Уникальный в масштабах страны проект предусматривает создание генетически модифицированного крупного рогатого скота, который будет иметь врожденный иммунитет к лейкозу, комолость 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.
Три участка ДНК
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 позволит получить особь, невосприимчивую к этому заболеванию. Поскольку лейкоз – одно из самых распространенных инфекционных заболеваний у КРС, защита от этого вируса имеет огромное экономическое значение.
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, его можно будет использовать для производства специальных продуктов питания.
Третий участок ДНК, отвечающий за комолость, изначально был взят в качестве модельного для отработки технологии внесения нужной последовательности в ДНК животного, однако получил важное практическое значение. Для создания комолых пород КРС с помощью селекции потребуются десятки лет, кроме того, есть риск потерять другие ценные качества животного. 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.
Синтез знаний
«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, – рассказывает Анна Сергеевна Кривоногова, ведущий научный сотрудник Лаборатории биологических технологий УрФАНИЦ УрО РАН, доктор биологических наук. – 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».
«Создание сельскохозяйственных культур растений и пород животных всегда было результатом кропотливого труда селекционеров. XX век привнес совершенно новое понимание процессов наследственности и изменчивости живых организмов. Была открыта молекула ДНК, определяющая внешние признаки, открыты белки, отработана технология синтеза молекул ДНК, получила стремительное развитие технология модификации генома живых организмов. На сегодняшний день в России успешно выполняется Программа по развитию генетических технологий, результатом которой должны стать 30 линий растений и животных, созданных с помощью генетических технологий. Все это ставит нас на порог уникальных востребованных открытий» – прокомментировала Ирина Алексеевна Шкуратова, директор УрФАНИЦ УрО РАН, член-корреспондент Российской академии наук, д.в.н.
Справка
Уральский федеральный аграрный научно-исследовательский центр Уральского отделения Российской академии наук (УрФАНИЦ УрО РАН) создан в мае 2017 года путем объединения пяти ведущих научно-исследовательских организаций УрФО: Уральского научно-исследовательского ветеринарного института, Уральского научно-исследовательского института сельского хозяйства, Свердловской селекционной станции садоводства, Южно-Уральского научно-исследовательского института садоводства и картофелеводства, Курганского научно-исследовательского института сельского хозяйства.
