Генетически отредактированные свиньи на устойчивость к репродуктивно-респираторному синдрому ожидают одобрения в США

Портал AgroXXI.ru ознакомился с релизом компании Genus, в котором сообщается, что генетически отредактированные свиньи помогут защитить отрасль от экономически важного заболевания: «Гены устойчивости к болезням домашнего скота приносят пользу животным для здоровья и дают возможность фермерам удовлетворить растущий спрос на доступный высококачественный белок. Ранее исследователи использовали редактирование генов для модификации гена CD163 свиньи и продемонстрировали устойчивость к вредному вирусу, вызывающему репродуктивно-респираторный синдром свиней (РРСС).

Чтобы максимизировать потенциальные выгоды, этот признак устойчивости к болезням должен присутствовать в коммерчески значимых племенных популяциях для размножения и распространения свиней. С этой целью была создана первая в своем роде масштабная программа редактирования генов, позволяющая ввести один модифицированный аллель CD163 в четыре генетически разнообразные элитные линии свиней.

В результате этих усилий были получены здоровые свиньи, устойчивые к заражению вирусом РРСС, что было установлено с помощью заражения макрофагами и животными. Эта популяция основателей будет использоваться для дополнительного тестирования болезней и признаков, размножения и коммерческого распространения после одобрения регулирующих органов. Применение CRISPR-Cas для устранения вирусного заболевания представляет собой важный шаг на пути к улучшению здоровья животных.

Животноводство играет важную роль в глобальной продовольственной системе, обеспечивая 18% мировых калорий и 34% белка за счет производства мяса, молочных продуктов и яиц.

По последним оценкам Всемирной организации здравоохранения животных, ежегодно 20% продукции животноводства теряется из-за болезней. Однако животноводство теперь может модернизировать лечение болезней за счет внедрения новых технологий, которые модифицируют гены, необходимые для улучшения здоровья.

Репродуктивно-респираторный синдром свиней (РРСС) — вирусное заболевание, поражающее домашних свиней. Впервые обнаруженная в США в 1987 году, эта болезнь в настоящее время встречается на свиноводческих предприятиях по всему миру.

Заболевание может возникать на протяжении всей жизни животного, с симптомами, которые включают анорексию, лихорадку, вялость и депрессию. Дыхательная недостаточность особенно опасна для молодых свиней, например, смертность у подсосных поросят может достигать 100%. Как следует из названия, болезнь влияет на репродуктивный успех свиней через симптомы, включая выкидыши на поздних сроках, мертворожденных поросят, а также слабых поросят при рождении. Инфекция, вызванная вирусом РРСС, ставит под угрозу респираторную иммунную систему, что приводит к увеличению тяжести вторичных инфекций, которые обычно лечат антибиотиками.

Так как ежегодные глобальные потери оцениваются в 2,7 миллиарда долларов, то РРСС является заболеванием, вызывающим первоочередную озабоченность у свиноводов и фермеров во всем мире.

Возбудителем РРСС является один из двух видов оболочечных РНК-вирусов с положительной цепью: РРСС-1 или РРСС-2. На сегодняшний день основной стратегией предотвращения заражения вирусом РРСС является введение вакцин с модифицированным живым вирусом или с убитым вирусом. К сожалению, вакцины показали ограниченную эффективность, поскольку вирусы РРСС имеют высокую частоту мутаций из-за склонной к ошибкам вирусной РНК-зависимой РНК-полимеразы и значительную скорость генетической рекомбинации.

Работа нескольких лабораторий определила CD163 как входной рецептор вируса РРСС. CD163 представляет собой трансмембранный белок типа I, который экспрессируется на поверхности зрелых макрофагов и моноцитов и участвует в опосредовании воспаления и удалении комплексов гемоглобин-гаптоглобин из крови.

Домен 5 SRCR CD163 является местом взаимодействия вируса РРСС 9 и полностью кодируется экзоном 7. Предыдущие исследования показали, что подход с двойной направляющей РНК (гРНК), при котором два комплекса Cas9-гРНК были направлены на интроны, фланкирующие экзон 7, могли привести к приделеции домена 5 SRCR у свиней.

Эта стратегия редактирования привела к появлению животных с устойчивыми к вирусу РРСС легочными альвеолярными макрофагами и моноцитами периферической крови, и у этих свиней не было обнаружено признаков инфекции или репликации вируса в тканях легких и лимфатических узлов при заражении вирусом РРСС. Способность придать устойчивость к вирусу РРСС путем модификации одного гена представляет собой возможность улучшить здоровье свиней и снизить производственные затраты на фермах во всем мире.

Перевод результатов работы по проверке концепции в программу редактирования генов коммерческого масштаба требует дополнительных соображений, помимо идентификации целевой последовательности: аллель, придающая устойчивость к болезням, должна существовать в генетически продвинутых селекционных линиях с достаточным разнообразием, чтобы обеспечить постоянный генетический прогресс, и модифицированный аллель не должен отрицательно влиять на коммерческую эффективность.

Четыре племенные линии домашних свиней обычно используются в коммерческом производстве продуктов питания: Ландрас и Крупная Белая — элитные линии маток с превосходными материнскими характеристиками, такими как возраст полового созревания, плодовитость и размер помета; Дюрок и белая композитная линия – это элитные линии-производители с отличными производственными характеристиками, такими как скорость роста, эффективность корма и состав туши. Любое изменение CD163, придающее устойчивость к вирусу РРСС, должно быть внесено во все четыре линии, чтобы сохранить их высокие генетические качества и ускорить выход на рынок. Внесение одинакового редактирования во все линии обеспечивает согласованный молекулярный состав и экспрессию аллели CD163, одновременно обеспечивая более простой процесс нормативной проверки.

Полученные свиньи с делецией экзона 7 CD163 были здоровыми и неотличимыми по внешнему виду и поведению по сравнению с группой необработанных свиней. Кроме того, животные с отредактированными генами были полностью устойчивы к инфекции вирусом РРСС как типа I, так и типа II.

- Это довольно впечатляющее усилие, и поэтому теперь нужно пройти одобрение регулирующих органов и доказать, что эти свиньи безопасны для употребления в пищу и безопасны для окружающей среды, и что редактирование генов дает результаты. Фактически, свиньи становятся устойчивыми к вирусу РРСС, а их производительность в остальном сравнима с нередактируемыми линиями. Как только будет получено одобрение регулирующих органов, устойчивых свиней начнут внедрять в популяцию, — говорит Ван Эненнаам из Genus.

Технологии редактирования генов, в том числе основанные на системе CRISPR-Cas, позволяют внедрять аллели, которые трудно достичь с помощью классической селекции и селекции, и предоставляют еще один инструмент, который можно использовать для борьбы с болезнями домашнего скота».

Источник: https://www.agroxxi.ru