес.% диетической клетчатки в расчете на сухую массу. Другим примером может служить типичная смесь для кошек, которая может содержать примерно от 10 до 30 вес.% жиров и примерно от 30 до 45 вес.% белка в расчете на сухую массу. Однако корма, выбранные и приготовленные описанными здесь способами, не ограничиваются указанными соотношениями или процентным содержанием этих и других питательных веществ. Питательное вещество представляет собой компонент корма, который позволяет поддерживать жизнеспособность и/или здоровье животного. В таблице 1 представлены примеры питательных веществ, которые играют важную роль в укреплении здоровья животного.
Таблица 1Типичные компоненты рациона животного-компаньона
Белки
Главный элемент тканей организма, включая мышцы, кровь, кожу, органы, волосы и ногти
Углеводы
Источник энергии для тканей организма
Жиры
Жиры абсорбируют, сохраняют и транспортируют витамины, увлажняют кожу и оболочки, придают приятный вкус здоровой пище и являются источниками энергии
Вода
Самый важный элемент для выживания
Витамины
Способствуют осуществлению обмена веществ в организме животного
Минералы
Необходимы для развития здоровой кожи и волос, поддержания и развития костей скелета. Минералы обычно присутствуют в большом количестве в ингредиентах корма для животных
Пищевые смеси для животных различных видов, а в частности для животных, не являющихся человеком, могут быть выбраны или получены описанными здесь способами. В различных вариантах изобретения, такими животными могут быть позвоночные, например рыбы, птицы, рептилии или млекопитающие. Репрезентативными примерами млекопитающих могут быть животные, которые являются членами отряда Плотоядных (Carnivora), включая, но не ограничиваясь ими, собак и кошек.
В различных вариантах изобретения, пищевые смеси, выбранные, составленные или приготовленные как описано в настоящей заявке, могут быть использованы для кормления одомашненных животных, включая скот (например, свиней, лошадей, овец, коров и коз), лабораторных животных (например, животных рода мышей, включая крыс и мышей), животных-компаньонов и домашних питомцев (например, собак, кошек, хомячков, морских свинок, песчанок, кроликов, хорьков, шиншилл и т.п.), птиц (например, комнатных птиц, таких как канарейки, попугаи и т.п., а также домашних птиц, разводимых в промышленных целях, таких как куры, утки, гуси, индейки и т.п.).
Canis familiaris
Felis domesticus
В одном из вариантов изобретения, таким животным является животное-компаньон. Описанным здесь “животным-компаньоном” является животное любого вида, которое содержит владелец этого животного или лицо, осуществляющее уход за этим животным как за своим питомцем, или любое животное, принадлежащее к виду животных, которые во многих странах мира содержатся как домашние питомцы, включая собак () и кошек (), независимо от того, является ли это животное только животным-компаньоном или оно является им лишь частично. Таким образом, используемый здесь термин “животное-компаньон” включает служебных собак, кошек, содержащихся на фермах для уничтожения грызунов, а также собак и кошек, являющихся домашними питомцами.
Используемый в настоящем описании термин “владелец” означает лицо, ответственное за содержание животного, а главным образом, за его кормление, и это лицо должно быть владельцем животного, то есть им может быть, например, “собаковод”, “лицо, осуществляющее уход за животным” или “попечитель”, содержащий данное животное. Владельцем может быть любой из множества людей, несущих общую ответственность за животное, например члены семьи либо лицо или лица, под чью ответственность было передано или доверено на время содержание данного животного. Конечным покупателем пищевой смеси, полученной способом согласно изобретению, является владелец животного-компаньона, определенный выше.
В общих чертах, настоящее изобретение может быть применено к животному любого вида, относящегося к субпопуляции (например, к подвидам или к породам), которая в большей или меньшей степени подверглась репродуктивной изоляции от другой субпопуляции, независимо от того, была ли такая изоляция вызвана природными факторами, например географическая изоляция, или вмешательством человека путем селекционного разведения животных. Репродуктивная изоляция приводит к генетическому разнообразию среди подвидов или пород. Под используемым здесь термином “группы пород” подразумеваются группы субпопуляций животных, независимо от того, были ли они выведены человеком путем направленной селекции или нет. В одном из вариантов изобретения, способ получения корма для животных включает идентификацию группы пород, к которой принадлежит данного животное; определение пищевых потребностей, способствующих укреплению здоровья животных, принадлежащих к данной группе пород, и выбор корма, имеющего питательный состав, удовлетворяющий по меньшей мере частично пищевым потребностям данного животного. Этот корм может быть выбран из ассортимента уже готовых кормов или, альтернативно, он может быть специально приготовлен для данного животного.
Указанный способ может дополнительно включать получение корма путем смешивания ингредиентов, содержащих биологически активные питательные компоненты (BDC) в количествах и в отношениях, соответствующих рецептуре данного корма, по меньшей мере частично удовлетворяющего определенным пищевым потребностям животного. Эта стадия приготовления корма может быть осуществлена до проведения, одновременно с проведением или после проведения стадии выбора корма. Так, например, может быть предварительно приготовлен ассортимент кормов для большинства групп пород; и после идентификации группы, к которой принадлежит конкретное животное (то есть после установления принадлежности животного к данной группе пород), может быть соответствующим образом выбран один или более предварительно приготовленных кормов. Альтернативно, может быть выбран корм, имеющий соответствующий состав питательных веществ (определенный, по меньшей мере частично, для группы пород, к которой относится данное животное), а затем этот корм может быть приготовлен по выбранной рецептуре.
Используемый здесь термин “состояние здоровья” животного охватывает все аспекты физического и психического состояния и социальной адаптации животного и не ограничивается только отсутствием болезней. Показателями состояния здоровья животного являются, но не ограничиваются ими, наличие или отсутствие патологического состояния или физиологического расстройства, заражения паразитами, состояние шерсти и кожи, острота восприятия, нрав, поведение и способность к обучению. Таким образом, пищевые потребности животного направлены на укрепление его здоровья и могут быть удовлетворены не только путем достаточного обеспечения корма основными питательными элементами, необходимыми для поддержания жизнедеятельности животного, но также путем обеспечения достаточного и сбалансированного количества различных питательных веществ и BDC, которые при их потреблении животным стимулируют улучшение одного или более аспектов его здоровья.
Используемый здесь термин “биологически активный пищевой компонент” или “BDC” означает вещество, которое при его включении в рацион животного в соответствующем количестве способствует укреплению здоровья животного. Термин “BDC” включает вещества, которые обычно рассматриваются как питательные вещества, а также вещества, которые не являются жизненно необходимыми. Термин “BDC” включает химические вещества, большинство из которых обычно присутствует в некоторых пищевых продуктах, но которые, в большинстве случаев, могут быть получены микробиологическими методами (например, путем ферментации) или методами синтеза. В качестве BDC могут также служить некоторые биологические вещества, а в частности растения. Во многих из этих растений был обнаружен биологически активный химический компонент; однако, даже если этот биологически активный компонент является известным, в них могут присутствовать и другие неизвестные биологически активные компоненты, которые вносят определенный вклад в биологическую активность указанного биологического вещества.
Укрепление здоровья животного благодаря потреблению питательных веществ может включать улучшение самочувствия животного, например предупреждение, ослабление или устранение по меньшей мере одного патологического состояния животного. Таким патологическим состоянием может быть одно из состояний, к которому предрасположены животные данной группы пород, и которое может, необязательно, присутствовать у данного животного. Такое патологическое состояние может быть бессимптомным. При этом могут быть одновременно предотвращены, ослаблены или устранены два или более патологических состояния. В соответствии со способом настоящего изобретения, укрепление здоровья за счет потребления животным питательных веществ может сопровождаться медицинским вмешательством, например корм, выбранный способом согласно изобретению, может быть адаптирован для его использования в комбинации с лекарственным средством для предупреждения, ослабления или устранения по меньшей мере одного патологического состояния.
Укрепление здоровья за счет потребления животным питательных веществ может включать уменьшение или устранения проблем, связанных с нравом или поведением животного. Укрепление здоровья за счет потребления животным питательных веществ также включает режим питания в конкретный стрессовый период его жизни, даже если у него отсутствует какое-либо заболевание или расстройство, например в период роста и развития котят или щенков; во время беременности и лактации; до и после хирургической операции, например кастрации; а также до, во время и после перемещения на большие расстояния. Укрепление здоровья за счет потребления животным питательных веществ также включает улучшение одного из аспектов здоровья у потомства данного животного, например, посредством внутриматочного питания при соответствующем кормлении беременной самки животного.
Условиями, ухудшающими здоровье животного, являются не только наличие болезней и физиологических расстройств (включая психическое расстройство, поведенческое расстройство или негативное изменение нрава), но также и предрасположенность или подверженность к таким заболеваниям или расстройствам. Аналогичным образом такие условия включают наличие как бессимптомных, так и внешне заметных проявлений заболевания и расстройства.
Следует отметить, что термин “укрепление здоровья за счет потребления животным питательных веществ” также охватывает устранение неудобств для людей, проживающих возле данного животного. Примерами таких неудобств являются, но не ограничиваются ими, чрезмерная линька, запах продуктов жизнедеятельности животного (включая запах фекалий, кишечных газов и мочи) и аллергенность.
Пищевые потребности, способствующие укреплению здоровья животных, принадлежащих к конкретной группе пород, по меньшей мере частично могут определяться одним или более фенотипическими признаками, характерными для данной группы пород. Указанные фенотипические признаки могут включать физические признаки, такие как размер, тип шерстного покрова, уровень активности, способность к обучению, такая как обучаемость, и/или распространенность одного или более заболеваний или предрасположенность к одному или более заболеваниям, например, таким как сердечно-сосудистые заболевания, ожирение, диабет, дерматит, глазные болезни, болезни почек, болезни щитовидной железы, артрит или возрастные дегенеративные заболевания. Фенотипические признаки, характерные для данной группы пород, могут быть получены по меньшей мере частично из опубликованных данных или из каких-либо других источников, в которых указаны фенотипические признаки отдельных пород, включенных в данную группу пород.
Породы многих животных, включая породы собак, традиционно классифицируются по их роли в жизни человека, физическому фенотипу и историческим данным. Собаки отличаются особенно широким разнообразием фенотипических свойств. Используемый здесь термин “фенотип” означает одно или более наблюдаемых функциональных или структурных свойств организма, определенных по взаимодействию генотипа данного организма со средой их обитания. Термин “генотип” означает генетическую информацию, заложенную в данном организме и отвечающую за один или более наблюдаемых признаков, а также представленную аллелями, присутствующими в одном или более специфических локусах. Генотип содержит генетическую информацию, хранящуюся в хромосомах и во внехромосомных участках. Термин “геном” обычно означает весь генетический материал организма, однако используемый здесь термин “геном” означает общую генетическую конструкцию или любую ее часть, которая является достаточной для проведения анализа для определения степени генетического сходства или различия между организмами или популяциями животных.
