Цветочек подрастает. Российские ученые осваивают мировой опыт клеточной инженерии - Поиск - новости науки и техники
Поиск - новости науки и техники

Цветочек подрастает. Российские ученые осваивают мировой опыт клеточной инженерии

17.05.2020

 Эта симпатичная телочка попала в кадр, конечно, не случайно. Она появилась на свет благодаря современным методам клеточной инженерии. Впервые в стране технологию мирового уровня
освоил Федеральный научный центр животноводства им. академика Л.К.Эрнста при поддержке Российского фонда фундаментальных исследований. О достижении отечественных ученых «Поиску» рассказала директор центра академик РАН Наталия ЗИНОВЬЕВА.

Для начала немного истории. Исследования в области биотехнологии сельскохозяйственных животных в нашей стране начались еще в середине 80-х годов прошлого века. Тогда мир стал использовать метод трансплантации эмбрионов коров. У нас его активно продвигал академик Лев Эрнст, в то время – вице-президент ВАСХНИЛ (Всесоюзной академии сельскохозяйственных наук),

– отметила Н.Зиновьева.

– Он заложил фундамент развития современных биотехнологий в животноводстве России, организовал научную школу, работающую сегодня в центре, носящем его имя.
Сегодня наши исследования – часть Федеральной научно-технической программы развития генетических технологий в РФ на 2019-2027 годы. Одна из ее задач в области сельского хозяйства – создать с помощью технологии геномного редактирования линии животных с улучшенными характеристиками и устойчивостью к заболеваниям.
Существуют две стратегии внесения изменений в геном животных.

Первая предусматривает введение раствора генных конструкций в цитоплазму оплодотворенных яйцеклеток (микроинъекции), после чего их культивируют и пересаживают животным-реципиентам. Вроде бы все просто, но возникают проблемы: потомство с отредактированным геномом получается не всегда. К тому же точность генетического редактирования (наличие нужных и отсутствие незапланированных изменений в геноме) можно оценить только после рождения детенышей. Кроме того, из-за проведения масштабных экспериментов этот метод очень затратный.


Внимание сотрудников нашего центра привлекла другая технология – пересадка ядер соматических (неполовых) клеток коров (соматическое клонирование). Если совсем просто – получение животных-клонов. Делается это так. Из яйцеклеток коров извлекают собственный генетический материал (рис. 1) и заменяют на генетический материал соматической клетки (рис. 2). Полученные реконструированные ооциты (рис. 3) культивируют шесть-семь дней и развившиеся из них клонированные эмбрионы (рис. 4) пересаживают коровам-реципиентам.

Это позволяет создавать линии животных, обладающих многочисленными ценными качествами. Однако, подчеркну, мы не только придаем животным новые свойства, но и стараемся не потерять уже существующие, например, обеспечивающие высокий уровень надоев молока, мясную продуктивность. С помощью геномного анализа еще на уровне культуры клеток наши сотрудники могут оценить генетические достоинства будущего потомства. Такое мастерство позволяет отбирать для редактирования клеточные линии с высоким генетическим потенциалом и тем самым заранее быть уверенными в отличных характеристиках родившихся животных.

Сегодня в мире лишь немногие лаборатории освоили прогрессивную технологию соматического клонирования. (Кстати, отмечу, что за рубежом провели масштабные исследования и они показали: мясо и молоко клонированных животных совершенно безопасно.) Мы решили, что обладаем необходимым опытом и наработками, чтобы достичь передового уровня. Это подтверждает наша недавно родившаяся телочка, обладающая теми же соматическими клетками, которые мы использовали в эксперименте. Тем самым мы доказали способность российских ученых выращивать коров методами геномного редактирования.

Важное достоинство нашей технологии – возможность проводить все работы по геномному редактированию в культуре, отбирая для дальнейшего использования клетки, обладающие нужными нам модификациями, и исключить те, в которых произошли незапланированные изменения. Пока мы ведем исследования на экспериментальном уровне, воспроизводим всю цепочку прорывной технологии, работаем над повышением ее эффективности, однако со временем встанет вопрос о применении ее на практике. Уверены, что она будет востребована животноводческими предприятиями.

– Насколько она затратная? Трудно ли будет обычным хозяйствам ее освоить?

– Всю технологически сложную работу, как я уже говорила, будут вести лаборатории, что позволит избежать дорогостоящих экспериментов на животных. Трудность – в необходимости объединения на одной площадке высококвалифицированных ученых разного профиля: молекулярных генетиков, эмбриологов, клеточных инженеров, биотехнологов. Сельскохозяйственным предприятиям нужно лишь позаботиться о животных-реципиентах, которым будут пересажены клонированные эмбрионы.

– Извините, а воспроизведение высококачественного потомства естественным путем в наш век уже не оправдывает себя?

– У нас есть замечательный метод искусственного осеменения, но сегодня стоит задача наделить животных полезными признаками, и альтернативе геномному редактированию нет. Метод позволяет точечно изменять последовательность ДНК. Например, мы поставили задачу снизить аллергенные свойства коровьего молока. Замечу, что от аллергии на него страдает множество детей. Установлены белки, которые ее вызывают. И вместе с нашими партнерами, биологами Московского государственного университета во главе с академиком Ольгой Донцовой, удалось создать линию соматических клеток с отключенным геном, ответственным за синтез одного из основных аллергенов в молоке животных.

При клонировании это позволит получать коров, дающих низкоаллергенное молоко, и если не полностью исключить опасность для аллергиков, то значительно ее минимизировать. С помощью геномного редактирования можно повысить у животных устойчивость к заболеваниям. Правда, многого мы еще не знаем, например, какие гены ответственны за невосприимчивость к тем или иным болезням, каким образом их нужно модифицировать. Исследования в этом направлении в мире ведутся очень активно, и ответы будут, безусловно, найдены.

Есть еще и такой положительный момент. Сегодня мы завозим из-за рубежа племенной скот, селекционный материал, но сохранится ли такая возможность завтра? Что если из-за карантина или по каким-то иным причинам закроют границы? Так что я убеждена: освоение передовой технологии мирового уровня обеспечивает нам импортонезависимость.

Велика роль Российского фонда фундаментальных исследований в успехе наших исследований и экспериментов. В рамках реализации Программы развития генетических технологий в РФ в 2018 году Фонд провел междисциплинарный конкурс по теме «Фундаментальные основы процессов редактирования геномов для сельского хозяйства, биотехнологии и медицины». Из 92 поданных заявок 24 получили поддержку РФФИ, в том числе и наша, совместная с МГУ, на совершенствование технологии редактирования генома домашней коровы с использованием CRISPR/Cas9 и соматического клонирования. Цель проекта – получение эмбрионов коров с измененными генетическими свойствами. Итог первого года реализации гранта – успешное соматическое клонирование, получение линии клеток-доноров с измененным геномом с помощью генетического редактирования.

– А как здоровье телочки?

– Ее, как и биологическую мать, зовут Цветочек. Она родилась 10 апреля. Правда, с родами возникли сложности: клонированные животные, как правило, очень крупные. Если обычные телята весят 25-45 кг, то клонированные – намного больше. Вес Цветочка оказался 63 кг. Но мы подготовились: установили круглосуточное дежурство, и когда в пять часов утра начались роды, все специалисты были на местах. С большим трудом четверо крепких мужчин помогли телочке появиться на свет. Она здорова, выпивает за день больше 10 литров молока. Не беспокоимся мы и за мать. Так что все идет нормально.

Нет комментариев

Загрузка...
Новости СМИ2