Революционная технология генного редактирования CRISPR/Cas9, уже показавшая удивительные результаты, впервые была использована для создания коров, устойчивых к так называемому бычьему туберкулёзу.
Напомним, что туберкулёз вызывают микобактерии из группы Mycobacterium tuberculosis complex. В эту группу входят микроорганизмы вида Mycobacterium bovis (так называемый бычий вид) – возбудители болезни у крупного рогатого скота, которая, кстати, может передаваться и человеку.
Исследователи из Колледжа ветеринарной медицины при Северо-западном университете A&F в Шэньси (Китай) использовали модифицированную технологию CRISPR, чтобы изменить геном коров.
«Мы использовали новый вариант системы CRISPR под названием CRISPR/Cas9n, чтобы вставить ген устойчивости к туберкулезу, названный NRAMP1, в коровий геном», — рассказал ведущий автор исследования Юн Чжан (Yong Zhang).
Благодаря этому достижению учёные смогли наблюдать развитие живых организмов с повышенной устойчивостью к туберкулёзу.
Поясним, что добавленная буква «n» в данном случае обозначает никазу, или надрезающую эндонуклеазу, – фермент, который режет лишь одну цепь двухцепочечной ДНК в определённых последовательностях нуклеотидов.
Как отмечает Чжан, важно, что метод не произвёл какого-либо нецелевого («побочного» или незапланированного) эффекта, и это означает, что технология лучше всего подходит для создания трансгенного скота с целенаправленно изменённой генетикой.
CRISPR-технологии, как известно, всё чаще используются генетиками, поскольку это точный и относительно простой способ изменить генетический код. Однако иногда непреднамеренные изменения вызывают не совсем те эффекты, которых ожидают учёные. Поэтому найти способ изменять геном без подобных последствий – один из приоритетов геномики.
«Если вы хотите вставить новый ген в геном млекопитающих, для него трудно найти новое место. Выбранный регион должен иметь наименьшее влияние на гены, которые находятся поблизости», — поясняет Чжан.
Поэтому исследователи использовали методологический подход, чтобы заранее выявить наиболее подходящее место для введения гена, который не окажет влияния на геном коров.
Ген NRAMP1 вставили в фибробласты эмбрионов, полученные от молочных коров. Эти клетки затем использовали в качестве донорских в процессе переноса ядра соматической клетки (ядро клетки-донора, несущего новый ген, встраивается в яйцеклетку). Всё это делалось в лабораторных условиях, после чего изменённую яйцеклетку помещали в матку коровы.
Для сравнения учёные провели подобный эксперимент и со стандартной технологией CRISPR/Cas9.
В результате коровы выносили и родили 20 телят с новыми генами, из которых выжило 11. Исследователи проверили устойчивость этого потомства к туберкулёзу. Анализ показал, что NRAMP1 интегрировался в генетический код успешно, и ни у одного из телят-носителей этого гена авторы работы не выявили каких-либо нецелевых эффектов. Тем временем у телят с геном, вставленным при помощи уже привычной технологии CRISPR/Cas9, обнаружились и «незапланированные изменения» в геноме.
Генетики подвергли животных воздействию бактерий M. bovis, и трансгенные телята продемонстрировали повышенную устойчивость к атаке этих патогенов.
«Наше исследование показало, что система CRISPR/Cas9n может быть использована для создания трансгенного скота без каких-либо явных нецелевых эффектов», — подводит итог Чжан.
Кроме того, в ходе работы была открыта наилучшая позиция в геноме крупного рогатого скота, которую можно использовать для технологий редактирования – успешно вводить новые гены, а их носители станут, вероятно, будущим сельского хозяйства.
Полный текст исследования опубликован в издании Genome Biology.
Кстати, ранее учёные расшифровали геном туберкулёза, который, как оказалось, хранит следы важнейших событий в истории человечества.
Автор: Юлия Воробьёва