В способах согласно изобретению, классификация пород, например пород собак, основанная на генетическом разнообразии независимо от других факторов, может применяться не только для составления кормовых смесей, но также и для разработки программ по укреплению здоровья и правильного кормления животных, принадлежащих к группам пород, классифицированных по генетическому сходству животных пород, входящих в данную группу. В некоторых вариантах изобретения, такую классификацию осуществляют путем кластеризации традиционных групп пород. В некоторых вариантах изобретения, классификация, проводимая на основе генетического разнообразия, позволила выявить ранее неустановленную взаимосвязь между породами. В различных вариантах изобретения, точная информация о генетической связи между породами служит фундаментом сложного генетического базиса для изучения морфологии, поведения, активности, телосложения и старения животных, а также их восприимчивости к заболеваниям.
В настоящее время описано более 400 пород собак, существующих во всем мире, и из этих пород примерно 152 породы классифицированы АКС. При этом было описано свыше 350 генетических расстройств, встречающихся у чистопородных животных, и многие из этих расстройств или наследственная предрасположенность к этим расстройствам наблюдаются только у животных конкретной породы или типа породы. Patterson et al., J. Am. Vet. Med. Assoc. 193(9):1131-1144 (1998). Многие из этих расстройств имеют сходство с наиболее распространенными человеческими расстройствами, и их ограничение конкретными породами или группами пород, очевидно, является результатом агрессивной программы разведения, применяемой для сообщения животным специфических морфологических признаков. Животные смешанных пород могут быть отнесены к группе пород согласно изобретению, например, на основе информации об их родословной и наследственности.
Филогенетический анализ видов или популяций животных известен специалистам. В целях настоящего изобретения, для идентификации группы пород собак на основе их генома могут быть использованы любые методы картирования геномов, сравнительное и ассоциативное картирование, картирование с помощью облученных гибридов, и/или микросателлитное картирование, статистические анализы, кластерные методы, обследование на наличие болезней, определение маркеров, микросателлитное типирование, типирование по плотной совокупности маркеров, метод выравнивания двух геномных последовательностей, анализ на полиморфизм по одному нуклеотиду (SNP), анализ на неравновесность по сцеплению (LD) или подобные аналитические методы, известные специалистам. Примеры таких анализов приводятся в работе Parker et al., Science 304:1160-1164 (21 мая, 2004).
-4
В этом примере, для исследования из генетического родства используются молекулярные маркеры для 85 пород собак. Различие между этими породами, обусловленное генетическим разнообразием, составляет примерно 30%. Микросателлитное типирование 85 пород проводили вместе с филогенетическим анализом и современным анализом на образование генных кластеров, позволяющим определять родственные группы пород. В этом примере, для оценки уровня вариабельности последовательностей у чистопородных собак были повторно секвенированы 19867 пар нуклеотидов, не относящихся к непрерывной геномной последовательности, у 120 собак, представляющих 60 пород. Затем были идентифицированы 75 SNP с небольшой частотой аллелей в пределах примерно от 0,4% до 48%, при этом четырнадцать SNP были породоспецифическими. Если всех собак рассматривать как одну популяцию, то наблюдаемая нуклеотидная гетерозиготность составляет 8·10, что, в основном, соответствует гетерозиготности, наблюдаемой у людей.
ST
Для дополнительной характеризации генетического разнообразия внутри одной породы и между породами было проведено генотипирование по 96 микросателлитным локусам для 414 чистопородных собак, представляющих 85 пород. Было предсказано, что из-за существования стандарта пород собаки одной и той же породы должны иметь большее генетическое сходство, чем собаки различных пород. Для проверки этого предположения было оценено соотношение генетической вариабельности у отдельных собак, которые могут быть отнесены к данной породе. Анализ молекулярной дисперсии данных микросателлитного анализа показал, что вариабельность между породами составляет более чем 27% от общей генетической вариабельности. Аналогичным образом, среднее генетическое расстояние между породами, вычисляемое исходя из данных SNP, составляет F=0,33. Эти наблюдения соответствуют данным, полученным в ранее проводимых исследованиях, в которых было проанализировано меньшее число пород собак, что подтверждает предположение, что ограничения, установленные для пород, приводят к значительной генетической изоляции различных пород, что явно контрастирует с гораздо меньшим генетическим различием (обычно порядка 5-10%), наблюдаемым у людей. Parker et al. (2004), citing Koskinen, Animal Genetics 34:297-301 (2003); Irion et al., Journal of Heredity 94:81-87 (2003). Вариабельность у собак различных пород гораздо выше, чем вариабельность, наблюдаемая у домашнего скота. Parker et al. (2004), citing MacHugh et al., Animal Genetics 29:333-340 (1998); Laval et al., Genet. SeI. Evol. 32: 187-203 (2000).
Большое генетическое разнообразие между породами дает основание предположить, что сообщества пород должны быть определены исходя из генотипов отдельных собак. В этом примере применяется алгоритм кластеризации, основанный на Байесовской модели, с использованием данных микросателлитного анализа для идентификации генетически отличающихся субпопуляций или совокупностей исходя из частоты аллелей. Несмотря на незначительные компоненты дисперсии между популяциями и редкость “приватных” аллелей, анализ мультилокусных генотипов позволяет сделать предположение о генетической родословной, не прибегая к информации о выборе местонахождения индивидов. Алгоритм кластеризации, основанный на определенной модели, был применен Паркером и др. (Parker et al. (2004)), и эта модель, вообще говоря, позволяет идентифицировать подгруппы, которые имеют различную частоту аллелей. Эта процедура, осуществляемая с помощью компьютерной программы STRUCTURE, разделяет индивидуумов на К-группы, где К выбирают заранее, но она может варьироваться в независимых операциях данного алгоритма. Rosenberg et al., Science 298:2381-2385 (2002). Исходное предположение основано на модели, в которой имеется К популяций (где К может быть неизвестно), каждая из которых характеризуется числом частоты аллелей в каждом локусе. Индивидуумов в данной выборке относят (вероятностно) к популяциям или одновременно к двум или более популяциям, если их генотип указывает на то, что они являются смешанными популяциями. Эта модель не позволяет сделать предположение относительно конкретного механизма мутации и может быть применена к большинству общеизвестных генетических маркеров при условии, что они не являются тесно сцепленными. Pritchard et al., Genetics 155:945-959 (2000). Индивиды могут быть членами множества групп, при этом сумма коэффициентов принадлежности к данному сообществу равна 1 по всем группам. С помощью указанного алгоритма были сделаны попытки идентифицировать различные субпопуляции исходя из частоты аллелей. Паркером и сотрудниками (2004) была использована программа STRUCTURE для перекрывающихся субпопуляций 20-22 пород одновременно, и было обнаружено, что большинство пород образует различные группы, состоящие только из всех собак этой породы. Результаты такого репрезентативного анализа групп выявили четыре группы, которые Паркер и др. (2004) назвали древними породами собак, породами собак крепкого телосложения, породами пастушьих собак и породами охотничьих собак.
Во избежание путаницы с группами пород, определенными по фенотипическим признакам, такими как группы пород по классификации АКС, которые могут иметь названия, аналогичные названиям, выбранным Паркером и др. (2004) для своих групп, определенных по генетическим признакам, эти группы были идентифицированы в настоящей заявке как группы I, II, III и IV, соответственно. В частности, следует отметить, что группа III не совпадает с группой охотничьих собак по классификации АКC. Четыре породы группы III (бельгийская овчарка, бельгийский тервюрен, колли и шотландская овчарка) были фактически включены в группу пастушьих собак по АКC, а четыре других породы (ирландский волкодав, грейхаунд, борзая и сенбернар) были классифицированы АКC, как принадлежащие к другим группам. Группы I и II также содержат породы, которые пересекаются с несколькими группами АКC. С другой стороны, группа IV, очевидно, почти соответствует группе АКC спортивных собак.
Статистический анализ генотипов хорошо известен специалистам, при этом осуществление настоящего изобретения не ограничивается Байесовскими моделями и для анализа генотипических данных может быть использован любой алгоритм и/или программа разделения на группы. В различных вариантах изобретения, алгоритмами кластеризации объектов, используемыми для анализа геномных данных, являются иерархическое разделение на группы (Eisen et al., Proc. Nat. Acad. Sci. 45:14863-14868 (1998)); самоорганизующиеся карты (Tamayo et al., Proc. Nat. Acad. Sci. 96:2907-2912 (1999)); алгоритм k-means кластеризации объектов (Tavazoie et al., Nature Genetics 22:281-285 (1999)); методы опорных векторов (Brown et al., Proc. Nat. Acad. Sci. 97:262-267 (2000)); применение визуального изображения для определения числа групп (Eisen et al. (1998); Tamayo et al. (1999)); набор данных кластеризации с исключением экспериментов по одному с последующим сравнением эффективности различных алгоритмов кластеризации и проведением эксперимента с исключением одного объекта (Yeung et al., Bioinformatics 17:977-987 (2001)); гэп-статистическая оценка числа групп путем сравнения внутригрупповой дисперсии с дисперсией стандартного распределения, соответствующего нулевой гипотезе (Tibshirani et al., Journal of the Royal Statistical Society 63:41 1-423 (2001)); иерархической агломеративной кластеризации, в котором две группы, выбранные для оптимизации определенного критерия, объединяют в каждом шаге алгоритма; применение в качестве критерия суммы внутригрупповых сумм квадратов (Ward, Journal of the American Statistical Association 58:234-244 (1963)) или наикратчайшего расстояния между группами, которое лежит в основе метода одного звена; итеративная релокация, также называемая итеративной кластеризацией, в котором частные значения перемещают из одной группы в другую до тех пор, пока не будет достигнуто более точное соответствие по определенному критерию (итеративная релокация в соответствии с критерием суммы квадратов может быть определена как кластеризация по критерию k-means - см. выше); и графическо-теоретические методы.
В различных вариантах изобретения, анализ групп может быть также основан на вероятностных моделях. Алгоритмы кластеризации, основанные на вероятностных моделях, являются принципиальной альтернативой эвристическим алгоритмам. В частности, метод моделирования допускает получение данных с помощью конечной комбинации основных распределений вероятностей, таких как многомерные нормальные распределения. В качестве нескольких примеров, можно отметить следующее: смешанная модель Гаусса является мощным инструментом для многоцелевого применения (например, Banfield & Raftery, Biometrics 49:803-821 (1993); Celeux & Govaert, Journal of the Pattern Recognition Society 28:781-793 (1993)); проблемы, связанные с определением числа групп, и выбор соответствующего метода определения групп могут быть проанализированы как проблемы выбора статистической модели (Dasgupta & Raftery, Journal of the American Statistical Association 93:294-302 (1998); Fraley & Raftery, Journal of Classification 16:297-306 (1998)); были предложены конечные смешанные модели, которые были исследованы с точки зрения кластеризации (Wolfe, Multivariate Behavioral Research 5:329-350 (1970); Edwards & Cavalli-Sforza, Biometrics 21:362-371 (1965); Day, Biometrika 56:463-474 (1969); Scott & Symons, Biometrics 27:387-397 (1971); Binder, Biometrika 65:31-38 (1978)); для решения практических задач, которые возникают при применения методов кластеризации, может быть выбран принципиальный статистический подход (Fraley & Raftery, The Computer Journal 41:578-588 (1998)); и может быть применен кластерный бэнд-анализ с использованием нормальной смешанной модели (Pan et al., Genome Biology 3:9.1-9.8 (2002)).
