Исследование показывает, как редактирование генов кур может помочь искоренить птичий грипп
Недавние достижения в технологии редактирования генов потенциально можно использовать для создания устойчивых к болезням животных. Это может ограничить распространение птичьего гриппа.
В исследовании, опубликованном в Nature Communications, мы продемонстрировали потенциал редактирования генов для защиты кур от угрозы птичьего гриппа. Это заболевание вызывается постоянно эволюционирующим вирусом, который обходит многочисленные меры биобезопасности.
Прорыв в редактировании генов позволил бы остановить огромные экономические потери от вспышек птичьего гриппа. Это также стал бы значительным шагом в контроле болезни, которая может вызывать серьезные заболевания и смерть у людей.
Почему важен контроль над птичьим гриппом
Вспышки птичьего гриппа по всему миру обходятся в миллиарды долларов убытков. Министерство сельского хозяйства США сообщило, что в 2022 году от птичьего гриппа погибло до 50 миллионов птиц. Ассоциация птицеводов Южной Африки заявила, что в первой половине 2023 года было уничтожено более 7 миллионов кур после обнаружения вспышек.
Помимо экономических последствий, вспышки птичьего гриппа также представляют риск для здоровья человека. До пандемии COVID-19 птичий грипп считался возможным триггером разрушительной пандемии среди людей. Три пандемии гриппа в XX веке, включая пандемию 1918 года, унесшую десятки миллионов жизней, имели птичье происхождение.
Вакцинация имеет ограничения
Вакцинация — основной метод предотвращения вспышек птичьего гриппа у кур. Однако эффективность вакцин ограничена, поскольку вирус птичьего гриппа быстро эволюционирует, что со временем снижает эффективность существующих вакцин. Кроме того, существует множество штаммов вируса, а вакцина эффективна только против конкретного штамма.
Редактирование генов для улучшения благополучия животных
В отличие от вакцинации, редактирование генов нацелено на белок или белки внутри кур, которые жизненно важны для всех штаммов птичьего гриппа, эффективно останавливая вирус.
Редактирование генов — это процесс внесения точного изменения в конкретный ген животного для придания таких признаков, как устойчивость к определенному заболеванию, повышенная продуктивность и характеристики, улучшающие благополучие животных. Полезное генетическое изменение, вносимое с помощью редактирования генов, может уже естественным образом встречаться у другого животного.
Важно не путать редактирование генов с генетической модификацией, которая подразумевает перенос гена из одного вида в другой. Это различие важно для регуляторных целей.
Результаты исследования
Для создания кур с отредактированными генами в нашем исследовании мы использовали мощные молекулярные ножницы CRISPR/Cas9 для внесения единичного редактирования в ген. Мы нацелились на белок ANP32A у кур.
По сравнению с обычными цыплятами, вылупившимися одновременно, эти генетически отредактированные куры достигли зрелости без каких-либо заметных неблагоприятных последствий для их здоровья и благополучия.
Для проверки их устойчивости мы подвергли генетически отредактированных кур воздействию низкой дозы вируса птичьего гриппа. Примечательно, что 9 из 10 этих птиц показали полную устойчивость, и передачи другим курам не произошло.
На более амбициозном этапе мы ввели генетически отредактированным курам высокую, неестественную дозу вируса — в 1000 раз превышающую низкую дозу. На этот раз 5 из 10 инокулированных генетически отредактированных кур были инфицированы.
Мы также обнаружили, что вирус птичьего гриппа способен адаптироваться к использованию отредактированного белка ANP32A, а также двух родственных белков — ANP32B и ANP32E. Но эксперименты на клетках показали, что одновременное редактирование всех трех белков может полностью подавить вирус.
Что дальше?
Текущие исследования направлены на определение конкретной комбинации редактирования генов, необходимой для создания следующего поколения генетически отредактированных кур, обеспечивающих полную и постоянную защиту от птичьего гриппа.
Редактирование генов следует рассматривать как важный инструмент для предотвращения и контроля смертельных болезней животных. Для содействия разработке редактирования генов, направленного на улучшение здоровья и благополучия животных, потребуются поддерживающие государственные нормативные акты.
Потенциал устойчивых к болезням животных для защиты глобальной продовольственной безопасности и общественного здоровья — веская причина для следования по этому инновационному пути в биотехнологии.