Новости

31 января, 2022 11:21

Зачем на Урале ученые создают генетически отредактированных коров

Первый в России теленок, у которого подкорректировали ДНК, появился на свет в хозяйстве недалеко от Екатеринбурга. Маленькая телочка внешне ничем не отличается от своих сородичей, главная тайна сокрыта в каждой клетке. Какие конкретно изменения внесли ученые, зачем нужна корректировка генов и насколько предсказуемы изменения? На эти и другие вопросы корреспонденту "РГ" ответила руководитель проекта, ведущий научный сотрудник лаборатории биотехнических технологий научно-исследовательского центра УРФАНИЦ УрО РАН Анна Кривоногова.
Источник: ФГБНУ "Уральский федеральный аграрный научно-исследовательский центр УрО РАН"

Анна Сергеевна, ваш теленок, созданный при помощи генной инженерии, чем-то отличается от генетически модифицированного?

Анна Кривоногова: Для создания генно-модифицированных животных и растений обычно берется участок генома от другого вида и это чужеродное ДНК внедряется в клетку. Получается организм, который несет в себе признаки нескольких видов, причем иногда очень далеких. Мы же занимаемся тем, что просто блокируем один из участков генома животного, редактируем его, не занося туда ничего чужеродного, генетически далекого. Это вмешательство в клетку должно только повлиять на определенные характеристики организма.

Что конкретно подкорректировано у этой телочки, в чем ее уникальность?

Анна Кривоногова: Главной целью этого эксперимента было провести весь технологический цикл от начала и до конца. Основная мишень для редактирования, над которой мы работаем в последние полтора года- ген восприимчивости к лейкозу. Одна из задач на будущее - добиться, чтобы коровы на генном уровне были устойчивы к одной из самых распространенных болезней крупного рогатого скота. Лейкозом сейчас поражен большой процент стада во многих регионах не только нашей страны, но и мира. В России молоко от клинически больных коров использовать запрещено, его просто утилизируют. Представляете размер экономического ущерба?

Сейчас мы, по сути, имеем первого в стране теленка, ДНК которого подвергалось редактированию. Для того, чтобы такое животное появилось на свет, потребовалось три года напряженной работы специалистов из нескольких областей науки. Это не как в природе, где все само собой эволюцией за миллионы лет отточено. Более 3000 клеток использовали в работе, прежде чем удалось добиться результата. Задача была по максимуму отработать весь технологический цикл, начиная от отбора донорского материала, заканчивая ведением беременности и родами.

По нашим данным, в проекте предполагается корректировка и других признаков, в частности, создание коров, у которых бы не вырастали рога, а молоко не вызывало у человека аллергию. Почему бы не отредактировать все сразу, чтобы появился идеал?

Анна Кривоногова: Действительно, запланированы три изменения. Но мы решили работать по каждому направлению отдельно: слишком большая нагрузка на клетку. С безрогостью, то есть комолостью, технология редактирования клетки более сложная: нужно не просто заблокировать участок ДНК, а заменить его другим. По этой линии исследования ведутся, но пока на клеточной стадии, до подсадки эмбрионов дело еще не дошло. То же самое с безаллергенностью: чтобы избавить молоко от бета-лактоглобулина, нужно заблокировать участок генома, отвечающий за информацию об этом белке. Нужно подобрать оптимальные системы редактирования. Пока мы не вполне довольны теми результатами, что получаются. Необходимо их совершенствовать.

В СМИ много говорят о безлактозном молоке - это и есть не аллергенный продукт, на который нацелена генная инженерия?

Анна Кривоногова: Нет. Абсолютно разные вещи. Безлактозное молоко - это продукт, не содержащий молочного сахара, который физиологически не переносится многими во взрослом возрасте. Но он вызывает неприятности - диспепсию, и только. А бета-лактоглобулин- большая молекула белка, которая может спровоцировать неадекватную реакцию иммунной системы человека, настоящую аллергию, вплоть до анафилактического шока. Поэтому и появилась необходимость корректировать присутствие аллергенного белка. Этим направлением генной инженерии в России параллельно с нами занимается Федеральный исследовательский центр животноводства имени академика Эрнста. Там работы ведут на культурах клеток.