В конечных смешанных моделях вероятностное распределение каждого компонента может соответствовать определенной группе. Проблемы определения числа групп и выбора соответствующего метода определения групп могут быть по новому представлены как проблемы выбора статистической модели, при этом можно сравнивать модели, которые отличаются числом компонентов и/или распределением компонентов. Резко отклоняющиеся значения корректируют путем добавления одного или более компонентов, представляющих другое распределение для резко отклоняющихся данных. В некоторых вариантах изобретения рассматриваются методы, включающие кластеризацию в соответствии с моделями классификации, описанными, например, Fraley & Raftery, Journal of the American Statistical Association, 97:611-631 (2002); and Yeung et al., Bioinformatics 17:309-318 (2001).
В различных вариантах изобретения рассматриваются методы, которые объединяют методы кластеризации с графическим представлением первичных данных путем обозначения каждого частного значения определенным цветом или другими индикаторами, которые количественно и качественно отражают исходные экспериментальные данные. Конечный продукт представляет собой комплекс геномных данных, который после статистической организации и графического изображения, позволяет пользователям адаптировать и исследовать эти данные в соответствии с их природной интуицией. При сравнении последовательностей указанные методы могут быть применены для определения эволюции сравниваемых последовательностей и дают возможность представлять различные степени сходства и более удаленную взаимосвязь между группами близкородственных генов, а также, при необходимости, позволяют сделать некоторые предположения о природе этих данных. При составлении исходных данных может быть использовано “вычислимое дерево”, так чтобы гены или группы генов с подобными типами экспрессии были смежными. Затем упорядоченная таблица может быть изображена графически путем ее представления в виде дерева, иллюстрирующего взаимосвязь между генами.
В различных вариантах изобретения, рассматриваемыми методами являются методы, основанные на модели кластеризации, которые могут применяться для обработки данных мультилокусных генотипов для определения структуры популяции. Примеры таких методов приводятся в публикациях Pritchard et al. (2000); Falush et al., Genetics 164: 1567-1587 (2003); Rosenberg et al. (2002); и Pritchard et al., American Journal of Human Genetics 67: 170-181 (2000). Могут быть использованы и другие анализы идентификации пород и генетического разнообразия с применением микросателлитных маркеров, примеры которых описаны Koskinen (2003) & Irion et al. (2003).
В различных вариантах изобретения, группам пород, классифицированных по геномным данным и идентифицированных в анализе, проиллюстрованном выше, присущи конкретные пищевые потребности животных, способствующие укреплению их здоровья, например предупреждению и устранению патологических состояний, характерных для каждой группы. Таким образом, в качестве примера можно отметить, что собаки, принадлежащие к Группам I, II, III и I, могут иметь пищевые потребности, которые являются общими для пород, принадлежащих к одной из этих групп, но отличаются от пищевых потребностей животных пород, принадлежащих к другой группе. Исходя из этих пищевых потребностей могут быть разработаны специальные корма, которые могут быть составлены в соответствии с образом жизни, телосложением, уровнем активности и другими фенотипическими признаками каждой группы, включая распространенность конкретных заболеваний, требующих предупреждения или лечения.
В данной группе каждая представленная порода может быть оценена по фенотипическим признакам, общим для данной породы; так, например, в случае пород собак, классифицированных по АКC, такими признаками являются размер туловища, степень линьки, обучаемость и уровень активности. Каждому признаку может быть дана оценка, например, путем присвоения балла от 1 до 3 (4 в случае активности), как показано в таблице 2, после чего балльная оценка усредняется для всех пород, принадлежащих к данной группе, и определяется средняя оценка для каждого фенотипического признака. Примеры систематизации данных по признакам пород согласно АКC для каждой из четырех групп пород собак представлены в таблицах 3-6.
Таблица 2Систематизация признаков пород по АКC
Оценка
Размер
Линька
Обучаемость
Уровень активности
1
небольшой
слабая
плохая
спокойный, уравновешенный
2
средний
умеренная
средняя
умеренный
3
крупный
сильная
хорошая
высокий
4
очень высокий
Таблица 3Фенотипический анализ пород собак Группы I
Порода
Размер
Линька
Обучаемость
Уровень активности
Басенджи
средний
слабая
хорошая
очень высокий
Салюки
средний
слабая
средняя
умеренный
Афганская гончая
крупный
умеренная
плохая
спокойный, уравновешенный
Лхасский апсо
небольшой
слабая
хорошая
умеренный
Тибетский терьер
средний
умеренная
средняя
умеренный
Чау-чау
средний
сильная
средняя
умеренный
Пекинес
небольшой
слабая
плохая
спокойный, уравновешенный
Китайский шар-пей
средний
слабая
средняя
умеренный
Ши-тцу
небольшой
слабая
средняя
высокий
Акита
крупный
сильная
средняя
очень высокий
Шиба-ину
средний
средняя
средняя
очень высокий
Аляскинский маламут
крупный
сильная
средняя
умеренный
Сибирская лайка
средний
сильная
плохая
очень высокий
Самоед
крупный
сильная
средняя
умеренный
В среднем по породе
средний
умеренная
средняя
от умеренного до высокого
Таблица 4Фенотипический анализ пород собак Группы II
Порода
Размер
Линька
Обучаемость
Уровень активности
Мастиф
крупный
умеренная
средняя
умеренный
Бульдог
средний
сильная
средняя
спокойный, уравновешенный
Боксер
средний
умеренная
хорошая
высокий
Бульмастиф
крупный
слабая
плохая
умеренный
Французский бульдог
небольшой
слабая
средняя
умеренный
Немецкая овчарка
крупный
сильная
хорошая
очень высокий
Карликовый бультерьер
небольшой
умеренная
средняя
высокий
Ротвейлер
крупный
умеренная
хорошая
высокий
Ньюфаундленд
крупный
сильная
средняя
умеренный
Бернская горная собака
крупный
умеренная
хорошая
умеренный
В среднем по породе
от среднего до крупного
умеренная
средняя
умеренный
Таблица 5Фенотипический анализ пород собак Группы III
Порода
Размер
Линька
Обучаемость
Уровень активности
Бельгийская овчарка
средний
сильная
хорошая
высокий
Бельгийский тервюрен
средний
сильная
хорошая
умеренный
Колли
средний
сильная
хорошая
умеренный
Шетландская овчарка
небольшой
сильная
хорошая
очень высокий
Ирланский волкодав
крупный
умеренная
хорошая
умеренный
Грейхаунд
крупный
умеренная
умеренная
умеренный
Борзая
крупный
сильная
умеренная
умеренный
Сенбернар
крупный
сильная
умеренная
умеренный
В среднем по породе
от среднего до крупного
сильная
хорошая
от умеренного до высокого
Таблица 6Фенотипический анализ пород собак Группы IV
Порода
Размер
Линька
Обучаемость
Уровень активности
Лабрадор-ретривер
средний
умеренная
хорошая
высокий
Золотистый ретривер
средний
умеренная
хорошая
умеренный
Коккер-спаниель
средний
умеренная
умеренная
умеренный
Английский коккер-спаниель
средний
умеренная
хорошая
умеренный
Английский спрингер-спаниель
средний
умеренная
хорошая
высокий
Уэльсский спрингер-спаниель
средний
умеренная
умеренная
очень высокий
Ирландский водяной спаниель
средний
слабая
хорошая
умеренный
Пойнтер
средний
слабая
умеренная
очень высокий
Немецкий короткошерстный пойнтер
средний
слабая
хорошая
высокий
Немецкий жесткошерстный пойнтер
средний
умеренная
хорошая
высокий
Английский сеттер
средний
умеренная
умеренная
очень высокий
Гордон-сеттер
средний
умеренная
умеренная
высокий
Ирландский сеттер
средний
умеренная
умеренная
высокий
Бриттани
средний
слабая
хорошая
высокий
В среднем по породе
средний
от слабой до умеренной
хорошая
высокий
В различных вариантах изобретения, группы могут быть оценены на наиболее распространенные заболевания для того, чтобы определить, имеются ли у собак данной группы какие-либо часто встречающиеся характерные заболевания. Суммарные данные, используемые для такого определения, могут быть собраны в результате клинического обследования собак на различные заболевания, проводимого, например, сотрудниками ветеринарных колледжей в Соединенных Штатах. При этом могут быть использованы любые данные о заболеваниях, характерных для данной группы, независимо от того, опубликованы они или нет.
Так, например, каждую породу в данной группе оценивают на дерматит, артрит, ожирение, глазные болезни, болезни сердца, почечные заболевания и гипотиреоидит. Специалисту в данной области очевидно, что список заболеваний и генетических расстройств не исчерпывается указанными заболеваниями, и настоящее изобретение может быть применено к любым заболевания, генетическим расстройствам, раковым опухолям любых типов или т.п. Так, например, такие заболевания и генетические расстройства, как диабет, раковые опухоли конкретных типов, заболевания печени и желудочно-кишечные заболевания и т.п. не рассматриваются в данном примере, но могут быть включены в процедуру оценки. В данном примере распространенность какого-либо заболевания оценивают по числу зарегистрированных клинических случаев и определяют, имеет ли конкретная порода собак высокую заболеваемость таким заболеванием. Так, например, если 50% или более пород, входящих в данную группу, имеет высокую заболеваемость конкретным заболеванием, то заболевание такого типа может рассматриваться как характерный признак для данной генетической группы. В таблицах 7-10 систематизированы заболевания, часто диагностируемые в каждой из четырех групп породы собак.
