С помощью редактирования генов получен теленок, устойчивый к вирусной диарее

Метод редактирования генов КРС открывает новые горизонты: успешно ведется работа на получение устойчивости к вирусной диарее (BVDV). 

С помощью предшествующих опытов получали телят, не требующих обезроживания, а также КРС со светлой шерстью, менее восприимчивый к тепловому стрессу. Теперь ученые из Минсельхоза США в сотрудничестве с Университетом Небраски завершили проект, в результате которого получен теленок со сниженной восприимчивостью к вирусной диарее. 

Вирусная диарея остается одним из наиболее опасных заболеваний КРС в мире. Оно влияет на здоровье животных во многих аспектах: может ухудшить состояние ЖКТ и дыхательной системы, репродуктивную функцию. Персистентно инфицированные животные могут незаметно распространять инфекцию среди сородичей по стаду, при этом выглядя совершенно здоровыми. Вакцины против данной болезни доступны уже несколько десятилетий, но, по мнению специалистов Минсельхоза США, «антигенное разнообразие циркулирующих штаммов вируса создает проблему в обеспечении широкого защитного эффекта от вакцин». 

В данном проекте исследователи использовали технологию редактирования генов CRISPR/Cas9, чтобы заменить 6 аминокислот в гене CD46. Ген CD46 крупного рогатого скота представляет собой участок внутри клетки, к которому вирус диареи прикрепляется и получает доступ для заражения и возможность репликации в организме хозяина. В эксперименте использовали клонированные эмбрионы гирского скота (гир – порода зебу, одна из самых известных пород КРС в Индии). Отредактированные клетки были перенесены в половину эмбрионов, а другая половина осталась не отредактированной и служила контролем. Коровам-реципиентам имплантировали по восемь эмбрионов каждого типа. Один редактированный и один нередактированный плод были отобраны на сроке 100 дней стельности для оценки устойчивости к вирусной диарее клеток нескольких систем организма. В итоге получена одна доношенная стельность отредактированным эмбрионом, теленок был рожден путем кесарева сечения на 285-м дне беременности. Поскольку от стельностей с не отредактированными эмбрионами не произошло живорождений, полученного теленка вскоре после рождения сравнивали с новорожденным теленком голштинской породы из промышленного молочного стада. Обоих телят оценивали на восприимчивость клеток к вирусной диарее с помощью отбора образцов тканей и крови. Пара телят также подверглась непосредственному воздействию вируса от персистентно инфицированного теленка, которого содержали в одном помещении с ними в течение 7 дней, когда исследуемой паре было 10 месяцев.

Клетки почек, легких, тонкой кишки, пищевода, печени и сердца отредактированного плода в лабораторных условиях показали значительно более низкую восприимчивость к вирусной диарее по сравнению с неотредактированным плодом. 

Образцы тканей молодняка показали, что у «экспериментального» теленка наблюдалось значительное снижение восприимчивости к вирусу по трем протестированным типам клеток – фибробластам кожи, лимфоцитам и моноцитам – по сравнению с «контрольным» теленком. При воздействии вируса диареи от персистентно инфицированного теленка у обоих телят в опыте поднималась температура, но у «экспериментального» не было дополнительных симптомов, которые наблюдались у контрольного, включая кашель, ринит, покраснение и натирание области вокруг ноздрей. Виремия была выявлена у обоих животных, но продолжалась 28 дней у «контрольного» теленка и только 3 дня у «отредактированного», который также демонстрировал значительно меньший уровень общей вирусной нагрузки. В возрасте 20 месяцев «экспериментальное» животное вполне здорово и благополучно, у него не обнаружено никаких «нецелевых» (незапланированных) изменений генов. 

В целом исследование показало, что редактирование генов не сделало теленка полностью невосприимчивым к вирусной диарее, но значительно улучшило способность противостоять вирусу. Коммерческое применение такой технологии начнется еще не скоро. Но исследователи отметили, что возможность помочь КРС противостоять вирусной диарее будет иметь далеко идущие последствия. Можно улучшить здоровье и благополучие животных, минимизировать производственные потери. Кроме того, эта процедура может сократить использование антибиотиков в животноводстве, поскольку вирусная диарея часто приводит к заражению вторичными инфекциям, требующим антибиотикотерапии. Опыт в целом является первым доказательством способности метода редактирования генов уменьшить воздействие вирусного заболевания. По мере того, как будут проводиться дополнительные эксперименты, процедуру можно будет оценить в минимизации действия и других вирусных болезней.