Створено стійкі до туберкульозу корови.
Останнім часом у генній інженерії активно застосовують технологію CRISPR/Cas9. Вона щодо проста, але періодично призводить до виникнення несподіваних мутацій. Запобігти їх появі – одне з найважливіших завдань сучасної генетики. «При вбудовуванні в геном ссавця нового гена, складність полягає в тому, щоб знайти найкраще місце для його вставки, – пояснює Чжан. – Вам потрібно перерити геном у пошуках регіону, який, як вам здається, має найменший вплив на інші гени, які знаходяться в безпосередній близькості. Нам вдалося ідентифікувати найбільш підходящу для вставки гена ділянку, яка, як ми змогли продемонструвати, не призводить до виникнення нецільових ефектів».
Близько десяти років тому стало відомо, що розвиток та перебіг туберкульозу регулює ген NRAMP1. Мікобактеріями туберкульозу заражений приблизно кожен третій житель планети, але більшість збудників перебувають у «сплячому стані». Алелі (варіанти) гена NRAMP1 впливають на те, чи розвинеться у людини (або тварини) туберкульоз і з якою швидкістю протікатиме процес, якщо це все ж таки трапиться. Дослідники вбудували потрібний варіант гена NRAMP1 в геном фібробластів, отриманих з плодів віком 35-40 днів, а потім перенесли ядра цих клітин у яйцеклітини корови. З них у лабораторії отримали ембріони, які помістили до матк корів. Аналогічні експерименти провели за допомогою класичної технології CRISPR/Cas9, щоб порівняти результати.
Усього вчені отримали з 4819 ембріонів 20 телят, при цьому 11 з них прожили довше трьох місяців. Геном телят, що вижили, перевірили на наявність непередбачених змін за допомогою ПЛР та Саузерн-блотингу –методу, що дозволяє виявити специфічні форми ДНК у клітинах. У процесі Саузерн-Блотінг молекули ДНК видаляють з клітин і спеціальними ферментами поділяють на невеликі фрагменти. Ці фрагменти відокремлюють один від одного, і за допомогою генного зонда (міченого радіоактивною речовиною ділянки ДНК) шукають ідентичні ділянки ДНК. У жодного з дев'яти телят, отриманих за допомогою CRISPR/Cas9n, не вдалося виявити жодних нецільових змін геному. Вбудований NRAMP1 не вплинув на роботу інших генів, а білок, що їм кодується, не потрапив у шкіру, м'язи, серце, печінку, нирки або легені – а тому вчені зробили висновок, що ген став точно на місце. А ось у двох тварин, створених за допомогою CRISPR, незаплановані мутації знайшлися.
Вчені взяли зразки крові у трансгенних і звичайних корів тієї ж породи і піддали їх дії збудників «бичачого туберкульозу» – мікобактерії Mycobacterium bovis. Виявилося, що білі кров'яні тільця ГМ-корів борються з інфекцією краще. Зокрема, заразившись, клітини трансгенних тварин самознищуються вдвічі частіше – цей процес, званий «апоптозом», допомагає запобігти поширенню інфекції. Потім дослідники провели експеримент in vivo: вони випадково відібрали шість трансгенних і стільки нормальних тварин і змусили їх вдихнути M. bovis. Після цього у телят через певні часові відтинки брали аналізи крові. Вимірюючи рівень стандартних маркерів інфекції у зразку крові, вчені дійшли висновку, що ГМ-корови справді стійкіші до хвороби.
«Наше дослідження вперше показало, що систему CRISP/Cas9n можна використовувати для створення трансгенної худоби, не отримуючи при цьому нецільових ефектів, – каже Чжан. – У ході експериментів ми виявили ділянку в геномі корів, до якоїзавдяки цій технології можна буде вставити нові гени, які корисні для сільськогосподарських тварин».