Таблица 7Часто диагностируемые заболевания собак пород группы I
Порода
Дерматит
Артрит
Ожирение
Глазная болезнь
Болезнь сердца
Болезнь почек
Гипоти-реоидит
Басенджи
Х
Х
Х
Салюки
данные отсутствуют
Афганская гончая
Х
Х
Х
Х
Лхасский апсо
Х
Х
Х
Тибетский терьер
данные отсутствуют
Чау-чау
Х
Х
Х
Пекинес
Х
Х
Китайский шар-пей
Х
Х
Х
Ши-тцу
Х
Х
Х
Акита
Х
Х
Х
Х
Шиба-ину
данные отсутствуют
Аляскинский маламут
Х
Х
Х
Х
Сибирская лайка
Х
Х
Х
Самоед
Х
Х
Х
Х
Более 50%
Х
Х
Х
Таблица 8Часто диагностируемые заболевания собак пород группы II
Порода
Дерматит
Артрит
Ожирение
Глазная болезнь
Болезнь сердца
Болезнь почек
Гипотирео-идит
Мастиф
Х
Х
Х
Бульдог
Х
Х
Х
Боксер
Х
Х
Х
Х
Бульмастиф
Х
Х
Х
Французский бульдог
Немецкая овчарка
Х
Х
Х
Карликовый бультерьер
Х
Х
Х
Х
Ротвейлер
Х
Х
Х
Ньюфаундленд
Х
Х
Х
Х
Бернская горная собака
Х
Х
Более 50%
Х
Х
Таблица 9Часто диагностируемые заболевания собак пород группы III
Порода
Дерматит
Артрит
Ожирение
Глазная болезнь
Болезнь сердца
Болезнь почек
Гипоти-реоидит
Бельгийская овчарка
Данные отсутствуют
Бельгийский тервюрен
Данные отсутствуют
Колли
Х
Х
Шотландская овчарка
Х
Х
Х
Х
Ирланский волкодав
Х
Х
Х
Х
Грейхаунд
Х
Х
Х
Х
Борзая
Х
Х
Х
Сенбернар
Х
Х
Более 50%
Х
Х
Таблица 10Часто диагностируемые заболевания собак пород группы IV
Порода
Дерматит
Артрит
Ожирение
Глазная болезнь
Болезнь сердца
Болезнь почек
Гипо-тиреоидит
Лабрадор-ретривер
Х
Х
Х
Х
Золотистый ретривер
Х
Х
Х
Х
Х
Коккер-спаниель
Х
Х
Английский коккер-спаниель
Х
Х
Х
Английский спрингер-спаниель
Х
Х
Х
Уэльсский спрингер-спаниель
Данные отсутствуют
Ирландский водяной спаниель
Данные отсутствуют
Пойнтер
Х
Х
Х
Немецкий короткошерстный пойнтер
Х
Х
Немецкий жесткошерстный пойнтер
данные отсутствуют
Английский сеттер
Х
Х
Х
Гордон-сеттер
Х
Х
Х
Х
Ирландский сеттер
Х
Х
Х
Бриттани
Х
Х
Х
Более 50%
Х
Х
Х
Специалистам в области эпидемиологии, токсикологии, онкологии, общественного здравоохранения, оценки риска развития заболеваний, медицины и т.п. известны и другие методы определения распространенности заболеваемости и частоты возникновения данного заболевания или предрасположенности к данному заболеванию, и все эти методы могут быть применены в настоящем изобретении. В различных вариантах изобретения, распространенность заболевания определяют как отношение вероятностей или относительный риск. В других вариантах изобретения, для определения распространенности заболеваемости рассматриваются сопутствующие факторы и/или факторы окружающей среды. В некоторых вариантах изобретения, каждую группу разбивают на подгруппы по возрасту животного (например, возрастные подгруппы) и для каждой возрастной подгруппы может быть проведена оценка распространенности заболеваемости и частоты возникновения заболевания или предрасположенности к данному заболеванию. Возрастными подгруппами собак могут быть щенки, взрослые животные и половозрелые животные, либо щенки, взрослые животные, половозрелые животные или стареющие животные. На соответствующие возрастные подгруппы могут быть подразделены кошки и другие животные.
Репрезентативные данные систематизированы в таблице 11 по характерным признакам для четырех групп пород собак, и эти данные могут быть использованы для разработки специальных кормов, удовлетворяющих пищевым потребностям животного, способствующим укреплению его здоровья, включая предупреждение или лечение состояний, характерных для этой группы пород.
Таблица 11Суммарные данные, представленные в таблицах 3-10 для четырех групп пород собак
Группа пород
Размер
Линька
Обуча-емость
Уровень активности
Часто диагностируемые заболевания
I
средний
умеренная
средняя
от умеренного до высокого
дерматитартритглазная болезньгипотиреоидит
II
от среднего до крупного
умеренная
средняя
умеренный
дерматитартрит
III
от среднего до крупного
сильная
хорошая
от умеренного до высокого
дерматитгипотиреоидит
IV
средний
от слабой до умеренной
хорошая
высокий
дерматитартритглазная болезнь
Систематизированные данные для четырех репрезентативных групп пород собак, а именно: фенотипические признаки и характерные для этих групп заболевания, корм, подходящий для животного с данными признаками, и благоприятный эффект, достигаемый при использовании корма, составленного для каждой группы пород; и содержание представляющих интерес питательных веществ, приводятся в таблицах 12-15, где ЕРА означает эйкозанпентановую кислоту; DНА означает докозагексановую кислоту; Mn означает марганец, Zn означает цинк, а отношение n6:n3 означает отношение омега-6-жирной кислоты к омега-3-жирной кислоте.
Таблица 12Суммарные результаты для Группы I
Характерные признаки
Представляющие интерес питательные вещества
Благоприятный эффект
Высокая активность
вещества, повышающие энергию и улучшающие профиль аминокислот
“...стимуляция развития здоровых мышц и поддержание активности”
Глазная болезнь
лютеин (кукурузы)
“...защита от свободных радикалов, приводящих к потере зрения”
Дерматит
вещества, снижающие отношение n6:n3 и повышающие уровень линолевой кислоты
“... стимуляция образования здоровой кожи, красивой шерсти и уменьшение линьки”
Артрит
ЕРА, метионин, Mn
“...сохранение активности и подвижности”
Таблица 13Суммарные результаты для Группы II
Характерные признаки
Представляющие интерес питательные вещества
Благоприятный эффект
Артрит
ЕРА, метионин, Mn
“...сохранение активности и подвижности”
Дерматит
вещества, снижающие отношение n6:n3 и повышающие уровень линолевой кислоты
“... стимуляция образования здоровой кожи, красивой шерсти и уменьшение линьки”
Размер от среднего до крупного
карнитин, аминокислоты
“... стимуляция развития здоровых мышц и снижение риска ожирения”
Таблица 14Суммарные результаты для Группы III
Характерные признаки
Представляющие интерес питательные вещества
Благоприятный эффект
Хорошая обучаемость
липоевая кислота, карнитин, витамин Е, DHA
“..поступление незаменимых питательных веществ для улучшения обучаемости и памяти”
Слабо выраженная линька
линолевая кислота, Zn
“...уменьшение линьки”
Высокая активность
вещества, повышающие энергию и улучшающие профиль аминокислот
“... стимуляция развития здоровых мышц и восстановление сил после физической нагрузки“
Дерматит
вещества, снижающие отношение n6:n3 и повышающие уровень линолевой кислоты
“..стимуляция образования здоровой кожи и красивой шерсти”
Таблица 15Суммарные результаты для Группы IV
Характерные признаки
Представляющие интерес питательные вещества
Благоприятный эффект
Артрит
ЕРА, метионин, Mn
“..сохранение активности и подвижности”
Хорошая обучаемость
липоевая кислота, карнитин, витамин Е, DHA
“...поступление незаменимых питательных веществ для улучшения обучаемости и памяти”
Дерматит
вещества, снижающие отношение n6:n3, повышающие уровень линолевой кислоты и не содержащие глютена
“..стимуляция образования здоровой кожи и красивой шерсти”
Высокая активность
вещества, повышающие энергию и улучшающие профиль аминокислот
“..стимуляция развития здоровых мышц и восстановление сил после физической нагрузки“
Глазная болезнь
лютеин
“.. защита от свободных радикалов, приводящих к потере зрения”
Как было проиллюстрировано в вышеуказанном примере, геномный анализ позволяет идентифицировать группы пород собак, имеющих повышенную предрасположенность к определенному заболеванию, например к артриту. Так, например, может быть составлен корм, в котором к общему составу добавляют ЕРА в нужном количестве, необходимом для предупреждения и/или лечения артрита. Не ограничиваясь какой-либо теорией, можно лишь отметить, что ЕРА, очевидно, предотвращает поступление сигнала от ДНК (то есть мРНК), которая продуцирует некоторые разлагающие ферменты. Так, например, при расщеплении протеогликана ЕРА прекращает подачу сигнала мРНК матричным металлопротеазам (ММР) и агреканазе, представляющим собой ферменты, которые расщепляют протеогликан и могут участвовать в развитии артрита.
Аналогичным образом, в состав пищевого рациона могут быть добавлены и другие биоактивные пищевые компоненты для предупреждения и/или лечения других заболеваний, к которым предрасположены животные данной группы пород, или для сообщения этой группе животных других фенотипических признаков. Так, например, такие пищевые рационы представлены ниже в Таблицах 16-19, в которых в систематизированном виде указаны питательные вещества, минералы, добавки для улучшения здоровья, витамины, жирные кислоты и другие компоненты для составления кормов, предназначенных для каждой из четырех групп пород собак. Ингредиенты в каждом рационе могут быть заменены эквивалентными ингредиентами, и их выбор может быть сделан исходя из их стоимости и/или доступности на время приготовления корма. Существуют компьютерные программы, в которые могут быть введены данные для компонентов-ингредиентов, используемых для составления корма, который содержит компоненты, требующие наименьших затрат и обеспечивающие нужные питательные вещества; причем, замена ингредиентов является обычной практикой при промышленном изготовлении кормов.
В соответствии с настоящим изобретением, способ укрепления здоровья животного может включать: (а) идентификацию группы пород, к которой принадлежит данное животное, на основе его генома; и (b) выбор рациона питания, который по меньшей мере частично, удовлетворяет пищевым потребностям животных данной группы пород и способствует укреплению их здоровья и (с) кормление животного кормом, содержащим BDC в количествах и в отношениях, соответствующих рецептуре данного корма. В качестве иллюстрации можно отметить, что для собак, относимых к определенным выше Группам I, II, III или IV, указанный способ может быть применен для достижения по меньшей мере одного благоприятного эффекта, способствующего укреплению здоровья и указанного в таблицах 12, 13, 14 или 15, соответственно. В некоторых вариантах изобретения, такой способ применяется для достижения по меньшей мере двух или по меньшей мере трех вышеуказанных эффектов, способствующих укреплению здоровья.
В одном из вариантов изобретения, способ выбора корма дополнительно включает идентификацию одного или более характерных зоографических признаков животного. В одном из вариантов изобретения, выбранный корм имеет питательный состав, модифицированный с учетом характерных зоографических признаков.
Используемый здесь термин “зоографический признак” означает любую и всю количественную или качественную информацию, которая может быть собрана для данного животного. Источники зоографической информации могут включать базу знаний владельца собаки, собранную, например, в виде ответов по вопроснику; ветеринарные учетные карты, включающие данные о состоянии здоровья животного в прошлом и в настоящее время, или имеющиеся у него болезни, данные о родословной животного, если она имеется, биометрические данные (рост, вес и т.п.) на время сбора информации и т.п. Так, например, зоографическими признаками являются возраст, пол, размер, масса, тип шерстного покрова, родословная, репродуктивный анамнез, история болезни животного, аппетит, признаки, связанные с условиями окружающей среды, и явные наследственные нарушения и заболевания животного.
Зоографические признаки могут включать один или более признаков, относящихся к генотипу. Примерами таких признаков являются, но не ограничиваются ими, порода животного, независимо от того, установлена ли она по экстерьеру в соответствии с классификацией АКC или какой-либо иной классификации; родословная, если она известна, а если животное относится к смешанной породе, то наследуемые признаки животного, включая породу его родителей и более ранних предков, если они известны; пол; шерстный покров (например, длинная, короткая, жесткая, вьющаяся или мягкая шерсть) и окрас; явные наследственные нарушения и заболевания животного; и т.п.
