Кузбасская ГСХА: победить лейкоз на генном уровне

В Кузбасской государственной сельскохозяйственной академии продолжается революционный эксперимент, успешный исход которого поможет навсегда избавить фермеров-животноводов от одной из самых больших бед. Учёные вуза разработали уникальную технологию геномного редактирования для воспроизводства высокопродуктивного поголовья крупного рогатого скота, устойчивого к лейкозу.

 Генетическая профилактика

Лучшие умы всего мира, задействованные в сельскохозяйственной отрасли, на протяжении многих лет пытаются справиться с лейкозом – настоящим бичом молочного животноводства. Эта хроническая болезнь, поражающая кроветворную систему, очень заразна. По официальным данным, в России инфицировано около трети всего поголовья крупного рогатого скота. Молоко заражённых коров содержит канцерогенные вещества и может спровоцировать онкологические заболевания у человека. К тому же лейкоз неизлечим, вакцины против него также не существует.

Хозяйства, в том числе кузбасские, терпят огромные убытки, так как вынуждены отправлять на убой целые стада. В России фермерам выделяются субсидии на замену лейкозных коров и быков здоровыми особями. Однако это меры по устранению последствий, а не причин проблемы. Инновационный метод борьбы с лейкозом, не имеющий аналогов в мире, разработали специалисты Кузбасской государственной сельскохозяйственной академии совместно с коллегами из Санкт-Петербурга. Проект, реализация которого началась в 2018 году, выиграл грант Министерства образования и науки РФ в области исследований по приоритетным направлениям научно-технологического комплекса России.

«Мы понимаем, что это заболевание вирусное и оно будет вновь возвращаться в наши хозяйства. Нужна технология, которая позволит навсегда избавиться от лейкоза. Геномное редактирование сегодня является одним из мировых трендов. Именно на это направлено наше исследование», – отмечает врио ректора Кузбасской ГСХА Екатерина Ижмулкина.

Зная, что вирус внедряется в ДНК животных, сотрудники Кузбасской ГСХА решили исключить саму возможность заражения на генетическом уровне. В ходе исследований был установлено, что возбудитель лейкоза прикрепляется к определённому гену. Вырезав этот участок ДНК, учёные лишают вирус стартовой площадки для последующего распространения по клеткам организма. Таким образом, телята с отредактированным геномом должны быть с рождения устойчивы к лейкозу. Но любая теория по-настоящему хороша, если подтверждается практикой.

 Ускоряя эволюцию

Менее чем за полтора года специалисты провели необходимые лабораторные исследования, выделили антилейкозную геномную конструкцию и получили первых «отредактированных» телят. Площадкой для эксперимента стал животноводческий комплекс в Прокопьевском районе, предоставленный индустриальным партнёром проекта ООО «СХП Михайловское». Для участия в испытаниях были отобраны здоровые коровы чёрно-пёстрой породы массой до 500 кг. Учёные использовали метод, аналогичный человеческому ЭКО, когда в искусственно оплодотворённую яйцеклетку вводят изменённую геномную конструкцию и выращенные в пробирке эмбрионы подсаживают животным-реципиентам.

«На сегодняшний день получено 19 телят с отредактированным геномом, сейчас им 5-7 месяцев. Мы постоянно наблюдаем за ними. Это вполне нормальные здоровые телята, которые растут и развиваются точно так же, как их обычные ровесники, – рассказывает ведущий научный сотрудник научно-исследовательской лаборатории Кузбасской ГСХА, кандидат сельскохозяйственных наук Владимир Плешков. – Теперь перед нами стоит задача сформировать из этих животных будущие родительские пары, чтобы полученный признак в виде устойчивости к лейкозу закрепить в их потомстве. Другими словами, предстоит провести селекционный отбор. Путём геномного редактирования мы в течение невероятно короткого промежутка времени делаем то, на что у эволюции уходят миллионы лет. Мы её в буквальном смысле ускоряем».

Рождение первых телят с изменённым геномом – это большой, но не последний шаг на пути к массовому внедрению разработанной сотрудниками Кузбасской ГСХА технологии. Прежде чем говорить об окончательном успехе, экспериментальных животных ещё неоднократно обследуют, также внимательно будут наблюдать за их потомством, которое должно появиться на свет примерно через 2-3 года. Тем не менее технология уже запатентована, а удачные промежуточные результаты настраивают учёных на оптимистичный лад. По мнению Владимира Плешкова, опробованный метод геномного редактирования открывает большие перспективы в победе не только над лейкозом, но и некоторыми другими заболеваниями крупного рогатого скота.

 Высокоточная селекция

Специалисты Кузбасской государственной сельскохозяйственной академии сейчас работают и над другими перспективными проектами, связанными с генетикой. Улучшить качество отечественного поголовья крупного рогатого скота призвана маркер-ассоциированная селекция.

«Гены-маркеры позволяют определить хозяйственные признаки животного. То есть по генотипу мы можем узнать, какие животные будут, например, высокопродуктивными или менее подверженными заболеваниям. Всего у нас исследуется почти сотня показателей. Зная особенности каждой особи, можно, к примеру, составить специальный рацион, чтобы корова в полной мере раскрывала свой генетический потенциал. Используя этот метод, будет возможность подобрать животных для производства молока, пригодного для сыроварения. А для этого далеко не каждое молоко подойдёт. Нашу селекционно-генетическую программу можно будет применять для поголовья крупного рогатого скота любой породы», – поясняет Владимир Плешков.

Учёные уже собрали генетический материал по четырём кузбасским хозяйствам, провели лабораторные исследования. Теперь необходимо систематизировать полученные данные и провести оценку животных. Отобранные быки и коровы с наиболее качественным генотипом в перспективе станут родоначальниками улучшенного по многим параметрам поголовья. С помощью этого проекта можно будет в разы повысить продуктивность крупного рогатого скота в считанные годы.

Кроме того, высокоточная селекция, основанная на молекулярной генетике, поможет избежать распространённой проблемы – инбридинга, или близкородственного скрещивания. Дело в том, что многие чистопородные животные в нашем регионе имеют общих ближайших предков из одних и тех же племенных хозяйств. А это чревато скрытыми генетическими дефектами, передающимися из поколения в поколение. К тому же, селекционно-генетическая программа позволит снизить зависимость российского животноводства от импортного племенного материала, который, кстати, зачастую бывает далеко не лучшего качества.

Параллельно в лабораториях Кузбасской ГСХА ведётся разработка смежного проекта. Учёные трудятся над созданием технологии OPU – это прогрессивный метод, применение которого значительно ускорит воспроизводство высокопродуктивных животных. С одной коровы-донора специалисты рассчитывают около двух раз в неделю получать ооциты (незрелые яйцеклетки), которые затем будут искусственно оплодотворяться. Выращенных эмбрионов подсадят малопродуктивным особям, тем самым, тиражируя поголовье с улучшенным генотипом.

Эти исследования имеют важнейшее значение для сельского хозяйства во всём мире. Ученые не сомневаются, что разрабатываемые в Кузбасской ГСХА технологии геномного редактирования и высокоточной селекции в ближайшем будущем приведут к глобальному научному прорыву.