Теленок с устойчивостью к вирусной диарее был создан путем редактирования генов
Применение генного редактирования у крупного рогатого скота вышло на новый рубеж – к устойчивости к вирусной диарее крупного рогатого скота (ВД).
Предыдущие исследования по редактированию генов позволили получить телят, которым не требуется обезроживание, и телят со светлой шерстью, которые более устойчивы к тепловому стрессу. Но совсем недавно исследователи Министерства сельского хозяйства США в сотрудничестве с Университетом Небраски завершили обширное исследование, в ходе которого получили теленка со сниженной восприимчивостью к ВД, также используя редактирование генов.
ВД остается одной из самых опасных болезней КРС в мире. Она оказывает негативное влияние на здоровье животных во многих аспектах, поскольку может поражать желудочно-кишечный тракт, дыхательную систему и репродуктивные функции. Данный вирус скрытен, т.к. постоянно инфицированные животные могут незаметно передавать его по стаду, при этом сами они кажутся совершенно здоровыми.
ВД – это также коварный вирус. Вакцины против него доступны уже несколько десятилетий, но, по словам исследователей Министерства сельского хозяйства США, “обширное антигенное разнообразие циркулирующих в полевых условиях штаммов вируса ВД снижает универсальную эффективность этих вакцин”.
В этом проекте исследователи использовали технологию редактирования генов CRISPR/Cas9 для замены 6 аминокислот в гене CD46. Ген CD46 — это ген внутри клетки, к которому вирус ВД прикрепляется и получает доступ для инфицирования и репликации в новом животном-хозяине.
В эксперименте использовались клонированные эмбрионы КРС породы Гир. (Гир — это порода зебу, одна из самых известных пород КРС в Индии). Отредактированные клетки были перенесены в часть эмбрионов, в то время как другую половину эмбрионов оставили неотредактированными и использовали в качестве контрольной группы “дикого типа”. Коровам-реципиентам имплантировали по восемь эмбрионов каждого типа.
В результате этой стельности через 100 дней был получен один отредактированный и один не отредактированный плод для оценки резистентности клеток нескольких систем организма к ВД. В конечном счете, был выношен один эмбрион с отредактированным геномом; теленок был рожден путем кесарева сечения на 285-м дне стельности.
Поскольку от не подвергнутых редактированию эмбрионов живорождений не было, вскоре после рождения теленок с отредактированными генами был скрещен с новорожденным теленком голштинской породы из коммерческого молочного стада.
Обоих телят исследовали на восприимчивость к ВД на клеточном уровне с помощью образцов тканей и крови. Данная пара телят в возрасте 10 месяцев также подверглась непосредственному заражению ВД от живого теленка, которого содержали в одном загоне с ними в течение 7 дней.
Исследование дало следующие результаты:
- Клетки, взятые из почек, легких, тонкого кишечника, пищевода, печени и сердца опытного эмбриона, показали значительно меньшую восприимчивость к ВД в лабораторных условиях по сравнению с клетками контрольного эмбриона.
- Образцы живой ткани показали, что у опытного теленка наблюдалось значительное снижение восприимчивости к ВД в трех тестируемых типах клеток – фибробластах кожи, лимфоцитах и моноцитах – по сравнению с контрольным теленком.
- При заражении вирусом ВД от живого инфицированного теленка у обоих исследуемых телят поднялась температура, но у теленка с отредактированными генами не было дополнительных симптомов, которые были у теленка из контрольной группы, включая кашель, ринит, покраснение и зуд вокруг ноздрей. Вирусемия ВД была обнаружена в крови обоих животных, но продолжалась 28 дней у контрольного теленка и только 3 дня у теленка с отредактированными генами, что также свидетельствовало о значительно более низком уровне общей инфекционной нагрузки.
- В возрасте 20 месяцев теленок из опытной группы был здоров и активен, у него не было никаких “нецелевых” (непреднамеренных) изменений генов в результате целенаправленного редактирования.
В целом, исследование показало, что мера по редактированию генов не сделала теленка полностью невосприимчивым к ВД, но значительно улучшила его способность противостоять вирусной инфекции. Коммерческое применение данной технологии еще предстоит найти, поскольку это самое первое исследование, подтверждающее результативность практики редактирования генов для выработки устойчивости к ВД.
Но исследователи отметили, что усилия по борьбе с ВД весьма перспективны. Можно улучшить здоровье и благополучие животных и свести к минимуму производственные потери. Кроме того, эта процедура может сократить использование антибиотиков при производстве продуктов животноводства, поскольку ВД часто приводит к вторичным инфекциям, требующим антибиотикотерапии.
Это также первое исследование, которое доказывает возможность снижать воздействие вирусного заболевания в целом путём генной инженерии. По мере того, как будет проводиться дополнительная работа, эту процедуру потенциально можно будет повторить, чтобы свести к минимуму риск и других вирусных заболеваний.
Автор: Морин Хэнсон, 9 февраля 2024 г.