Генная инженерия на сельскохозяйственных животных

Ученые сообщили о создании двух новых генетически модифицированных сельскохозяйственных животных – корове, дающей гипоаллергенное молоко, и свинье, которую можно использовать в качестве модельного животного при изучении атеросклероза.

В течение многих лет ученые пытались получить коровье молоко, не содержащее аллергенный для человека белок бета-лактоглобулин. Этот белок может вызывать у детей маленького возраста, употребляющих коровье молоко, диарею и обезвоживание. Специалисты безуспешно старались заменить нормальный ген, кодирующий бета-лактоглобулин, его измененным аналогом, но это казалось практически недостижимой задачей, поскольку методы, позволяющие внедрять чужеродные гены в геном животных, были не точными, в результате чего экспрессия генов нарушалась.

В 2006 г. ученые из компании AgResearch (Гамильтон, Новая Зеландиия) начали проводить эксперименты с молекулами, ингибирующими работу мРНК и, следовательно, препятствующими трансляции белка. Они обнаружили у мышей короткие фрагменты РНК, называемые микроРНК, которые взаимодействовали с мРНК бета-лактоглобулина, подавляя процесс трансляции аллергенного для человека белка. Исследователи внедрили в геном половых клеток последовательность, кодирующую данную микроРНК, для того чтобы создать генетически модифицированные эмбрионы коров, которые, развившись во взрослое животное, начнут давать не содержащее аллерген молоко. В результате из 100 генетически модифицированных эмбрионов лишь из одного выросло животное, которое во взрослом возрасте стало давать молоко, не содержащее бета-лактоглобулин. По словам Стефана Вагнера (Stefan Wagner), молекулярного биолога из компании AgResearch, эксперименты проходили очень медленно, поэтому ученым потребовалось так много времени, чтобы вырастить корову, производящую неаллергенное молоко.

Вагнер объяснил, что ферменты-нуклеазы TALEN (transcription Activator-Like Effector Nuclease), не доступные на момент начала экспериментов сотрудниками компании AgResearch, могут ускорить процесс получения генетически модифицированной коровы, производящей гипоаллергенное молоко. Ученые планируют использовать эти ферменты для удаления бета-лактоглобулина из молока. Дело в том, что применение метода РНК-интерференции не может полностью удалить из молока аллергенный белок, поскольку небольшое количество мРНК бета-лактоглобулина все же остается в цитоплазме клетки. Однако нуклеазы TALEN способны специфично определять нужную последовательность ДНК в геноме и вырезать ее. «Метод применения TALEN очень простой, быстрый и не оставляет следов внесения изменений в геном», - говорит Брюс Уайтлоу (Bruce Whitelaw), молекулярный биолог из Института Рослина (Roslin Institute, Великобритания).

Научная группа Уайтлоу использовала ферменты-нуклеазы TALEN для ингибирования в геноме свиньи генов, кодирующих рецепторы липопротеинов низкой плотности (ЛПНП). В организме, не имеющем этих рецепторных белков, которые участвуют в элиминации из крови ЛПНП с холестерином, накапливается холестерин и развивается атеросклероз. Генетически модифицированных свиней с дефицитом ЛПНП можно использовать при проведении биомедицинских исследований в качестве модели развития атеросклероза.

Свинья, в организме которой были проведены генетические изменения с помощью ферментов-нуклеаз TALEN, является не единственной моделью воспроизведения у животного заболевания сердца человека. Однако примененный метод имеет меньшую стоимость и большую эффективность. «Я преувеличу, если скажу, что теперь свиней и коров можно рассматривать в качестве больших мышей, но мы движемся в этом направлении», - говорит Хайнер Ниманн (Heiner Niemann), биоинженер из Института Генетики Сельскохозяйственных Животных (Institute of Farm Animal Genetics, Германия).

Хотя в биотехнологической отрасли, создающей генно-инженерных животных, наблюдается значительный прогресс, в ней все еще остаются нерешенные проблемы. Изначально получение генетически модифицированных животных было обусловлено желанием повысить безопасность, качество и доступность пищи. Однако, несмотря на большие инвестиционные вливания в эти проекты, регулирующие органы ни в одной стране мира не одобрили использование продукции, полученной из генно-инженерного животного. По словам Вагнера, он не пробовал молоко генетически модифицированной коровы, поскольку это не разрешено законом Новой Зеландии. «Мы должны ограничить наши исследования научным анализом, - говорит он. - Сейчас в сфере биотехнологических разработок на сельскохозяйственных животных не очень благоприятная ситуация, и поэтому мы еще очень далеки от того, чтобы предоставить продукт потребителю».

Ученые из Новой Зеландии создали генетически модифицированную корову, производящую гипоаллергенное молоко. (фото: AGRESEARCH)

По материалам NatureNews

Оригинальная статья:

Nature doi:10.1038/nature.2012.11506

Литература:

1. Jabed, A. et al. Proc. Natl Acad. Sci. USA (2012)

2. Carlson, D. F. et al. Proc. Natl Acad. Sci. USA (2012)