Зоографические признаки могут включать один или более признаков, относящихся к физиологическому состоянию. Примерами таких признаков являются, но не ограничиваются ими, возраст (хронологический или, если он определяется, физиологический); масса; размеры (например, высота в холке, длина конечностей; длина “спины” и т.п.); история болезни животного; репродуктивный анамнез, включая сведения о кастрации, если она проводилась, число родов и численность пометов и т.п.; состояние здоровья или патологическое состояние на данный момент и любые изменения за последнее время, включая любое диагностированное состояние или расстройство и любые симптомы, независимо от того, были ли они диагностированы или нет; наличие паразитов, включая блох; аппетит и любые его изменения за последнее время; уровень физической активности; острота органов чувств; аномалии в поведении; нрав (например, мягкий, агрессивный, послушный, неустойчивый); и т.п.
Зоографические признаки могут быть также связаны с условиями окружающей среды, в которых обитает данное животное. Такими условиями являются, но не ограничиваются ими, климат, время года, географическое положение и среда обитания. Так, например, при составлении корма для животного важно знать: обитает ли данное животное в теплом, сухом, засушливом или влажном климате; в какое время года приготавливается корм, то есть весной, летом, осенью или зимой; содержится ли животное в помещении или во дворе; живет ли данное животное в доме, в конуре из досок, по месту службы (например, в случае сторожевых собак, полицейских собак и т.п.) или в каких-либо других условиях; содержится ли данное животное отдельно или вместе с другими животными; живет ли данное животное в городской квартире или в сельской местности; а также важно знать почтовый индекс, страну и/или местность проживания владельца и уровень загрязнения среды, в которой содержится животное, если оно имеется (например, табачным дымом); и т.п.
Группа пород и характерные зоографические признаки животного могут быть идентифицированы по исходным данным, сообщенным владельцем. Такие исходные данные могут быть введены владельцем посредством пользовательского интерфейса, который может включать, например, компьютер, видеотерминал с сенсорным экраном, телефон с тональным набором или голосовую систему.
В другом варианте изобретения, способ выбора корма дополнительно включает идентификацию одного или более конкретных признаков общего состояния здоровья животного. В этом варианте изобретения, выбранный корм имеет состав питательных веществ, модифицированный с учетом конкретных признаков общего состояния здоровья животного. При этом могут быть приняты во внимание любые из вышеупомянутых признаков состояния здоровья. Такие признаки состояния здоровья могут быть идентифицированы на основе исходных данных, сообщаемых его владельцем и/или ветеринаром-специалистом. Такие исходные данные могут включать диагностические данные, полученные путем анализа образцов биологических жидкостей или тканей, взятых у данного животного.
Используемый здесь термин “образец биологических жидкостей или ткани” может представлять собой любой образец, пригодный для анализа, проводимого для диагностики. Биологическими жидкостями, которые могут быть взяты в виде образца, являются экскременты (фекалии и моча), кровь, слюна, амниотическая жидкость и т.п. Образцы тканей могут быть получены, например, путем биопсии, хирургической операции (например, в процессе операции, проводимой в других целях), путем взятия контрольного мазка или выдергивания клочка шерсти.
Кроме того, необязательно, образец биологической жидкости или ткани может быть использован для геномного анализа, проводимого для отнесения данного животного к соответствующей группе пород. Это может быть особенно полезным, если данное животное имеет неизвестную или смешанную породу или неизвестную генетическую наследственность. В этом случае, данный образец должен быть пригоден для определения ДНК или РНК и может быть взят в количестве, требующем или не требующем амплификации, например, ПЦР-методами.
Для определения группы пород, к которой принадлежит данное животное, может быть использован полиморфизм по одному нуклеотиду (SNP). Некоторые SNP являются породоспецифическими. Используемый здесь термин “породоспецифический SNP” означает SNP, который отдельно или в комбинации с другими SNP может быть применен для установления различий между породами или для определения наследственных признаков данной породы. Такой породоспецифический SNP может быть уникальным для одной породы. Альтернативно, породоспецифический SNP может присутствовать у животных многих пород, но его присутствие в комбинации с одним или более другими породоспецифическими SNP может быть использовано для определения наследуемых признаков данной породы животных. В одном из вариантов изобретения используется SNP, который присутствует по существу у всех собак одной породы и отсутствует по существу у всех собак другой породы. Породоспецифичность SNP обычно оценивают у “выборочной” популяции животных, характерной для данной породы. Такая “выборочная” популяция обычно состоит только из чистопородных животных. Эта выборочная популяция обычно содержит по меньшей мере примерно 4 животных на одну породу, например по меньшей мере примерно 20, по меньшей мере примерно 100, по меньшей мере примерно 400, по меньшей мере примерно 1000 или по меньшей мере примерно 10000 животных на одну породу.
В случае собак, породоспецифический SNP обычно присутствует по меньшей мере у около 70%, по меньшей мере у около 80% или по меньшей мере у около 90% животных выборочной популяции данной породы, а предпочтительно по меньшей мере у около 95%, а более предпочтительно по меньшей мере у около 99% животных выборочной популяции. Так, например, породоспецифический SNP обычно отсутствует по существу у всех собак выборочной популяции других пород. Так, например, породоспецифический SNP может присутствовать не более чем у около 30%, не более чем у около 20% или не более чем у около 10% выборочной популяции другой породы, а предпочтительно, не более чем у около 5%, а наиболее предпочтительно, не более чем у около 1% выборочной популяции другой породы. В различных вариантах изобретения, SNP присутствует по меньшей мере у около 95% животных выборочной популяции пород и не более чем у около 5% выборочной популяции собак любой другой породы. В некоторых вариантах изобретения, породоспецифический SNP является уникальным для данной породы, то есть он присутствует у 100% животных выборочной популяции, которые являются репрезентативными для этой породы, и полностью отсутствует в выборочной популяции, которая является репрезентативной для любой другой породы.
В другом варианте изобретения, породоспецифический SNP может быть использован для дифференциации одной породы в панели пород от других пород в данной панели. В таком варианте изобретения, SNP является специфичным для одной из пород в данной панели. В других вариантах изобретения, SNP может присутствовать более чем у одной породы. SNP, который является специфичным для двух или более пород в данной группе пород, может быть использован для дифференциации этих конкретных пород от других пород в данной группы.
В некоторых вариантах изобретения, породу животного определяют не по одному SNP, а по комбинации SNP, присутствующих в геноме животного. В соответствии с этим, в таких вариантах изобретения, наследуемость пород животных может быть идентифицирована исходя из комбинации нуклеотидов, присутствующих в двух или более положениях SNP. Поэтому каждая порода может быть определена в соответствии с правилом или рядом правил, основанных на комбинации нуклеотидов, присутствующих в этих положениях. В некоторых случаях, для определения породы может оказаться необходимым выполнение одного или более правил, которые определяют нуклеотид в каждом из множества положений SNP. Что касается собак, то для идентификации наследственных признаков пород животного обычно определяют по меньшей мере два различных положения SNP. Такое типирование обычно включает определение нуклеотида, присутствующего в любом данном положении SNP.
Термин “наследуемый признак породы” используется здесь для описания происхождения животного данной породы, а именно одной или более пород, признаки которых присутствуют в геноме данного животного. Поэтому, в случае чистопородных собак, наследуемые признаки породы обычно соответствуют породе данной собаки. В соответствии с этим, в одном из вариантов изобретения, нуклеотид, присутствующий в каждом одном или более положениях SNP генома собаки, может быть использован для определения наследуемых признаков породы данной собаки. В случае помесей и аутбредных животных, термин “наследуемый признак породы” может относиться к множеству пород, которые представлены в родословной животного. Термин “наследуемый признак породы” может также использоваться для описания доли или относительного вклада каждой породы в родословную аутбредного животного.
В некоторых вариантах изобретения, собакой, которую исследуют на наследственные признаки породы, может быть собака смешанной породы или аутбредная собака. Собака смешанной породы представляет собой потомство от двух чистопородных собак различных пород. Аутбредная собака (которая может также называться помесью, собакой смешанной породы или дворняжкой) имеет неизвестную родословную или является потомством, полученным в результате скрещивания трех или более пород в двух или более поколениях. Породы, которые вносят свой вклад в наследственность аутбредных животных, могут происходить от животных пород, принадлежащих к одной группе, или пород, принадлежащих к различным группам.
В некоторых вариантах изобретения, собака смешанной породы или аутбредная собака имеет наследуемые признаки породы, которые могут быть проанализированы исходя из геномного материала, полученного из образцов ткани или биологической жидкости, для идентификации одной или более пород, представленных в родословной данной собаки. Затем, необязательно, может быть определен процент вклада каждой породы в родословную собаки. Если, в основном, все предки данной собаки происходят от пород, принадлежащих к одной группе, то такая собака может быть отнесена к данной группе. Однако, если породы предков данной собаки принадлежат к двум или более группам, то может оказаться необходимым проведение дополнительного анализа для отнесения данной собаки к определенной группе. В некоторых вариантах изобретения, группа пород, к которой принадлежит собака смешанной породы или аутбредная собака, может быть определена методами статистического анализа. Некоторые собаки смешанной породы, которые широко представлены в общей популяции собак, могут быть добавлены как специфические члены данной группы пород. В одном из вариантов изобретения, SNP могут быть взяты за основу при определении групп пород. В другом варианте изобретения, для определения групп пород может быть использовано неравновесие по сцеплению генов, например, как описано у Sutter et al., Genomic Research 14:2388-2396 (2004).
Последовательности породоспецифических SNP могут храниться в электронном формате данных, например в компьютерной базе данных. В соответствии с этим настоящее изобретение относится к базе данных, содержащей геномную информацию, относящуюся к породоспецифическим SNP. Такая база данных может включать дополнительную информацию о SNP, например уровень ассоциации SNP с данной породой или с частотой SNP в данной породе. В различных вариантах изобретения, такая база данных, кроме того, позволяет присваивать каждую из породоспецифических SNP конкретной группе пород. Описанная здесь база данных может быть использована для отнесения животного к определенной группе пород. Такое определение группы пород может быть осуществлено электронным методом, например, с использованием компьютерной системы. Обычно указанное определение осуществляют путем внесения генетических данных животного в компьютерную систему; сравнения этих генетических данных с базой данных, содержащей информацию о породоспецифических SNP; и исходя из данных о нуклеотидах, присутствующих в каждом одном или более положениях породоспецифического SNP, идентификации наследуемых признаков породы данного животного и отнесения указанного животного к конкретной группе пород. В случае собак, такой способ включает внесение данных о породоспецифических SNP, присутствующих у данной собаки, в компьютерную систему; сравнение этих данных с базой данных, содержащей информацию о породоспецифических SNP для различных пород и/или групп пород; и исходя из такого сравнения, отнесение данной собаки к конкретной группе пород.
