Ученые из ВНИИ животноводства имени Л. К. Эрнста, Сколтеха, МГУ и их коллеги получили первого в России жизнеспособного клонированного теленка — ему уже исполнился год. Параллельно коллективу удалось провести в лаборатории нокаут генов белка бета-лактоглобулина, который ответственен за аллергию на молоко у людей. Эксперимент - это шаг на пути к получению генно-модифицированных коров с гипоаллергенным молоком.
Исследование опубликовано в журнале Doklady Biochemistry and Biophysics. Коллектив под руководством Галины Сингиной из ВНИИ животноводства имени Л. К. Эрнста клонировал теленка при помощи технологии переноса ядра соматической клетки, используя эмбрионные фибробласты в качестве доноров ядер. Технология подразумевает замену ядра яйцеклетки ядром из обыкновенной клетки другой особи. В результате получается эмбрион, который переносится в матку коровы и ей вынашивается.
Хотя в России ГМО-мыши пока не получили широкого распространения, во многих странах они стали привычным делом. Но редактирование генома других видов, как отмечает один из авторов исследования, доцент Сколтеха Петр Сергиев, остается дорогостоящим и сопряжено с трудностями по части выведения и разведения животных. Мыши в этом смысле имеют ряд преимуществ, в числе которых короткая, трехнедельная беременность. Кроме того, лаборатории по всему миру десятилетиями работают с мышами, поэтому накоплен большой опыт обращения с ними.
«Так что разработка методологии получения скота с гипоаллергенным молоком — это не только необходимость с точки зрения сельского хозяйства будущего, но и попросту классный проект», — комментирует исследование Сергиев. «Клонированная телка весом 63 килограммов родилась 10 апреля 2020 года. Теперь, в возрасте более года, это уже взрослая особь весом 410 кило с регулярным репродуктивным циклом.
Первый год мы держали ее с матерью в отдельном помещении, но с мая перевели на ежедневный выпас вместе с остальными коровами института. Потребовалась некоторая адаптация, но она прошла быстро», — рассказывает Галина Сингина. Сергиев поясняет, что клонирование коровы — первая фаза эксперимента, итогом которого должно стать получение генно-модифицированной особи.
Так ученые убедились, что методология отлажена, прежде чем имплантировать ГМО-эмбрионы. При помощи технологии CRISPR/Cas9 (Нобелевская премия 2020 года) коллективу уже удалось «выключить» гены PAEP и LOC100848610, которые отвечают за производство бета-лактоглобулина в организме коров. Полученная линия генетически модифицированных эмбрионных фибробластов будет использоваться качестве доноров для переноса ядра соматической клетки при клонировании.
Бета-лактоглобулин, основной аллерген в составе коровьего молока, — непростая мишень, поскольку за него в геноме коровы отвечают по две копии сразу двух генов. Коллективу удалось деактивировать три копии из четырех, но, по словам Сергиева, этого достаточно для дальнейшего выведения «идеального» животного традиционной селекцией.
В рамках подготовки к следующей стадии эксперимента ученые выращивают стадо на несколько десятков коров, которые будут вынашивать ГМО-телят. «Поскольку стопроцентной гарантии в таком процессе нет, приходится бросать кости многократно, что весьма дорого», — отмечает Сергиев.
«Я думаю, эта работа заложит методологическую основу для генной инженерии скота в России, после чего появятся более сложные задачи. Например, сделать так, чтобы коровы вырабатывали некоторые белки, которые они в норме не вырабатывают. Это может иметь приложения в биотехнологиях», — заключает ученый.
