Новости

1 февраля, 2023 17:51

Наследие советского прорыва: российские ученые возвращают утерянные позиции

Источник: РИА Новости
Впервые в России клонированная корова благополучно принесла потомство. Зачем в стране тиражируют животных, причем здесь "генетические ножницы" и ГМО — в репортаже РИА Новости.
Источник: РИА Новости / Виталий Белоусов

Наследница советских программ

Бойкая и любопытная Декабристка бегает по загону, взволнованная вниманием журналистов. Насколько можно судить, месячная телка, появившаяся на свет в конце прошлого года, чувствует себя прекрасно. Рядом — ее степенная мать, а за оградой — бабушка.

Мать по кличке Цветочек на бабушку совершенно не похожа: та ей не родственница, хотя и выносила в своей утробе. Цветочек — клон.

Она появилась на ферме Федерального исследовательского центра животноводства — ВИЖ имени академика Эрнста в поселке Дубровицы (городской округ Подольск). Это научное учреждение занимается передовыми для России разработками в области клонирования.

Интересно, что эта технология сама по себе не настолько ценна для практики животноводства, как можно подумать.

На заре эпохи клонирования, начавшейся со знаменитой овечки Долли, появилась надежда, что вскоре целые фабрики будут «штамповать» лучших сельскохозяйственных животных. Но в идее быстро разочаровались.
«Клоны могут обеспечить дополнительное количество молока или мяса, но это не такая большая добавленная стоимость на фоне затрат, которые необходимо инвестировать в получение таких животных», — объясняет директор ВИЖ Наталия Зиновьева.
Кроме того, появились более совершенные технологии, например геномная селекция, основанная на отслеживании информации о ДНК-маркерах, ассоциированных с проявлением экономически важных признаков. Она позволила животноводам во много раз увеличить степень генетического прогресса.
«Только в России — порядка восьми миллионов коров, из них около миллиона — племенные. Ежегодно необходимо обновлять стадо по крайней мере на 30 процентов. Иными словами, представьте, что нам ежегодно надо получить не менее 300 тысяч животных, — уточняет Зиновьева. — Я как-то сомневаюсь, что мы сможем в таком количестве производить клонированных особей. Это, с одной стороны, дорого, с другой — требует определенных компетенцией, которыми на сегодня владеют единицы».
Клонирование для ВИЖ — прежде всего платформа для применения другой перспективной технологии: CRISPR-Cas9. Этот метод дает возможность крайне эффективно редактировать геном, например, вырезая из него вредные элементы.

Авторы разработки, француженка Эммануэль Шарпантье и американка Дженнифер Дудна, получили за нее Нобелевскую премию по химии в 2020-м.


Дженнифер Дудна и Эммануэль Шарпантье. Источник: AP Photo / DPA/Alexander Heinl

С 2019-го технологию активно исследуют российские ученые. Направление поддержал лично президент Владимир Путин. Создали Федеральную научно-техническую программу развития генетических технологий, недавно ее продлили до 2030 года.

Результатом исследований, на которые выделяют гранты по линии Российского научного фонда (РНФ), как ожидается, станут новые линии растений, животных и культур бактерий — продуцентов ферментов, витаминов и аминокислот.
«В Советском Союзе каждые два-три года появлялась приоритетная программа по развитию нашей области науки — по биотехнологиям, молекулярной биологии и так далее. Давали большое финансирование. Ставили конкретные выполняемые задачи — создать генно-инженерный гормон роста, интерферон. В каком-то смысле те программы — прообраз нынешней. Она предусматривает, что ученые играют заметную роль в экономике, создают для нее новые инструменты», — говорит научный руководитель Института молекулярной биологии РАН, председатель экспертного совета РНФ Александр Макаров.
Еще одно важное направление — медицина. Редактировать человеческие гены нельзя. Зато можно создавать биологическое оружие против тяжелых заболеваний, например онколитические вирусы, уничтожающие раковые клетки.

«Легко не будет»

Кроме Цветочка в институте живет ягненок Конгур — первый в мире клонированный гибрид домашней овцы и дикого памирского архара. И корова, и барашек — «обычные» клоны, то есть их зародыши не подвергались обработке «генетическими ножницами».

Само по себе клонирование — пока недостаточно освоенный российскими учеными метод. Каждый этап технологии продолжают отшлифовывать.
«Трудность еще заключалась в том, что процесс требовал объединения специалистов разного профиля. Нам нужны и цитологи, и клеточные инженеры, и биотехнологи, и ветеринарные хирурги. Всех нужно было сконцентрировать на одной базе. Нам это удалось», — рассказывает директор института.
Обкатав клонирование как таковое, теперь ВИЖ работает над созданием генетически отредактированных особей. Успех даст возможность быстро и дешево получать животных с нужными характеристиками. Тогда как более традиционные методы, например селекция, обойдутся дороже и займут больше времени.

