Геномное редактирование с/х животных: уральские ученые создают безрогую корову, дающую гипоаллергенное молоко

Уникальный в масштабах страны проект предусматривает создание генетически модифицированного крупного рогатого скота, который будет иметь врожденный иммунитет к лейкозу, комолость (безрогость) и главное, давать молоко, которое смогут пить люди с аллергией.

Исследования по разработке технологии редактирования генома КРС проводятся под руководством вице-президента Российской академии наук Ирины Михайловны Донник по гранту Российского научного фонда в Уральском федеральном аграрном научно-исследовательском центре УрО РАН совместно с Центром высокоточного редактирования и генетических технологий для биомедицины Института биологии гена РАН при участии екатеринбургского Центра семейной медицины.

Идея проекта заключается в том, чтобы объединить разработки по in vitro оплодотворению, культивированию, трансплантации эмбрионов с опытом молекулярной биологии, генной инженерии и генной терапии для создания животных с улучшенными хозяйственными свойствами не за 7-10 поколений, а быстрее — путем прямого внесения небольших изменений в геном существующей высокопродуктивной породы коров.

Работа по редактированию генома ведется с тремя участками ДНК. Первый участок отвечает за рецептор к вирусу лейкоза. Его изменение позволяет получить особь, невосприимчивую к этому заболеванию. Поскольку лейкоз – одно из самых распространенных инфекционных заболеваний у КРС, защита от этого вируса имеет огромное значение для экономической эффективности организаций и качества производимой продукции. Запрещено законом использовать молоко от больных лейкозом коров, а учитывая распространенность заболевания во многих регионах страны, это наносит серьезный экономический ущерб.

Второй участок генома, с которым ведут работу уральские ученые, отвечает за образование белка бета-лактоглобулина, который является одним из самых сильных аллергенов коровьего молока. Если заблокировать ген, корова не сможет синтезировать этот белок, и, как следствие, его не будет в молоке. Такой продукт смогут употреблять в пищу люди с аллергией или высоким риском ее развития, а также использовать для производства специальных продуктов питания.

Третий участок ДНК, отвечающий за комолость (безрогость), изначально был взят в качестве модельного для отработки технологии внесения нужной последовательности в ДНК животного, однако получил важное практическое значение. Дело в том, что рога приводят к травматизму на фермах и для его уменьшения приходится удалять телятам рога в раннем возрасте. Для создания комолых пород КРС с помощью селекции потребуются десятки лет, кроме того, есть риск потерять в процессе другие ценные качества животного. А проект уральских ученых позволит относительно быстро добавить в существующие генетические настройки высокопродуктивной коровы еще одно полезное свойство – комолость. Причем сделано это будет на самых распространенных отечественных породах КРС, имеющих реальную хозяйственную ценность.

«Залогом успеха проекта стала наша замечательная команда. Генетики, эмбриологи, биологи и ветеринарные врачи, участвующие в разработке, являются специалистами мирового уровня, а сотрудничество мощных научных центров дает возможность проводить глубокие фундаментальные исследования. Значимость объединения сил при поддержке гранта РНФ трудно переоценить. Благодаря такому «симбиозу» стал возможным синтез наиболее современных знаний и методов генной инженерии, генной терапии, молекулярной биологии, искусственного оплодотворения, эмбриологии, репродуктивной физиологии животных и человека, который и привел нас к нужному результату. За несколько лет было проведено огромное количество научно-поисковых работ по отбору донорского материала, его подготовке к редактированию, выполнен серьезный биоинформатический анализ, создана система для внесения изменений в геном на основе CRISPR/Cas9, и её улучшенная версия, упакованная в аденоассоциированный вирус (ААВ). Для этого пришлось исследовать несколько ААВ-вирусов человека и шимпанзе и найти такой, который может проникать в зиготу коровы. Кроме того, постоянно ведутся работы по дальнейшему «выращиванию» модифицированных зигот в бластоцисты, и далее, в эмбрионы, которые пересаживают коровам», — рассказала Анна Сергеевна Кривоногова, ведущий научный сотрудник Лаборатории биологических технологий УрФАНИЦ УрО РАН, доктор биологических наук.