В соответствии с настоящим изобретением, способ приготовления корма для животного включает идентификацию группы пород, к которой принадлежит данное животное, и определение ряда пищевых потребностей животного, способствующих укреплению его здоровья и характерных для данной группы пород, описанных выше. Этот способ дополнительно включает выбор рациона, удовлетворяющего, по меньшей мере частично, таким пищевым потребностям; составление ингредиентов, обеспечивающих ВDC в количествах и соотношениях, определяемых рецептурой данного рациона, и приготовление данного корма.
В рецептуре пищевого рациона может быть представлен, в основном, полный состав корма, включая основные питательные вещества, такие как белок, углевод, липид и волокно, а также ВDC, необходимые для удовлетворения конкретных пищевых потребностей животного, способствующих укреплению его здоровья и связанных с группой пород, к которой принадлежит данное животное. Альтернативно, корм может быть составлен в форме рецептуры добавок, содержащей BDC в количествах и соотношениях, удовлетворяющих пищевым потребностям животного, которые при их добавлении в корм способствуют укреплению здоровья животного.
2
3
1
2
Примерами ВDC, которые представляют собой химические молекулы, являются, но не ограничиваются ими, аминокислоты; простые сахара; сложные сахара; триглицериды со средним размером цепи (МСТ); триацилглицериды (ТАG); n-3 (омега-3)-жирные кислоты, включая α-линоленовую кислоту (ALA), эйкозапентановую кислоту (ЕРА) и докозагексановую кислоту (DНА); n-6 (омега-6)-жирные кислоты, включая линоленовую кислоту, γ-линоленовую кислоту (GLA) и арахидоновую кислоту; источники холина, такие как лецитин; жирорастворимые витамины, включая витамин А и их предшественники, такие как каротиноиды (например, β-каротин), источники витамина D, такие как витамин D (эргокальциферол) и витамин D (холекальциферол), источники витамина Е, такие как токоферолы (например, α-токоферол) и токотриенолы; и источник витамина К, такие как витамины К (филлохинон) и витамин К (менадинон); водорастворимые витамины, включая витамины В, такие как рибофлавин, ниацин (включая никотинамид и никотиновую кислоту), пиридоксин, пантотеновая кислота, фолиевая кислота, биотин и кобаламин; и витамин С (аскорбиновая кислота); антиоксиданты, включая некоторые из перечисленных выше витаминов, а в частности витамины Е и С, а также биофлавоноиды, такие как катехин, кверцетин и теафлавин; хиноны, такие как убихинон; каротиноиды, такие как ликопен и липоксантин; ресвератрол и α-липоевая кислота; L-карнитин; D-лимонен; глюкозамин; S-аденозилметионин и хитозан.
Что касается включения аминокислот в вышеуказанный иллюстративный список ВDC, то, как было указано, почти все корма содержат белок, который обычно поставляет все незаменимые аминокислоты. Однако белок, содержащийся в корме, не всегда обеспечивает организм незаменимыми аминокислотами в том количестве, которое является оптимальным для укрепления здоровья конкретных животных, а поэтому может оказаться необходимым добавление одной или более аминокислот или источников белка, обогащенных такими аминокислотами.
Аналогичные рассуждения относятся также к простым и сложным сахарам, которые представляют собой ВDC и могут быть, а могут и не быть, компонентами углеводной фракции корма, а также к некоторым жирным кислотам, включая n-3 и n-6-жирные кислоты, которые представляют собой ВDC и могут быть, а могут и не быть, компонентами липидной фракции корма.
Репрезентативными растительными компонентами, которые могут быть использованы в качестве ВDC, являются, но не ограничиваются ими, алоэ настоящее, донг ква, эхинацея, энотера, льняное семя, чеснок, имбирь, гинкго билоба, женьшень, зеленый чай, соя, куркума, пырей и парагвайский чай (лечебный чай).
Корм, приготовленный указанным способом, может быть, в основном, сбалансированным, либо он может включать добавки, подходящие для использования в комбинации с основным кормом, либо для смешивания с основным кормом. Если приготовленный корм является добавкой, то указанный способ может дополнительно включать смешивание такой добавки с основным кормом, а затем его упаковку. Альтернативно, такая добавка может быть дана животному хозяином во время кормления животного основным кормом.
Ингредиенты, содержащие ВDC, могут быть выбраны с помощью алгоритма. Алгоритмы для составления пищевых рационов на основе рецептуры корма хорошо известны специалистам. Такие алгоритмы обеспечивают доступ к набору данных для анализа различных ингредиентов и использования этих данных для вычисления количеств таких ингредиентов в пищевом рационе, имеющем нужный состав питательных веществ.
Такой набор данных, к которым может быть применен данный алгоритм, также возможно включает стоимость различных ингредиентов; причем такой алгоритм включает стандартную программу для введения стоимости как критерия для выбора ингредиентов. Это дает возможность приготавливать корм, имеющий оптимальную общую стоимость при наименьших затратах, требуемых для получения нужного пищевого рациона. Если необходимо, то может быть выбран и другой критерий. Так, например, ингредиенты могут быть идентифицированы как “органические” или как-либо иначе, а поэтому, если желательно, чтобы данный корм был “органическим”, то могут быть выбраны только “органические” ингредиенты. Примерами “органических” ингредиентов являются любые сельскохозяйственные продукты, которые производятся и обрабатываются в соответствии с требованиями Управления по контролю за качеством пищевых продуктов, медикаментов и косметических средств США (FDА), изложенными в гл. 7 Свода федеральных правил (CFR) Разд. 205.101, Разд. 205.202-207, Разд. 205.226-239, Разд. 205.101, Разд. 205.270-272 и в соответствии со всеми другими приемлемыми требованиями 7 CFR части 205.
В одном из вариантов изобретения, состав корма может быть выбран из ряда уже существующих кормов, например из ассортимента уже известных пищевых продуктов, которые по своему составу более всего походят или соответствуют рецептуре корма, полученного в соответствии с настоящим изобретением. Так, например, может быть использован алгоритм, который позволяет проводить сравнение состава или рецептуры корма, полученного с помощью компьютера, с имеющимися готовыми продуктами и выбрать продукт, наиболее соответствующий полученному составу корма или его рецептуре.
В другом варианте изобретения, корм приготавливают в соответствии с композицией, полученной с помощью вышеуказанного алгоритма. Такое приготовление корма может быть осуществлено в автономном режиме, то есть на устройстве, не управляемом компьютерной системой, либо частично или полностью под контролем и/или под управлением программы-приложения компьютерной системы, которая позволяет составить рецептуру корма и вычислить состав корма, описанного выше.
Приготовленный таким образом продукт может представлять собой полный рацион или добавку, предназначенную для добавления в основной корм или смешивания с этим кормом с получением готового корма. Этот продукт может быть жидким, полутвердым или твердым, причем если этот продукт является твердым, то он может представлять собой влажный корм (например, стерилизованный влажный корм для домашних питомцев), либо наполовину влажный или сухой (например, дробленый корм). Добавка может быть предназначена, например, для использования в качестве соуса для добавления в основной корм или для покрытия основного дробленого корма.
Подходящие управляемые компьютером устройства для приготовления кормового продукта, имеющего определенный состав, известны специалистам. Так, например, может быть использован аппарат, по существу описанный в патенте США № 6493641.
Указанный корм, после его приготовления способом согласно изобретению, может быть необязательно упакован в подходящую емкость. Так, например, влажный корм может быть упакован в жестяную банку, в стеклянную банку или в герметично закрытый пакет; а сухой корм может быть упакован в пакет, в коробку или в пакет, находящийся в коробке. Эта стадия упаковки, если это необходимо, может быть проведена под управлением компьютера.
Рассматриваемая здесь компьютерная система может быть также использована для изготовления этикеток или вкладышей в упаковку пищевого продукта, на которых имеется любая или вся информация, требуемая Регуляторными органами и обычно предоставляемая коммерческими фирмами-изготовителями. Так, например, этикетки или вкладыши в упаковку могут включать список ингредиентов и/или гарантийный анализ.
Приготовление корма, включая упаковку и маркировку, может быть осуществлено на обычном промышленном предприятии, таком как фабрика. Альтернативно, такой корм удобно изготавливать в месте, наиболее близко расположенном к месту проживания конечного потребителя, например в соответствующем магазине оптовой или розничной торговли, таком как лавка, торгующая кормом для домашних животных. В одном из вариантов изобретения, пищевую смесь приготавливают в пункте доставки и поставляют конечному потребителю, например, по его заказу, то есть заказу по телефону или через доступный web-сайт в интернете.
В одном из вариантов изобретения, пищевая смесь может быть приготовлена работником розничной торговли или производителем кормов по рецептуре ветеринарного врача или диетолога, составляющего рецептуры кормов. Такая рецептура содержит, возможно, купон, действительный при оплате по меньшей мере части корма, или дающий потребителю, имеющему этот купон, право на скидку или компенсацию расходов при покупке такого корма.
Настоящее изобретение также относится к кормовым смесям для животных конкретного генотипа, по которому определяют группу пород. В случае собак, репрезентативными кормовыми смесями согласно изобретению являются корма для собак, принадлежащих к Группам I, II, III и IV. В некоторых вариантах изобретения, данная кормовая смесь предназначена для собак, принадлежащих к группе пород, которая включает породы, относящиеся к двум или более группами пород, классифицированных по АКС.
Для собак группы I, корм, являющийся по существу полностью сбалансированным рационом, имеет, например, состав питательных веществ, содержащий, по массе сухого вещества, примерно 28% белка, примерно 18% жира, примерно 51% углеводов, включая волокно, примерно 0,2% ЕРА, примерно 1,5% метионина и примерно 100 м.д. марганца, при массовом отношении омега-6:омега-3-жирных кислот, составляющем примерно 6:1. Пример такого корма представлен в таблице 16.
Таблица 16Состав корма для собак группы I
Ингредиент
% от всего корма
Ингредиент
% от всего корма
Кукуруза
51,240
Витамин Е
0,200
Субпродукты из куриного мяса
18,210
Витаминная смесь
0,126
Соевая мука
15,000
Таурин
0,100
Куриный жир
8,953
Минеральная смесь
0,040
Интенсификатор Pal
2,000
Сульфат марганца
0,023
Соевое масло
1,000
L-триптофан
0,017
Рыбий жир
1,000
Неочищенный белок
28,400
DL-метионин
0,894
Неочищенный жир
18,400
Неиодированная соль
0,642
ЕРА
0,200
Хлорид холина
0,285
Метионин
1,500
L-карнитин
0,270
Марганец
0,010
Омега-6:омега-3
6
Для собак группы II, корм, являющийся по существу полностью сбалансированным рационом, имеет, например, состав питательных веществ, содержащий, по массе сухого вещества, примерно 28,5% белка, примерно 16,5% жира, примерно 53% углеводов, включая волокно, примерно менее чем 0,2% ЕРА, примерно 1,5% метионина, примерно 100 м.д. марганца и примерно 300 м.д. карнитина. Пример такого корма представлен в таблице 17.
