Уникальный проект осуществляется на Среднем Урале: здесь создают генетически модифицированную корову без рогов, с врожденным иммунитетом к лейкозу и, главное, способную давать молоко, не вызывающее у человека аллергию. В работе участвуют специалисты Уральского федерального аграрного научно — исследовательского центра УрО РАН, института биологии гена РАН и екатеринбургского центра семейной медицины. По нашим данным, первый теленок новой формации может появиться уже в этом году.
Для чего корректируют гены сельскохозяйственных животных и как получить в результате опытов не химер, а полезных кормильцев — корреспондент "РГ" выясняла у одного из зачинателей проекта и его ведущего участника, доктора биологических наук Анны Кривоноговой.
Анна Сергеевна, как давно ведутся эти исследования и какие цели ставятся?
Анна Кривоногова: Разработки в направлении редактирования генома в стране ведутся давно. Но в них участвовали разные научные учреждения, и каждый определял и решал собственную задачу. Три года назад Российский научный фонд выделил грант консорциуму из трех исследовательских центров на разработку технологий по редактированию генома сельскохозяйственных животных. Не лабораторных мышек и крыс, что традиционно используют в экспериментальных целях, а крупного рогатого скота. Идея проекта — объединить передовые разработки в эмбриологии, молекулярной биологии, генной инженерии, ветеринарной репродуктологии для создания в короткие сроки животных с улучшенными продуктивными свойствами.
Сейчас улучшение каких-то характеристик коров происходит традиционно, через селекционную работу. Для получения нужного результата уходят десятилетия. Новые технологии генного редактирования позволят достичь того же за кратчайшее время. Год или два.
Идея ГМО воспринимается в обществе неоднозначно. Более того, в России действует законодательный запрет на использование генетически модифицированных организмов для товарного производства. Сейчас на фермах нет отредактированных на уровне клеток коров или свиней. Есть ли необходимость менять это?
Анна Кривоногова: Исследования проводятся исключительно в научных целях. Никто не будет сейчас заполнять фермы генетически модифицированными телятами. Но в стране должны быть разработаны свои методы редактирования генома животных, развиты технологии генной инженерии. Это необходимо, чтобы обеспечить продовольственную безопасность страны.
Представьте, если повсеместно будет разрешено использование генетически измененных сельскохозяйственных животных и растений, а границы открыты! Велика вероятность, что наш отечественный производитель просто не справится с волной импортного, дешевого и непроверенного ГМО-товара, который хлынет в Россию. Чтобы противостоять, мы должны даже на уровне технологий иметь свое, проверенное и безопасное, а использовать когда понадобится. Наши технологии — это инструмент. Это как с управляемым делением ядра: можно направить в мирное русло и получать электричество, а можно бомбу атомную сделать. Для науки важно иметь как можно больший арсенал технологий.
В чем главная сложность?
Анна Кривоногова: Надо найти способ, как доставить нужный ген в клетку или "нокаутировать" и заблокировать тот участок генома, который нам не нужен. Процесс тончайший, проводится в условиях специализированной лаборатории под микроскопом с помощью микроманипуляторов. Для живой клетки такое вмешательство, безусловно, стресс. И важно, чтобы она не замерла, не прекратила развитие, а начала делиться и выросла до эмбриона, который уже можно пересадить корове — матери. Даже методика подсадки генетически-модифицированных эмбрионов отличается от традиционной.
То есть дело уже дошло до эмбрионов?
Анна Кривоногова: В недавнем эксперименте участвовало три коровы, которым подсаживали опытные эмбрионы. Одна из них сейчас беременна: эмбрион прижился. Теленка корова вынашивает, как и человек, девять месяцев. Так что по расчетам в конце года можно надеяться на результат. Как минимум методику трансплантации животному искусственно выращенной клетки с генной корректировкой мы освоили.
В исследованиях участвуют специально подобранные коровы, которые "достойны" выносить измененный плод?
Анна Кривоногова: Наоборот, брали тех, что наиболее распространены в нашем регионе и в стране в целом: коров черно-пестрой породы. Мы не стремимся создавать технологии, которые будут неработающими или слишком дорогими. Отталкиваемся от наших обычных реалий.
Уникальная буренка стоит в обычной ферме, пасется, как и все, на уральских полях, жует тот же корм…
Анна Кривоногова: Пылинки, конечно, не сдуваем, но определенные условия созданы: корова стоит не в товарной ферме, у нее отдельный загон, за ней ухаживают, ветеринары отслеживают состояние, а в остальном все, как у обычных. Мы не можем создавать корову, содержать которую в десятки раз дороже. Экономическую эффективность тоже следует учитывать. А вот когда родится теленок, его, конечно, будем пристально изучать, чтобы понять: произошло редактирование гена или нет. Утаивать не будем, обязательно покажем.
Уже понятен его пол и для вас принципиально важно — корова или бычок?
Анна Кривоногова: При редактировании генома мы пол не закладывали, может получиться любой результат. Да и такая деталь не важна. Сработало ли одно из внесенных нами изменений — отсутствие рогов — будет ясно в любом случае.
Почему были выбраны именно эти три коррекции: комолость (отсутствие рогов), иммунитет к лейкозу и удаление аллергенного белка?
Анна Кривоногова: Начали исследования с комолости, потому что этот признак можно использовать как маркер — сразу видно получилось или нет. Кроме того, важный момент в товарном производстве: рогатые животные часто травмируют друг друга и персонал. Чтобы этого избежать, телятам в младенчестве рога удаляют.
Иммунитет к лейкозу так же важен для товарного производства: этим опасным заболеванием поражено сейчас большой процент стада в различных регионах страны. Молоко от больных коров использовать запрещено. Его просто сливают в канализацию.
А отсутствие аллергенного белка — это уже благо для человека. Если молоко не содержит аллергенов, можно изготавливать из него детские смеси, диетические продукты. В мире количество аллергиков растет, поэтому тема актуальна как никогда.
Три генных модификаций на один эмбрион. Не большая ли нагрузка на клетку? И не появится ли в результате какая-нибудь химера?
Анна Кривоногова: Да, мы работаем с тремя участками ДНК: два гена заблокировали, а третий заменили на другой аллель (другую форму — прим. ред.). Но такого, чтобы вместо убранных рогов у теленка появилось четыре дополнительных копыта — быть не может. Разрабатывая технологии генной инженерии, мы не намерены перехитрить природу. Мы используем ее естественные механизмы для достижения цели.
В естественном процессе созревания половых клеток в ДНК обычно происходит гораздо больше изменений. Согласитесь, дети не рождаются клонами. Изменения в геноме предусмотрены самой природой. Родительские хромосомы обмениваются различными структурными участками, чтобы появилась новая комбинация. Главное, чтобы все клетки эмбриона имели одинаковый генотип, тогда точно не будет химер. Для этого и нужны отработанные, четкие технологии, которые бы гарантировали результат. На первом эмбрионе мы не остановились, исследования продолжаются.
Между тем
Сейчас в России выполняется программа по развитию генетических технологий, результатом которой должны стать 30 линий растений и животных.
