У потомства генетически отредактированного безрогого быка не нашли лишних мутаций

В 2015 году ученые из Миннесоты и Техаса запустили эксперимент по генетическому редактированию быков. Они хотели внести в их геном мутацию POLLED, которая иногда встречается в дикой природе и связана с отсутствием рогов. Для сельскохозяйственных пород эта мутация могла бы стать ценным приобретением, поскольку рога делают животных более опасными. Сейчас быкам рога удаляют, однако эта процедура считается неприятной для животных, гораздо удобнее и дешевле было бы вывести изначально безрогую породу.

Для редактирования генома быков исследователи выбрали фермент TALEN — это нуклеаза, то есть белок, который наводится на определенный участок в геноме и вносит в него точечный разрыв. Ученые также предоставили клеткам «заплатку» для починки разрыва, в результате должна была получиться копия мутации POLLED, которая отличается от дикого типа как раз вставкой лишних пары сотен нуклеотидов.

Все эти манипуляции исследователи провели с клетками соединительной ткани взрослых быков. Затем забрали у них ядра и перенесли в яйцеклетки коров методом репродуктивного клонирования. Из оплодотворенных яйцеклеток развились и появились на свет пять животных.

Сейчас Эми Янг (Amy Young) и ее коллеги из Калифорнийского университета решили проверить, что на самом деле произошло с геномом отредактированных быков и насколько нововведенная мутация способна передаваться в поколениях. Ученые взяли сперматозоиды одного из генетически отредактированных быков и осеменили ими нескольких самок. В качестве контроля они использовали группу обычных быков и самок той же породы.

У отредактированного быка родилось шестеро детей: одна самка и пятеро самцов. Все они выросли безрогими. Никаких физиологических отклонений и нарушений здоровья у них не обнаружили, кроме одного быка, у которого не опустилось одно яичко. Остальные четверо прошли тестирование по всем ветеринарным стандартам и были признаны потенциальными быками-производителями. Правда, впоследствии их пришлось усыпить, поскольку по американскому законодательству они считаются «неодобренными лекарственными средствами животного происхождения» и не могут быть применены в сельском хозяйстве.

Все коровы, которые принесли потомство от генетически отредактированного быка, были гомозиготами по аллели дикого типа, который обеспечивает их рогами. Ученые подтвердили, что все шесть детенышей были гетерозиготами — несли одну аллель дикого типа и одну мутантную аллель. Но поскольку мутантная аллель доминирует, у всех шестерых не развились рога.

Затем ученые проверили, что генетически модифицированное потомство не оказало влияния на организм своей матерей. У млекопитающих нередко встречается микрохимеризм, когда клетки плода заселяют красный костный мозг матери. Однако в крови коров ни во время, ни после беременности ученым не удалось обнаружить мутантного гена. Таким образом, они подтвердили, что генетическая модификация ни в каком виде не передалась от плодов матерям.

Наконец, исследователи изучили геномы модифицированного потомства. Как и создатели первого поколения отредактированных быков, они не обнаружили в ДНК никаких следов нецелевой активности TALEN, то есть никаких незапланированных мутаций. Зато они обнаружили, что у первого отредактированного быка две аллели мутировали по-разному: в одной удалось воспроизвести мутацию POLLED, а в другой возникла дополнительная вставка. Его дети унаследовали как один, так и другой вариант мутации, и это никак не сказалось на их здоровье.

Авторы работы отмечают, что современные нормы американского законодательства предписывают создателям генетически отредактированных организмов проводить слишком длинные и дорогостоящие проверки. Предполагается, что каждое изменение нужно тестировать в нескольких поколениях. Для сельскохозяйственных животных такие проверки растягиваются на годы: первое поколение от быков, которых отредактировали в 2015 году, удалось получить только сейчас.

В то же время, постепенно накапливаются данные о том, что редактирование не вносит в геном нецелевых мутаций — аналогичные результаты уже получены на овцах и козах. Поэтому исследователи рассчитывают, что их работа позволит успокоить тех, кто волнуется о появлении новых мутаций в генофонде, и поспособствует смягчению существующих требований к созданию генетически модифицированных организмов.

Источник https://nplus1.ru, https://www.nature.com