Таблица 17Состав корма для собак группы II
Ингредиент
% от всего корма
Ингредиент
% от всего корма
Кукуруза
53,393
Витаминная смесь
0,126
Субпродукты из куриного мяса
18,136
Таурин
0,100
Соевая мука
14,628
L-треонин
0,081
Куриный жир
7,245
L-триптофан
0,058
Интенсификатор Pal
2,000
Хлорид калия
0,050
Соевое масло
1,000
Минеральная смесь
0,034
Рыбий жир
1,000
Сульфат марганца
0,023
DL-метионин
0,899
Неочищенный белок
28,500
Иодированная соль
0,280
Неочищенный жир
16,500
L-карнитин
0,270
ЕРА
<6,0
Хлорид холина
0,240
Метионин
1,500
L-лизин
0,236
Марганец
0,010
Для собак группы III, корм, являющийся по существу полностью сбалансированным рационом, имеет, например, состав питательных веществ, содержащий, по массе сухого вещества, примерно 30% белка, примерно 26% жира, примерно 40% углеводов, включая волокно, примерно менее чем 0,14% DНА, примерно 4,8% линолевой кислоты и примерно 300 м.д. карнитина. Пример такого корма представлен в таблице 18.
Таблица 18Состав корма для собак группы III
Ингредиент
% от всего корма
Ингредиент
% от всего корма
Кукуруза
40,649
Витаминная смесь
0,211
Субпродукты из куриного мяса
23,252
Масло, содержащее витамин Е
0,200
Куриный жир
15,522
Таурин
0,100
Соевая мука
13,263
Хлорид калия
0,050
Интенсификатор Pal
2,000
Минеральная смесь
0,050
Соевое масло
1,000
L-триптофан
0,030
Рыбий жир
1,000
Сульфат марганца
0,023
DL-метионин
0,875
Неочищенный белок
30,000
Неиодированная соль
0,610
Неочищенный жир
26,000
Льняное семя
0,600
Липоевая кислота
0,015
Хлорид холина
0,295
DНА
0,140
L-карнитин
0,270
Линолевая кислота
4,820
Карнитин
0,030
Для собак группы IV, корм, являющийся по существу полностью сбалансированным рационом, имеет, например, состав питательных веществ, содержащий, по массе сухого вещества, примерно 28,5% белка, примерно 16,5% жира, примерно 53% углеводов, включая волокно, примерно 0,14% DНА, примерно 4,8% линолевой кислоты, примерно 0,875% метионина, примерно 300 м.д. карнитина и примерно 100 м.д. марганца. Пример такого корма представлен в таблице 19.
Таблица 19Состав корма для собак группы IV
Ингредиент
% от всего корма
Ингредиент
% от всего корма
Кукуруза
52,946
Таурин
0,100
Субпродукты из куриного мяса
18,151
Хлорид калия
0,050
Соевая мука
14,981
Минеральная смесь
0,034
Куриный жир
7,006
Сульфат марганца
0,023
Интенсификатор Pal
2,000
L-триптофан
0,015
Соевое масло
1,000
Неочищенный белок
28,500
Рыбий жир
1,000
Неочищенный жир
16,500
DL-метионин
0,895
Липоевая кислота
0,015
Льняное семя
0,600
DHA
0,140
Иодированная соль
0,280
Линолевая кислота
4,820
L-карнитин
0,270
Карнитин
0,030
Хлорид холина
0,240
ЕРА
0,200
Витаминная смесь
0,208
Метионин
1,500
Витамин Е
0,200
Марганец
0,010
Возраст является важным фактором, влияющим на питание и здоровье как человека, так и животного. В некоторых вариантах изобретения, группы пород разбивают на подгруппы исходя из возраста животных (возрастные подгруппы), и для каждой из таких подгрупп могут быть определены наиболее распространенные болезни, частота возникновения таких болезней или предрасположенность к этим болезням. “Хронологический возраст” животного означает фактический период времени, прошедший со дня рождения животного (например, годы или месяцы). “Физиологический возраст” животного означает средний хронологический возраст животных одной и той же породы, имеющих такое же связанное с возрастом физиологическое состояние (подвижность, острота восприятия, стирание зубов и т.п.), как и состояние оцениваемого животного.
Настоящее изобретение относится не только к составлению корма. В различных вариантах изобретения, информация о группах пород и о фенотипических признаках каждой группы может быть использована для составления фармацевтических композиций для животного; для разработки программ по укреплению здоровья животного; для разработки программ, позволяющих определить необходимость включения добавок в рацион животного, а также определить тип и количество добавок, которые должны быть рекомендованы; для разработки терапевтических схем лечения животного, например, схемы, включающей программу физической нагрузки для предупреждения развития хронического заболевания, характерного для животных этой группы, или для составления кормов, включающих ВDC, которые могут быть эффективными для лечения и/или предупреждения заболевания или генетического нарушения.
В некоторых вариантах изобретения, кормовая смесь, содержащая биологически активные компоненты (ВDC), предназначенные для лечения и/или предупреждения заболеваний или генетических нарушений, отпускаются по рецепту.
В различных вариантах изобретения, корма составляют для оптимизации реализации геномного потенциала животного.
Различные варианты настоящего изобретения включают создание матрицы кормовых композиций, одной из главных осей которой является генотип. Осью, перпендикулярной оси генотипа, может быть возраст или возрастная группа или, в других вариантах изобретения, распространенность определенного заболевания или физические признаки. Для любого специалиста в данной области очевидно, что перпендикулярной осью может быть любое одно или более из бесконечного ряда различных признаков, а именно фенотипических признаков, возраста, заболевания, потребности в определенных ингредиентах (таких как органические, гипоаллергенные и обогащенные витаминами ингредиенты и т.п., а также стоимость этих ингредиентов) и других признаков.
Репрезентативный способ составления рецептурной матрицы корма для определенного вида животного проиллюстрирован на чертеже. Алгоритм кластеризации используется для классификации пород животных по группам на основе их генома. Затем эти группы характеризуют по пищевыми потребностям животных и по их предрасположенности к заболеваниям с последующей необходимостью предупреждения и/или лечения заболеваний. В этом репрезентативном способе, возрастные группы животных некоторых видов также характеризуют по пищевыми потребностям животных и по необходимости предупреждения и/или лечения заболеваний. Ингредиенты, которые должны быть включены в состав корма, определяются в соответствии с пищевыми потребностями животного, а также необходимостью предупреждения и/или лечения заболеваний, которыми страдают животные определенной группы пород и определенного возраста, что позволяет получить корм, содержащий ВDC, удовлетворяющие указанным пищевым потребностям животных и способствующие предупреждению и/или лечению указанных заболеваний. При выборе ингредиентов корма дополнительным, но необязательным критерием является их стоимость. В этом случае разрабатывают матрицу рецептур корма, где первым параметром является группа пород, а вторым параметром является возраст. На чертеже показана каждая ячейка матрицы, занимаемая рецептурами корма, однако следует отметить, что не каждая ячейка матрицы должна быть занята, и что данная ячейка может содержать более одной рецептуры корма. В некоторых вариантах изобретения, рецептура корма, занимающая любую ячейку, может представлять собой рецептуру добавки, которая может быть введена в основной корм либо составителем корма, либо владельцем животного. Информация, используемая для составления указанной матрицы, включая информацию о группах пород, возрастных группах, предрасположенности к заболеванию, необходимости предупреждения и лечения заболевания, пищевых потребностях, ВDC, ингредиентах и т.п., может храниться в одной или более базах данных, и из таких баз данных с помощью алгоритма может быть получена информация по составлению рецептурной матрицы.
В своем родственном варианте, настоящее изобретение относится к способу создания матрицы кормовых композиций для животных вида, не относящегося к идентифицированным породам. Этот способ включает идентификацию множества генотипов животных данного вида, классификацию генотипов путем их кластеризации на основе геномного анализа, установление соответствия каждой группы с пищевыми потребностями, обеспечивающими укрепление здоровья, и составление смеси ингредиентов корма, удовлетворяющих этим пищевым потребностям, для каждой группы, для получения кормовых композиций. Как и в других вариантах изобретения, любая кормовая композиция в данной матрице может, необязательно, представлять собой вспомогательный состав, который может быть добавлен в основной корм либо составителем корма, либо владельцем животного.
В одном из вариантов изобретения, число пищевых композиций соответствует числу групп. Так, например, если породы собак подразделяются на четыре группы пород, например Группы I, II, III и IV, то для каждой из этих групп может быть выбран один корм.
В других вариантах изобретения, указанная матрица имеет по меньшей мере два измерения, одно из которых соответствует группе пород. Второе измерение может соответствовать возрасту животного, а поэтому такой способ может дополнительно включать определение возрастных подгрупп животных конкретных видов. Может быть создана двумерная матрица, содержащая состав корма, адаптированный к пищевым потребностям каждой возрастной подгруппы в каждой группе пород.
В других вариантах изобретения, указанная матрица имеет более чем два измерения. Так, например, первое измерение может соответствовать группе пород, второе измерение может соответствовать возрасту или возрастной подгруппе, а третье измерение может соответствовать конкретному состоянию здоровья или самочувствию животного, например физическому состоянию его организма.
Как и в других вариантах изобретения, ингредиенты корма могут быть выбраны исходя из критериев, которые включают их стоимость, в результате чего может быть получена матрица составов корма, имеющих оптимальную общую стоимость.
Состав корма, полученный способом согласно изобретению, как таковой также является вариантом настоящего изобретения.
В одном из вариантов изобретения, способ составления рецептуры корма для домашних питомцев определенных видов включает разделение генотипов животных определенных видов на группы; определение множества возрастных подгрупп; составление матрицы, имеющей первое измерение, соответствующее группам пород, и второе измерение, соответствующее возрастным подгруппам; и составление рецептур корма, которые входят в данную матрицу.
В другом варианте изобретения, способ составления рецептуры корма для домашних питомцев определенного вида включает разделение генотипов животных определенного вида на группы и составление одного или более рецептур корма для животных каждой группы.
В еще одном варианте изобретения, способ создания матрицы рецептуры корма для домашних питомцев определенных видов включает: идентификацию множества генотипов данного вида; установление соответствия множества генотипов с множеством требований к составу корма; идентификацию множества ингредиентов корма, каждый из которых имеет по меньшей мере одно связанное с таким ингредиентом свойство; определение взаимосвязи между требованиями к составу корма и свойствами ингредиентов; и создание матрицы рецептуры корма для множества генотипов с использованием указанной определенной взаимосвязи, где указанная матрица включает набор ингредиентов, удовлетворяющих пищевым потребностям животных каждого генотипа.
Настоящее изобретение также относится к устройству для связи с потребителем. Такое устройство помогает владельцу животного узнать, к какой генотипической группе принадлежит его животное, например собака. Такое устройство может включать дисплеи в любой одной или в нескольких торговых точках, которые хорошо известны специалистам в области маркетинга. В различных вариантах изобретения, устройства для связи с потребителем включают компьютерный киоск (автономный центр интерактивной информации), находящийся в месте продажи или в любом другом месте, что позволяет владельцу животного вводить информацию, например, на сенсорном экране, включающую, например, породу и возраст животного, а в некоторых вариантах изобретения, может потребоваться введение другой информации. На основе вводимой информации, компьютер идентифицирует соответствующий состав корма, либо в случае, если подходящим является лишь один состав корма, то компьютер корректирует такой состав корма для данного животного. В различных вариантах изобретения, компьютерный киоск часто предлагает вопросы и дает нужные ответы. В других вариантах изобретения, компьютерный киоск позволяет получить консультации или научные сведения на начальном уровне, которые используются для составления кормов. В различных вариантах изобретения, компьютерный киоск может быть использован для продажи новых продуктов и/или новой технологии. В других вариантах изобретения, компьютерный киоск может быть использован для сбора обзорной информации от потребителей.