Есть ли гарантия, что уральский теленок, родившийся с подкорректированным геномом, когда вырастет, сохранит особенность, заложенную в ходе коррекции?

Анна Кривоногова: Если бы мы были инженерами, имели таблицы для расчетов, справочники, то на подобный вопрос могли бы дать точный ответ. Но генная инженерия - это работа с биологическими объектами, живыми существами, которая часто приносит сюрпризы. Ты планируешь одно, а в итоге природа делает другое,и получаются непредсказуемые результаты.


Источник: ФГБНУ "Уральский федеральный аграрный научно-исследовательский центр УрО РАН"

Да, конечно, рождение теленка - это большое достижение для нас. Но пока непонятно, как природа отреагировала на наше вмешательство в геном. Ведь она владеет своим инструментом коррекции генов. Это так называемый механизм репарации ДНК - группа ферментов, которые постоянно сканируют цепочки ДНК, находя в них повреждения. Если повреждение неустранимо, то система дает команду на уничтожение клетки. Если бы не репарация (восстановление), то ни животные, ни люди, наверное, не выжили бы. Потому что в клетке постоянно происходят поломки цепочек ДНК под действием различных факторов: радиационного фона, свободных радикалов и так далее.

Но система может среагировать и на искусственно откорректированный участок. Она увидит изменения и попытается вернуть прежнюю конфигурацию. Наша задача - создать такой инструмент редактирования генома, чтобы оно было необратимо.

Уже начались исследования модифицированного теленка, чтобы понять, кто победил в этой борьбе?

Анна Кривоногова: Нет. Телочка еще совсем малышка, ей нет и двух месяцев. Но полное исследование генома мы проведем. Прежде всего, в целях безопасности, чтобы исключить какие-то патологические изменения, серьезные повреждения ДНК, потому, что тогда нашу работу успешной не назовешь. А пока внешне все нормально, да и по клиническим результатам - здоровый малыш.

В случае дальнейших хороших показателей можно ли говорить о том, что эта телочка станет прародителем линии коров, которым не страшен лейкоз, и модифицированным вариантом заполнят коровники?

Анна Кривоногова: Теоретически, если система работает, внесенные изменения живой организм может передать по наследству, причем, независимо от того, кто носитель - мать или отец. Но пока мы не планирует этим заниматься.

Во-первых, важно понять, как будет идти дальнейший процесс: смотреть, как телочка подрастет, сможет ли принести потомство, какое у коровы будет молоко. А вдруг негодное к употреблению? Тогда зачем нам устойчивость этого животного к лейкозу? Подводных камней в будущем может возникнуть очень много, но для их выявления и реализуется проект. Состояние нашей коровы будет контролироваться почти как состояние Белки и Стрелки после полета в космос.

Во-вторых, использование в производстве генно-модифицированных организмов и растений в нашей стране сейчас под запретом. Только научные изыскания в этой области, чтобы к нужному моменту мы владели всеми технологиями, гарантирующими положительные результаты.

Насколько дорогостоящие эти разработки? Не дешевле ли идти пусть и более длительным, но проторенным путем селекции?

Анна Кривоногова: Разработки, безусловно, не дешевые. На реализацию проекта нам выделен грант Российского научного фонда. Это миллионы рублей, плюс вложения институтов, которые участвуют в проекте. Но фундаментальная наука всегда убыточна, зато она влияет на темпы развития общества. Это как раз тот пример, когда, если не вдвигаешься вперед, то идешь назад.Наша страна итак в период отрицания генетики потеряла много времени. Мы в вопросах биотехнологий отстаем от лидеров, необходимо наверстывать упущенное, чтобы не оказаться в будущем в зависимости от других стран в вопросах продовольственной безопасности.

18 мая, 2022
Ученые Института цитологии РАН улучшили коллагеновые структуры, предназначенные для трансплантации клеток
В Институте цитологии РАН (ИНЦ РАН) с помощью перекиси водорода улучшили свойства скаффолдов на ос...
18 мая, 2022
Химики ТПУ синтезировали новый стабильный нековалентный органический каркас
Ученые Томского политеха получили нековалентный органический каркас на основе цвиттер-ионных иодоние...