Геномика, редактирование генов и «Голубая революция»
Аквакультура — самая быстрорастущая отрасль первичного производства в мире. Однако вирусные и паразитарные заболевания остаются ключевой проблемой для неё.
Наш опыт с COVID-19 показал, что биобезопасность дорога и часто ограничена в защите от распространения заразных болезней. Разработка эффективных методов лечения, таких как вакцины, для аквакультуры также сложна.
Наше исследование, часть которого опубликована в Scientific Reports, изучает, как знание о естественной генетической вариации устойчивости к болезням можно сочетать с новейшими ДНК-технологиями, такими как геномная селекция и CRISPR.
Вирус синдрома белых пятен
Вирус синдрома белых пятен (WSSV) — контагиозное и смертельное заболевание креветок, наносящее глобальные убытки в миллиарды долларов. В конце 2016 года он впервые был обнаружен в Австралии, что привело к крупнейшей в Квинсленде операции по ликвидации болезни водных животных стоимостью 4,4 млн австралийских долларов и временному закрытию всей индустрии ферм по выращиванию креветок (убытки ~400 млн австралийских долларов).
Иммунология и аквакультура
Креветки и другие ракообразные лишены иммунологической памяти, поэтому вакцинация имеет ограниченный потенциал. Некоторые животные от природы более устойчивы к вирусу, но механизмы этой устойчивости плохо изучены.
Наша команда из Норвежского института пищевых продуктов, рыболовства и аквакультурных исследований (Nofima) в проекте GenomResist использует геномную селекцию для повышения устойчивости белоногой креветки (L. vannamei) к WSSV.
Вместо родословных связей мы используем данные последовательности ДНК для оценки геномных взаимосвязей между особями в десятках тысяч позиций по всему геному. Это позволяет точнее предсказать устойчивость к болезням у потенциальных производителей, не подвергая их самих заражению.
Результаты геномной селекции
В эксперименте с двумя популяциями креветок от Benchmark Genetics Colombia мы сравнили выживаемость потомства, полученного от родителей с высокими и низкими геномными племенными ценностями.
Мы обнаружили, что средняя выживаемость семей креветок увеличилась с 38% до 51% всего после одного поколения геномной селекции на устойчивость к WSSV.
Высокоустойчивые популяции могут оказывать эффект коллективного иммунитета, так как перестают заражать других животных. Benchmark Genetics теперь использует этот инструмент.
От геномного анализа к редактированию генов
Морские вши — одна из крупнейших проблем мировой аквакультуры. Ежегодные затраты для норвежской индустрии превышают 550 млн долларов США. Атлантический лосось особенно восприимчив к ним, в то время как некоторые виды тихоокеанского лосося — нет.
В первом в мире проекте, финансируемом Норвежским фондом исследований морепродуктов, наша команда из Университета Мельбурна и Nofima в сотрудничестве с учёными из Великобритании, Канады и США будет использовать редактирование генов (CRISPR/Cas9), чтобы выяснить, какие гены делают лосося привлекательным хозяином для вшей.
Если мы найдём различия в генетическом коде, которые заставляют вшей прикрепляться к атлантическому лососю или делают кожу тихоокеанского лосося неприятной для них, эту информацию можно будет использовать для повышения устойчивости атлантического лосося.
Проект не ставит целью выпуск генетически отредактированной рыбы в промышленность, а проведёт всестороннюю оценку потенциала этой технологии, включая возможное влияние на дикие популяции лосося.
Достижения в генетических знаниях и технологиях значительно повышают точность и эффективность генетического улучшения. Но эти новые технологии также ставят этические вопросы, которые требуют открытых дебатов в обществе.