В некоторых вариантах изобретения, указанный киоск позволяет просматривать web-страницу или группу web-страниц в Интернете. В других вариантах изобретения, владелец вводит информацию и/или получает компьютерную информацию на web-страницах. В таких вариантах изобретения, указанные web-страницы на компьютере могут осуществлять одну или более функций, аналогичных функциям вышеописанного информативного киоска. В других вариантах изобретения, владелец животного отвечает на вопросы, предлагаемые в письменном виде в виде вопросника, а затем этот вопросник вводится в систему, которая определяет наиболее подходящий состав корма для конкретного животного. В других вариантах изобретения, владелец отвечает на вопросы устно, и такие устные ответы могут регистрироваться в электронном формате или в виде печатного документа специалистом по уходу за животными, после чего такой ответ вводится в систему, которая определяет наиболее подходящий состав корма для конкретного животного. В некоторых вариантах изобретения, устные ответы регистрируются компьютером в электронном формате, и такие ответы подвергаются электронной обработке и подаются в систему для определения наиболее подходящего питательного состава для конкретного животного. В различных вариантах изобретения, в которых может быть использовано любое из вышеописанных устройств, владелец не знает, к какой породе принадлежит его животное, а поэтому он не может точно определить, к какой группе пород относится его животное. В таких вариантах изобретения, может быть предложен опросник, используемый в любом из вышеописанных устройств и/или методах. В таком опроснике владельцу может быть задан ряд вопросов, относящихся к фенотипическим признакам животного, и ответы на эти вопросы вводятся в систему для определения группы пород, которая больше всего соответствует данному животному. В таких вариантах изобретения, определение группы пород может быть затем введено в систему, которая выбирает наиболее подходящий состав корма для конкретного животного.
В других вариантах изобретения, дисплей в месте продажи может быть аналогичным дисплею, имеющемуся в магазине автозапчастей или в отделе автозапчастей универмага. В этих магазинах такие дисплеи обычно используются для покупки фар, аккумуляторных батарей, фонарей сигнала торможения, ламп для освещения салонов, стеклоочистителей и других имеющихся в продаже деталей для ремонта автомобилей. В данном случае, указанные дисплеи в торговых точках могут служить в качестве лекционных плакатов, которые могут помочь владельцу правильно выбрать состав корма для животного. В других вариантах изобретения, дисплей в месте продажи может включать небольшой микропроцессор, такой как обычно устанавливают в отделах автозапчастей, и этот дисплей может потребовать введения данных о породе и возрасте животного, и исходя из этих данных он выдает соответствующую информацию о нужном составе корма для животного. В других вариантах изобретения, дисплеи в месте продажи могут включать схемы и экспозиции, которые содержат некоторые научные данные, относящиеся к составлению кормов для животного, исходя из генотипической группы, к которой принадлежит животное. В различных вариантах изобретения, на упаковках кормов, например на пакетах, могут быть приведены графики с указанием конкретной фенотипической группы, для которой составлен корм или уже существует подходящий корм. Такие графики могут быть представлены на плакатах, на дисплеях компьютеров, в микропроцессорах, на лекционных плакатах типа откидных листов или на плакатах с круговой подачей информации и т.п., так чтобы соответствующую группу можно было легко идентифицировать на пакете или на другой упаковке. В другом варианте изобретения, для такой идентификации могут быть использованы различные цвета. В других вариантах настоящего изобретения, указанные графики или цвета могут быть использованы для идентификации корма, разработанного или уже имеющегося для различных возрастных групп. В различных вариантах изобретения, на пакете или на другой упаковке имеется список пород, включенных в конкретную генотипическую группу, для которой составлен корм или уже существует подходящий корм. В различных вариантах изобретения, на пакете или на другой упаковке имеются инструкции по кормлению животных исходя из массы его тела.
В любом из вышеуказанных вариантов, указанная система связи с потребителем возможно выдает купон, действительный при оплате по меньшей мере части корма или дающий потребителю, имеющему этот купон, право на скидку или компенсацию расходов при покупке такого корма.
В другом варианте изобретения, способ согласно изобретению также включает введение в считывающее устройство, например в запоминающее устройство, кода, представляющего рецептуру корма, такого как печатный штриховой код, печатный цифровой код, карта памяти, диск или чип и возможно, чип, предназначенный для имплантации животному.
В соответствии с этим вариантом изобретения, владелец животного может ввести в терминал торговой точки, код, в котором заложен предварительно выбранный состав корма для конкретного животного, например, путем проведения карты через считывающее устройство или путем сканирования чипа, содержащего такой код. Затем управляемое компьютером устройство универсального типа, например многофункциональное устройство или торговый автомат, имеющийся в торговом зале, вычисляет рацион корма на основе его закодированного состава и выдает потребителю. Указанные карта или чип также содержат, необязательно, код, позволяющий осуществлять автоматическую оплату корма.
Компьютерная система для составления рецепта корма для животного представляет собой дополнительный вариант настоящего изобретения. Эта система на одном или множестве носителей для пользовательского интерфейса включает: (а) набор данных, называемых здесь первым набором данных, относящихся к множеству групп пород, классифицированных по геномным признакам каждой группы пород; и (b) алгоритм, называемый здесь первым алгоритмом. Этот алгоритм при графическом представлении первого набора данных позволяет (i) осуществлять обработку входящих данных по одному или более геномным признакам данного животного для определения группы пород, к которой может принадлежать данное животное, и (ii) составлять рецептуру корма, удовлетворяющего пищевым потребностям животных, принадлежащих к данной группе пород.
Геномные признаки, входящие в состав первого набора данных и вводимых данных, могут включать одну или более пород, родословную и генетические маркеры. Если порода животного известна и не является смешанной и если первый набор данных включает список пород для каждой группы пород, то с помощью первого алгоритма можно легко идентифицировать группу, к которой должно быть отнесено животное исходя из его породы, при этом какой-либо другой информации для этого не требуется. Аналогичным образом, если животное относится к смешанной породе и если его родословная известна, то исходя из введенных данных о его родословной и с помощью указанного алгоритма можно найти группу, наиболее соответствующую для данной породы. Альтернативно или дополнительно, вводимые данные могут включать один или более генетических маркеров, которые отдельно или вместе являются идентифицирующими показателями для данной группы пород. Такие генетические маркеры, например, SNP, могут быть идентифицированы путем анализа образца биологической жидкости или ткани, взятых у животного.
В одном из вариантов изобретения, указанная система дополнительно включает: (с) второй набор данных, относящихся к фенотипическим признакам, характерным для каждой группы пород и (d) третий набор данных, относящихся к влиянию ВDC (i) на такие фенотипические признаки, модифицированные конкретными зоографическими признаками, и возможно (ii) на конкретные показатели состояния здоровья отдельного животного. В соответствии с этим вариантом изобретения, первый алгоритм также позволяет при введении второго и третьего набора данных обрабатывать входные данные по одному или более зоографическим признакам и, возможно, по одному или более показателям состояния здоровья отдельного животного для составления рецептуры корма для этого животного. Рецептура корма для животного должна не только удовлетворять пищевым потребностям животного данной группы пород, но также и способствовать укреплению его здоровья, а поэтому она должна быть составлена с учетом зоографических признаков животного, таких как возраст, и, возможно, конкретных показателей его состояния здоровья, таких как имеющееся у него патологическое нарушение.
Указанная система также содержит, необязательно, пользовательский интерфейс. Первый, второй и третий наборы данных могут находиться в одной базе данных или во множестве отдельных баз данных. Зоографические признаки, действующие как модификаторы в третьем наборе данных, могут включать любые из вышеупомянутых признаков. С помощью первого алгоритма можно, но необязательно, обрабатывать входные данные, содержащие диагностические данные, полученные путем анализа образца биологической жидкости или ткани, взятых у животного.
Такая система может, если это необходимо, также включать (е) четвертый набор данных, относящихся к содержанию ВDC в ингредиентах корма и, возможно, стоимость этих ингредиентов и (f) второй алгоритм, с помощью которого, исходя из четвертого набора данных, можно выбирать ингредиенты корма, для уточнения питательного состава, рецептура которого была определена с помощью первого алгоритма. Указанный второй алгоритм позволяет учитывать, необязательно, стоимость ингредиентов для получения питательного состава, имеющего оптимальную общую стоимость. Указанная система может также включать управляемую компьютером многофункциональную систему, способную выбирать состав корма, определенный с помощью второго алгоритма.
Описанная здесь компьютерная система может также включать упаковывающую систему, способную помещать отмеренное количество кормовой смеси в подходящую емкость; и/или маркирующую систему, способную печатать этикетки или вкладыши с выходными данными, определяющими группу пород и, возможно, другие признаки животного, для которого была приготовлена данная кормовая смесь, а также выдавать информацию о составе корма и/или об ингредиентах данной кормовой смеси.
Набор согласно изобретению включает: корм, полученный описанным здесь способом; пищевую добавку; и, возможно, информационное средство и/или инструкции по добавлению пищевой добавки в основной корм и скармливанию указанной пищевой добавки животному. Обычно добавку и корм помещают в отдельные емкости, которые могут иметь общую упаковку, либо они могут быть распределены по отдельным упаковкам. Указанное информационное средство может представлять собой этикетку или вкладыш в упаковку. Альтернативно или дополнительно, такое информационное средство может включать брошюру, рекламу, считываемый компьютером цифровой или оптический носитель, такой как дискета или CD, аудиоинформацию на магнитофонной кассете или CD, видеоинформацию на видеокассете или DVD и/или на одной или более страницах web-сайта.
Указанное информационное средство само является дополнительным вариантом настоящего изобретения.
Описанные здесь примеры и другие варианты приводятся лишь для иллюстрации и не ограничиваются всеми устройствами, системами, композициями, материалами и способами, рассматриваемыми в настоящем изобретении. В конкретные варианты осуществления изобретения, а также в устройства, системы, композиции, материалы и способы, входящие в объем настоящего изобретения, могут быть внесены эквивалентные изменения, модификации и варианты, которые по существу не влияют на результаты, полученные с помощью настоящего изобретения. Такие изменения, модификации или варианты не должны выходить за рамки существа и объема изобретения.
Все упомянутые здесь патенты, патентные заявки и публикации включены в настоящее описание путем ссылки в допустимых законом пределах для описания и раскрытия упоминаемых в этих документах соединений и методов, которые могут быть использованы для описания настоящего изобретения. Однако их не следует истолковывать, как уровень техники, порочащий новизну изобретения. Термины “содержит, включает” и т.п. должны интерпретироваться как неисключающие.