Созданы устойчивые к туберкулёзу коровы
Юлия Коровски, XX2 век
Учёные из китайского Северо-западного научно-технического университета сельского и лесного хозяйства вывели трансгенных коров с повышенной устойчивостью к туберкулёзу. Они использовали модифицированную версию CRISPR, благодаря чему им удалось избежать распространённой проблемы исходной технологии – появления незапланированных мутаций. Результаты работы опубликованы в журнале Genome Biology (Gao et al., Single Cas9 nickase induced generation of NRAMP1 knockin cattle with reduced off-target effects).
«Мы успешно встроили ген устойчивости к туберкулёзу под названием NRAMP1 в геном коровы благодаря новой версии системы CRISPR – CRISPR/Cas9n, – рассказывает ведущий автор исследования, доктор Юн Чжан (Yong Zhang). – Затем нам удалось вывести коров с повышенной устойчивостью к туберкулёзу. Важно отметить, что наш метод не приводит к появлению нецелевых эффектов, а это значит, что использованная нами технология CRISPR может лучше подойти для создания трансгенного скота с целенаправленно изменённым геномом».
Угадайте, какая из этих коров генетически модифицирована? Правильный ответ – обе.
В последнее время в генной инженерии активно применяют технологию CRISPR/Cas9. Она относительно простая, но периодически приводит к возникновению неожиданных мутаций. Предотвратить их появление – одна из самых важных задач современной генетики. «При встраивании в геном млекопитающего нового гена, сложность заключается в том, чтобы найти наилучшее место для его вставки, – объясняет Чжан. – Вам нужно перерыть геном в поисках региона, который, как вам кажется, оказывает наименьшее влияние на другие гены, которые находятся в непосредственной близости. Нам удалось идентифицировать наиболее подходящий для вставки гена участок, который, как мы смогли продемонстрировать, не приводит к возникновению нецелевых эффектов».
Около десяти лет назад стало известно, что развитие и течение туберкулёза регулирует ген NRAMP1. Микобактериями туберкулёза заражён примерно каждый третий житель планеты, но у большинства возбудители находятся в «спящем состоянии». Аллели (варианты) гена NRAMP1 влияют на то, разовьётся ли у человека (или животного) туберкулёз и с какой скоростью будет протекать процесс, если это всё же случится. Исследователи встроили нужный вариант гена NRAMP1 в геном фибробластов, полученных из плодов возрастом 35–40 дней, а затем перенесли ядра этих клеток в яйцеклетки коровы. Из них в лаборатории получили эмбрионы, которые поместили в матки коров. Аналогичные эксперименты провели с использованием классической технологии CRISPR/Cas9, чтобы сравнить результаты.
Всего учёные получили из 4819 эмбрионов 20 телят, при этом 11 из них прожили дольше трёх месяцев. Геном выживших телят проверили на наличие непредвиденных изменений с помощью ПЦР и Саузерн-блоттинга – метода, который позволяет обнаружить специфические формы ДНК в клетках. В процессе Саузерн-блоттинга молекулы ДНК удаляют из клеток и специальными ферментами разделяют на небольшие фрагменты. Эти фрагменты отделяют друг от друга, и с помощью генного зонда (меченого радиоактивным веществом участка ДНК) ищут идентичные участки ДНК. Ни у одного из девяти телят, полученных с помощью CRISPR/Cas9n, не удалось обнаружить никаких нецелевых изменений генома. Встроенный NRAMP1 не повлиял на работу других генов, а кодируемый им белок не попал в кожу, мускулы, сердце, печень, почки или лёгкие – а потому учёные заключили, что ген встал точно на место. А вот у двух животных, созданных с помощью CRISPR, незапланированные мутации нашлись.
Учёные взяли образцы крови у трансгенных и обычных коров той же породы и подвергли их воздействию возбудителей «бычьего туберкулёза» – микобактерии Mycobacterium bovis. Оказалось, что белые кровяные тельца ГМ-коров борются с инфекцией лучше. В частности, заразившись, клетки трансгенных животных самоуничтожаются в два раза чаще – этот процесс, называемый «апоптозом», помогает предотвратить распространение инфекции. Затем исследователи провели эксперимент in vivo: они случайным образом отобрали шесть трансгенных и столько же нормальных животных и заставили их вдохнуть M. bovis. После этого у телят через определённые промежутки времени брали анализы крови. Измеряя уровень стандартных маркеров инфекции в образце крови, учёные пришли к выводу, что ГМ-коровы действительно более устойчивы к болезни.
«Наше исследование впервые показало, что систему CRISP/Cas9n можно использовать для создания трансгенного скота, не получая при этом нецелевых эффектов, – говорит Чжан. – В ходе экспериментов мы обнаружили участок в геноме коров, в который благодаря этой технологии можно будет вставить новые гены, полезные для сельскохозяйственных животных».
Портал «Вечная молодость» http://vechnayamolodost.ru
02.02.2017