— Родилась девочка, но нам пол был совершенно не важен. Важно было, что теленок родился жизнеспособным и здоровым. Поэтому мы сейчас можем про него рассказать. Это первый опытный теленок в нашей работе, — рассказала ТАСС ведущий научный сотрудник Уральского федерального аграрного научно-исследовательского центра Уральского отделения РАН, доктор биологических наук Анна Кривоногова.
Проект ученых, который трехлетним грантом поддержал Российский научный фонд (РНФ), заключался в том, чтобы научиться изменять с помощью генной инженерии геном животного и получать нужные признаки, либо, наоборот, исключать нежелательные. В начале исследования специалисты установили для себя три мишени, и в конце пути будет возможно получить безрогую корову, которая не будет болеть лейкозом, а ее молоко можно будет давать аллергикам.
У первого теленка, имя которому пока не придумали, удалось заблокировать ген подверженности лейкозу. Сейчас у ученых есть все шансы вывести поголовье скота — создать небольшое стадо, которое не будет подвержено этому заболеванию. Это серьезное заболевание, которое вредит не только корове, но и здоровью человека.
— По данным последних исследований, существует связь между вирусом лейкоза коров и раком молочной железы у женщин. У нас была задача взять этот рецептор, отвечающий за подверженность коровы этому вирусу, и его изменить.
— А зачем корове убирать рога?
— Их все равно убирают телятам после рождения — удаляют, прижигают. Это травматизм не только для человека, но и для самих коров. Они могут друг друга случайно боднуть, задеть рогами и просто распороть соседнюю корову — это потери, в том числе экономические. А вообще, это тот маркер, который видно сразу: родился теленок, рогов нет — значит, методика работает, — поясняет исследователь.
Корову редактирует вирус
Для экспериментов выбрали не "идеальную корову", а обычную, которая широко распространена в регионе. Быков выбирали очень тщательно, отслеживали нужные качества, а коровы — какие есть. На каждом шагу, отмечает ученый, что-то шло не так, как ожидалось.
Редактировать геном оказалось достаточно сложно. Для этого не существовало уже готовых методов, а аналогичные, например используемые на мышах, здесь не подошли. Сложности возникли и на техническом уровне: например, клетка коровы очень темная, и рассмотреть, какие изменения происходят в ней, просто невозможно. Потребовалось разрабатывать отдельную технологию, чтобы не работать вслепую.
Вносить необходимые изменения в клетку планировали с помощью прокола. Но это оказалось слишком травматично для клеток.
— Стали искать другие способы. Сейчас очень популярно использование вирусов, которые не опасны для человека и животного, — рассказывает Кривоногова. — В вирус, как в контейнер, помещается система для редактирования, и дальше вирус все делает сам, так как он умеет проникать внутрь клетки, использовать свою ДНК внутри нее.
Но система редактирования была настолько большой, что попросту не влезла в стандартный вирус. Пришлось искать вирусы повместительнее — сработал один из аденовирусов человека и шимпанзе, и "эмбриончики начали редактироваться".
Затем возникли трудности на этапе развития клеток. Каждые несколько часов число клеток удваивается и обеспечивает развитие эмбриона. Но в начале исследования они просто замирали. На выяснение, почему так происходит, ушло много времени, но проблему получилось решить. Позже, на новом этапе, не удавалось успешно разморозить эмбрионы — они погибали. Проблема оказалась в самой методике, которая подходит для человека, но оказалась неподходящей для коровы.
— Методику удалось изменить и отработать, — рассказывает Кривоногова. Новые решения потребовались и на следующем этапе — уже подселенные коровам эмбрионы в определенный момент начинали замирать и тоже погибали.
Важно, что измененный участок пропадает не только у модифицированного животного, но и у его потомства. Эмбрион изменяют уже на стадии одной клетки, но у организма существует защитный механизм, который постоянно сканирует ДНК и устраняет найденные в нем поломки. Этот механизм помогает организмам выживать, например, при воздействии радиационного фона, но очень мешает работать ученым с изменениями генов. Приходилось не просто "ломать участок генома", но и делать это так, чтобы защитный механизм не заметил.
— Сейчас нам нужно оттачивать эту методику и постараться исключить ситуации, когда в одном организме развиваются два разных типа клеток с разным генотипом. Такое часто встречается даже в природе, но нам нужно это исключить.
Первая телочка
Ученые пока не уверены, что эту технологию удастся масштабировать и менять геномы, например, кур и свиней. Переход технологии от мух и мышей к коровам был сложнее, чем это ожидалось. Но невозможным, отмечает Анна, это не назвать. В теории в будущем удастся создать свинью, которая не будет подвержена опасной африканской чуме. Для этого нужно просто сломать нужный участок в геноме животного для того, чтобы вирус АЧС не смог на него воздействовать.
— На словах это просто, но я думаю, что, если все же заняться свиньями, будет та же тысяча шажочков, на которых мы будем запинаться, — сказала Кривоногова.
При этом разработанная технология исключает не только проявление подавляемого участка генома, но и появление мутаций. Если представить, что геном — это конструктор, то можно предположить, что изменение одного участка может повлечь за собой изменение соседних, а значит, коров с двумя головами не избежать. Это не так, поясняет ученый. Гены не так близко расположены друг к другу, поэтому технология позволяет прицельно изменить нужный ген, не затронув соседние.
Отдавать корову на ферму ученые не планируют. Во-первых, пока законодательно нельзя использовать для получения продуктов генетически модифицированный скот. А во-вторых, просто жалко.
— Современные технологии настолько все "выжимают" из коров, что от них ничего не остается. Животное живет на производстве около трех лет, хотя при благоприятных условиях корова может давать молоко десять лет, — сокрушается ученый. — Мы ее не отдадим в такие условия, она же у нас первая. Будем ее изучать, любить, защищать и закладывать уже следующих.
Ученые рады, что теленок родился здоровым, развивается нормально.
— Этот эмбриончик пережил такие приключения еще до рождения, что сложно представить. Сколько его человек видело, сидели с ним круглосуточно, — говорит Кривоногова.
Но оценить характеристики коровы получится только через два-три года, когда она подрастет и ученые изучат все данные.
— Вы сможете создать корову, которая будет давать шоколадное молоко?
— Не знаю, но если рассуждать, — смеется Анна, — нужно найти, что в геноме придает шоколадный вкус растениям. Выяснить, что это за белок, а затем его закодировать и вставить в геном. Но главное, чтобы коровы при этом рождались здоровыми.
Виктория Ивонина