Александра Брутер: Суперсвиньи

Александра Брутер Xi-jun Yin

Используя современные методики редактирования генома, корейские и китайские ученые создали свиней, у которых мышц в два раза больше, чем у обычных свиней.

Животные и люди с таким своеобразным заболеванием давно существуют в природе. Оно вызвано мутацией в гене, кодирующем белок миостатин. Этот белок образует петлю отрицательной обратной связи: его синтезируют и секретируют в межклеточное пространство мышечные клетки, чтобы сообщить, что новых мышечных клеток тут не надо. Мутация приводит даже не к гипертрофии мышечных волокон (увеличению размеров одного волокна), а к гиперплазии (увеличению числа волокон). Соответствующий фенотип проявляется уже тогда, когда мутацию содержит только одна копия гена (гетерозиготное состояние), но особенно ярко мутация проявляется, когда она есть в обеих копиях гена (гомозиготное состояние).

Впервые использовать эффект этой мутации, случайно его обнаружив, стали в XIX веке в Бельгии. Там вывели породу коров, получившую название «Бельгийская голубая». У коров этой породы действительно больше мяса, меньше жира, и выше КПД преобразования корма в мясо. Правда, при этом выгодность содержания таких коров остается под вопросом. Главная трудность связана с рождением телят. Во-первых, за время внутриутробного развития такие телята становятся крупнее обычных сверстников. Во-вторых, мышечная гиперплазия приводит к тому, что у взрослых коров родовой канал сужен. Из-за двух этих факторов таким коровам в фермерских хозяйствах не дают рожать самим, а планово выполняют кесарево сечение.

Возможно, таких проблем удалось бы избежать, а разведение таких коров сделать выгодным, если бы мутация находилась в гетерозиготном состоянии, а не в гомозиготном. Селекционеры былых времен, однако, в первую очередь старались закрепить выгодное им свойство, а это требовало выведения гомозиготных особей и скрещивания их друг с другом. Современное состояние науки и технологии, пожалуй, позволяет поддерживать постоянную небольшую популяцию гомозиготных самцов и скрещивать их с обычными самками, стабильно получая гетерозиготное потомство.

Контролирующие органы и общественное мнение не слишком хорошо настроены по отношению к генетически модифицированным организмам, особенно животным. Настолько нехорошо, что на сегодняшний день нет ни одного генно-модифицированного животного, которое было бы разрешено разводить в более-менее крупных сельскохозяйственных масштабах, а мясо продавать.

Эпопея с генетически модифицированным лососем AquAdvantage длится уже больше 20 лет. Это генетически модифицированный лосось, который растет быстрее и более крупным за счет встраивания в его геном одного из ростовых факторов чавычи – самой крупной тихоокеанской лососевой рыбы. В ходе генетической модификации лосось также из диплоидного стал триплоидными (тройной набор хромосом вместо двойного). Эта модификация позволяет исключить даже малейшую возможность скрещивания сбежавшего в дикую природу модифицированного лосося с обычным, в результате которого искусственный ген отправился бы в свободное плаванье. Таким образом, экологической угрозы генноинженерный вид не представляет.

Несмотря на это, единственное разрешение на коммерческое применение лосося, которое получено, - это разрешение продавать его икру в Канаде. Главный контролирующий орган США – FDA – дает благоприятные заключения, подтверждает безопасность, но разрешения на продажу не дает.

Животные с поломанным геном миостатина в глазах контролирующих органов должны иметь некоторые преимущества. Во-первых, такие животные уже существуют, их мясо давно едят, и нареканий оно не вызывает. Во-вторых, новых чужеродных генов встраивать не будут, просто внесут мутацию в свой собственный ген. В-третьих, современные методы генетической модификации – TALEN и CRISPR/Cas9 (о них можно почитать в заметке «Редактирование генома: за и против»; метод TALEN описан там под названием «генноинженерные нуклеазы») гораздо безопаснее, они не предполагает введения в клетки чужеродной ДНК, а только матричной РНК. РНК в клетках живет недолго, за это время с нее будет синтезировано небольшое количество белков, которые отредактируют геном и подвергнутся переработке: будут разложены на отдельные аминокислоты, из которых синтезируются новые белки. Таким образом, спустя некоторое непродолжительное время кроме отредактированного генома в клетке не окажется никаких следов модификации.

Применив метод TALEN (CRISPR еще не был разработан, когда проект начался), ученым удалось получить 32 поросят, в полной мере обладавших безмиостатиновым фенотипом. Возможно, из-за процедуры клонирования не все поросята чувствовали себя хорошо и до 8-месячного возраста дожили только 13. Авторы работы считают нецелесообразным разведение таких гомозиготных поросят, но планируют предоставлять их сперму фермерским хозяйствам, чтобы получать чуть менее крупное, но более простое в уходе гетерозиготное потомство. Возможно, получить на это разрешение в Китае окажется проще, чем в Европе и США.

Смотрите также: Ген мышей спасет коров от туберкулеза Пересаженное бабуину сердце свиньи остается живым более года Бананы должны спасти тысячи жизней Генетически модифицированная коза поможет больным