Створено стійкі до туберкульозу корови

Вгадайте, яка з цих корів генетично модифікована? Правильна відповідь - обидві.

Вчені з Північно-західного науково-технічного університету сільського та лісового господарства (кит. 西北农林科技大学) вивели трансгенних корів з підвищеною стійкістю до туберкульозу. Вони використовували модифіковану версію CRISPR, завдяки чому їм вдалося уникнути поширеної проблеми вихідної технології - появи незапланованих мутацій. Результати роботи опубліковані в журналі Genome Biology.

"Ми успішно вбудували ген стійкості до туберкульозу під назвою NRAMP1 в геном корови завдяки новій версії системи CRISPR - CRISPR/Cas9n, - розповідає провідний автор дослідження, доктор Юн Чжан (Yong Zhang). - Потім нам вдалося вивести корів з підвищеною стійкістю до туберкульозу. Важливо зазначити, що наш метод не призводить до появи нецільових ефектів, а це означає, що використана нами технологія CRISPR може краще підійти для створення трансгенної худоби з цілеспрямовано зміненим геномом ".

Останнім часом у генній інженерії активно застосовують технологію CRISPR/Cas9. Вона відносно проста, але періодично призводить до виникнення несподіваних мутацій. Запобігти їх появі - одне з найважливіших завдань сучасної генетики. "При вбудовуванні в геном ссавця нового гена, складність полягає в тому, щоб знайти найкраще місце для його вставки, - пояснює Чжан. - Вам потрібно перерити геном у пошуках регіону, який, як вам здається, має найменший вплив на інші гени, які знаходяться в безпосередній близькості. Нам вдалося ідентифікувати найбільш підходящу для вставки гена ділянку, яку, як ми змогли продемонструвати, не призводить до виникнення нецільових ефектів ".

Близько десяти років тому стало відомо, що розвиток і перебіг туберкульозу регулює ген NRAMP1. Мікобактеріями туберкульозу заражений приблизно кожен третій житель планети, але у більшості збудники знаходяться в «сплячому стані». Аллелі (варіанти) гена NRAMP1 впливають на те, чи розвинеться у людини (або тварини) туберкульоз і з якою швидкістю буде протікати процес, якщо це все ж станеться. Дослідники вбудували потрібний варіант гена NRAMP1 в геном фібробластів, отриманих з плодів віком 35 - 40 днів, а потім перенесли ядра цих клітин в яйцеклітини корови. З них у лабораторії отримали ембріони, які помістили в матки корів. Аналогічні експерименти провели з використанням класичної технології CRISPR/Cas9, щоб порівняти результати.

Всього вчені отримали з 4819 ембріонів 20 телят, при цьому 11 з них прожили довше трьох місяців. Геном телят перевірили на наявність непередбачених змін за допомогою ПЛР і Саузерн-блоттингу - методу, який дозволяє виявити специфічні форми ДНК у клітинах. У процесі Саузерн-блоттингу молекули ДНК видаляють з клітин і спеціальними ферментами поділяють на невеликі фрагменти. Ці фрагменти відокремлюють один від одного, і за допомогою генного зонда (міченого радіоактивною речовиною ділянки ДНК) шукають ідентичні ділянки ДНК. У жодного з дев'яти телят, отриманих за допомогою CRISPR/Cas9n, не вдалося виявити жодних нецільових змін геному. Вбудований NRAMP1 не вплинув на роботу інших генів, а кодований ним білок не потрапив у шкіру, м'язи, серце, печінку, нирки або легкі - а тому вчені уклали, що ген став точно на місце. А ось у двох тварин, створених за допомогою CRISPR, незаплановані мутації знайшлися.

Вчені взяли зразки крові у трансгенних і звичайних корів тієї ж породи і піддали їх впливу збудників «бичачого туберкульозу» - мікобактерії Mycobacterium bovis. Виявилося, що білі кров'яні тільця ГМ-корів борються з інфекцією краще. Зокрема, заразившись, клітини трансгенних тварин самознищуються вдвічі частіше - цей процес, званий «апоптозом», допомагає запобігти поширенню інфекції. Потім дослідники провели експеримент in vivo: вони випадковим чином відібрали шість трансгенних і стільки ж нормальних тварин і змусили їх вдихнути M. bovis. Після цього у телят через певні проміжки часу брали аналізи крові. Вимірюючи рівень стандартних маркерів інфекції у зразку крові, вчені дійшли висновку, що ГМ-корови дійсно більш стійкі до хвороби.

«Наше дослідження вперше показало, що систему CRISP/Cas9n можна використовувати для створення трансгенної худоби, не отримуючи при цьому нецільових ефектів, - говорить Чжан. - Під час експериментів ми виявили ділянку в геномі корів, в яку завдяки цій технології можна буде вставити нові гени, корисні для сільськогосподарських тварин».