Ягненок Конгур — первый клонированный гибрид овцы и дикого барана архара. Источник: пресс-служба ВИЖ имени академика Эрнста

«Клонирование позволяет всю работу по генетической модификации проводить в культуре клеток, что, конечно, по стоимости несопоставимо, если делать это сразу на животных", — объясняет Зиновьева. По ее словам, результаты будут "если не в этом году, то в следующем».
ВИЖ работает в коллаборации с молекулярным биологом Петром Сергиевым из МГУ. Он создал конструкцию на основе системы CRISPR-Cas9. Используя ее, в центре животноводства получили несколько колоний с нокаутом гена бета-лактоглобулина, который провоцирует аллергию на молоко, и гена миостатина, негативно влияющего на рост мышечной массы.

Вспомогательными репродуктивными технологиями — то есть непосредственной работой с зародышами — в институте занимается лаборатория экспериментальной эмбриологии. У входа — табличка с цитатой из Дэна Брауна: «Если ты сделал что-то без труда, ты сделал это неправильно».
По словам заведующей Галины Сингиной, с отредактированными животными «легко не будет». «Так, как с Цветочком, точно не получится», — считает она.

В лаборатории экспериментальной эмбриологии "ФИЦ — ВИЖ имени академика Л. К. Эрнста"Источник: РИА Новости / Виталий Белоусов

Цветочек — здоровая корова, что подтверждено благополучным разрешением от бремени. Но и в ее анамнезе есть аномалии. Появившись на свет, клон весил крайне много — 63 килограмма при норме в 30-40. Ученые связывают это с некой асинхронностью развития плода и матки. В дальнейшем это не сказалось на благополучии животного, тем более что за ним ухаживали «самым серьезным образом», отмечает Сингина.
«Аномалии, характерные для клонирования, при получении редактированных животных возрастают в разы. Получится у нас или нет, пока сказать не могу», — признается она.
Ученые ждут живого «отредактированного» потомства. До этого пока далеко: слишком высок процент эмбриональной смертности. Хотя есть некоторые обнадеживающие результаты промежуточного характера.
«Это очень тяжелая работа, — подчеркивает Сингина. — Но самое обидное, что мы не можем претендовать на серьезную публикацию. Ведущим научным журналам интересно только то, что сделано впервые».

«Не дай бог, и редактирование запретят»

Говорить о промышленном внедрении пока рано, но, если работа ученых завершится успехом, возникнут проблемы другого рода.

Шарпантье и Дудна не только получили Нобелевку, но и хорошо заработали на открытии. В научных целях технологию CRISPR-Cas можно использовать бесплатно, а вот для применения в народном хозяйстве нужно приобретать патент, который стоит десятки миллионов долларов.
«Если дойдет до промышленного применения, то здесь вопрос, как нам быть. Купить лицензию — дорого. Обойти патент — невозможно», — поясняет Макаров.
Еще один аспект связан с неоднозначным отношением общества к генетически модифицированным организмам, что нашло отражение в отдельных государственных решениях. В России с 2016-го на законодательном уровне запрещено выращивание и разведение ГМО, а также продукция с их использованием. Строго говоря, генетическое редактирование — разновидность генной модификации, хотя в РНФ говорят, что «это все-таки немножко другое».
«Это дуализм, который у нас часто присутствует. С одной стороны, нельзя, с другой — можно. Но я бы не стал обращать на это внимание, а то, не дай бог, и редактирование запретят, — говорит Макаров. — Сейчас оно разрешено, программа инициирована президентом и утверждена им. И слава богу».

Как работает геномный редактор CRISPR-Cas9.© Иллюстрация РИА Новости. Алина Полянина

Тем временем, обращают внимание ученые, технология CRISPR-Cas становится стандартной в микробиологии. По словам Макарова, «публикации по ней идут валом». Статьи российских ученых выходят в ведущих профильных журналах.

Как отмечает Зиновьева, сегодня все крупнейшие мировые племенные компании активно инвестируют в CRISPR-Cas. Но пока это технологии будущего, а не настоящего. Российская наука, имея куда меньше ресурсов, старается не отставать.

Однако это не только вопрос экономики — он затрагивает чувство собственного достоинства наших ученых.
«У России была своя школа. Возьмите одного Милованова (советский физиолог. — Прим. ред.), который фактически весь мир научил со спермой работать. У него были первые опыты по замораживанию семени, по искусственному осеменению и так далее, — напоминает Сингина. — После 1987-го в стране начался расцвет репродуктивных технологий на животных в культуре, когда получили первого теленка из пробирки. А потом наступили не самые хорошие времена».
Административное здание института расположено в старинной дворянской усадьбе рядом со знаменитой готической церковью, заложенной в XVII веке. Здесь как-то особенно хочется верить, что любые «не самые хорошие времена» мы сможем благополучно пережить.

18 апреля, 2024
Мобильные генетические элементы могут непреднамеренно подавлять иммунитет бактерий
Системы рестрикции-модификации у бактерий отвечают за защиту клетки от чужеродного генетического мат...
15 апреля, 2024
Новый организм в Черном море назвали в честь братьев Стругацких
Ученые Института цитологии и генетики СО РАН, изучая выловленных в Черном море беспозвоночных, обнар...