Проект стартовал в декабре 2018 года, когда академия стала победителем конкурса российского Министерства науки и получила грант на разработку технологии геномного редактирования для выведения молочного КРС, устойчивого к вирусу лейкоза.
Работа была проведена в три этапа. Первый - теоретическимй: ученые разработали методы проведения эксперимента. На втором этапе проводились исследовательские работы в условиях хозяйства-партнера - СХП «Михайловское» и в лабораториях. На третьем этапе оценивались результаты эксперимента.
Поскольку у животных нет иммунитета к лейкозу, у всех пород он протекает одинаково. Поэтому в качестве испытуемых выбрали группу из 600 животных наиболее распространенной в стране черно-пестрой породы. Вес коров составлял до 500 кг.
Суть эксперимента
В рамках исследования по специально разработанной методике отобрали коров-доноров и реципиентов. Для каждой группы животных были разработаны методические рекомендации по кормлению и содержанию, подходящие их физиологическому статусу. Затем реципиентам подсаживали эмбрионы, которые ранее были проанализированы на наличие необходимой модификации генов - устойчивости к лейкозу.
Делалось это при помощи новой технологии редактирования геномов
высших организмов - CRISPR/Cas9. Семь лет назад ученые доказали, что эта система работает не только в клетках бактерий, но и высших организмов, позволяя исправлять неправильные последовательности генов и таким образом лечить наследственные заболевания. Именно эту технологию и использовали кузбасские специалисты, и именно она оказалось одной из проблем.
- Для нас главным вопросом было использование технологии редактирования геномов CRISPR/Cas9, - рассказывает ведущий научный сотрудник проекта, кандидат с/х наук Владимир Плешков. - Использование этого инструмента позволяет добавлять, удалять и вносить изменения в геном, и в результате получить животное с заданными признаками за короткий период времени. Однако отечественных специалистов, владеющих этими знаниями в полной мере не так много. Поэтому, прежде чем приступать непосредственно к исследованию, сотрудники нашей академии прошли обучение по программе «Технология геномного редактирования CRISPR/Cas9 – теория и практика» на базе научно-исследовательской лаборатории Thermo Fisher Scientific в немецком городе Дармштад. Кроме того, большой вклад в реализацию проекта внесли наши коллеги - ученые из Санкт-Петербургского госуниверситета ветеринарной медицины.
Результаты
От начала разработок до появления первых телят с отредактированной ДНК прошло около 1,5 лет. Всего ученые получили 19 здоровых животных. После рождения телят тщательно обследовали. Установлено, что от своих сверстников они отличаются только устойчивостью к вирусу лейкоза КРС.
По мнению ученых, проведенное исследование стало новым этапом развития сельскохозяйственной науки не только в России, но и в мире. Несмотря на то, что опыты с использованием технологии CRISPR/Cas9 проводятся давно, особенно за рубежом, редактированием генома устойчивости к вирусу лейкоза у КРС раньше никто не занимался.
- Если смотреть на этот вопрос глобально, проект сейчас на начальном этапе. Первоначально нам требуется закрепить полученный признак -
устойчивость к лейкозу - в потомстве, затем исследовать показатели животных, провести оценку качества получаемой от них продукции – это очень важно. После этого необходимо будет работать над использованием технологии на сельхозпредприятиях, поскольку очевидно, что сейчас мы массово внедрять редактированное поголовье не можем.
На это, как отмечает Владимир Плешков, не единственная проблема.
- Все мы знаем, какие споры развернулись вокруг генно-модифицированных фруктов и овощей. Выращенные нами телята — это, конечно, не ГМО-животные, поскольку мы лишь убираем у них участок гена, чтобы вирус не мог прикрепиться, а не внедряем в его структуру чужеродную ДНК (трансген). Однако мы тоже пока не можем предсказать, как поведет себя организм с отредактированной ДНК. Организмы, живущие сейчас на планете, формировались, развивались, мутировали миллионы лет. А мы, по сути, получили новый организм с отредактированным геномом за столь короткое время. В этом кроется главная опасность.
Лейкоз
Вирус лейкоза КРС относится к инфекционным заболеваниям, нарушающим функцию иммунной системы. Он является генетическим паразитом, так как способен включаться в геном клетки хозяина. Это приводит к снижению племенной ценности животных и ухудшению генофонда КРС.
Лейкоз - неизлечимая болезнь, поэтому единственным доступным средством в борьбе с его распространением являются лабораторная диагностика с последующей выбраковкой и убой инфицированных животных. Именно в этом и заключается сложность: по внешним признакам практически невозможно определить, болеет ли корова, поскольку выглядит она здоровой.
Клинические симптомы заболевания не проявляются у животных длительное время. Явные признаки лейкоза, например, увеличенные лимфоузлы, снижение иммунитета или увеличенная селезенка
проявляются только на заключительной стадии болезни, а иногда они могут вовсе не проявиться. Корова-вирусоноситель может быть продуктивной и давать большие удои. У зараженных лейкозом животных часто рождаются здоровые телята, которые впоследствии могут заразиться болезнью от коров-вирусоносителей.
К слову сказать, Кировская область была неблагополучна по лейкозу КРС с начала 60-х годов XX века. В конце 70-х годов официальное количество неблагополучных пунктов по этому заболеванию на территории области доходило до 133 в 28 районах области. Но к 2019 году с заболеванием удалось справиться. По данным на 8 декабря 2020 года, в регионе выявлено 5 пунктов, неблагополучных по лейкозу КРС.
Комментарии отсутствуют