Эти суперцыплята, созданные с помощью CRISPR, устойчивы к птичьему гриппу

Инструмент редактирования генов CRISPR может сыграть решающую роль в борьбе с одним из самых смертоносных вирусов, циркулирующих по земному шару, — вирусом, который с 2020 года убил сотни миллионов человек.

Это, конечно, не Covid-19. Вирус представляет собой тип особо агрессивного птичьего гриппа, который уничтожил поголовье кур во всем мире. К сожалению, многочисленные стада были уничтожены, чтобы сдержать болезнь. Эти взлетающие ценники за дюжину яиц? Отчасти виноват этот штамм гриппа.

Помимо счетов за продукты, распространение вируса среди домашней птицы также вызывает тревожную перспективу, что он может распространиться на другие виды, включая людей. По Всемирная организация здравоохранения, 10 стран на трех континентах сообщили о признаках вируса птичьего гриппа у млекопитающих с 2022 года, что вызывает опасения по поводу новой пандемии.

Несколько стран запустили кампании вакцинации для борьбы с вирусом. Но это грозный враг. Как и штаммы человеческого гриппа, вирус быстро мутирует и со временем делает вакцины менее эффективными.

Но что, если бы мы могли пресечь инфекции в зародыше?

На этой неделе команда из Великобритании разработали «суперцыплят», устойчивых к обычному птичьему гриппу. В первичных зародышевых клетках курицы — тех, которые развиваются в сперму и яйцеклетку — они использовали CRISPR-Cas9, чтобы настроить один ген, который имеет решающее значение для размножения вируса.

Отредактированные цыплята росли и вели себя так же, как их нередактированные «контрольные» сверстники. Они были здоровы, откладывали яйца в обычном количестве и счастливо кудахтали в загонах. Но их генетическое усовершенствование проявилось, когда они столкнулись с реальной дозой гриппа, похожей на ту, которая может циркулировать в зараженном курятнике. Отредактированные цыплята боролись с вирусом. Все птицы контрольной группы заразились гриппом.

Полученные результаты являются «долгожданным достижением», - сказал доктор Иржи Хейнар из Института молекулярной генетики Чешской академии наук, который не принимал участия в исследовании. заявил Наука. Еще в 2020 г. Хейнар использовал CRISPR создать цыплят, устойчивых к вызывающему рак вирусу, проложив путь к эффективному редактированию генов у птиц.

Технологии еще есть куда развиваться. Несмотря на генетический импульс, половина отредактированных птиц заболела при заражении большой дозой вируса. Эта часть эксперимента также вызвала тревожный сигнал: вирус быстро адаптировался к редактированию генов с помощью мутаций, которые сделали его более эффективным для распространения — не только среди птиц, но и получив мутации, которые могли перейти на людей.

«Это продемонстрировало нам доказательство концепции того, что мы можем двигаться к созданию цыплят, устойчивых к вирусу», — заявила на пресс-конференции автор исследования доктор Венди Барклай из Имперского колледжа Лондона. — Но мы еще не там.

Цель

В 2016 Барклай обнаружил куриный ген, который вирусы птичьего гриппа используют для заражения и роста внутри куриных клеток. Названный ANP32A, он является частью семейства генов, которое переводит информацию ДНК в другие биохимические посланники для построения белков. Попав внутрь птичьей клетки, вирус гриппа может поглощать продукты гена, создавать больше копий самого себя и распространяться на близлежащие клетки.

ANP32A — не единственная генетическая связь между клетками и вирусом. Позднее исследование обнаружили второй «защитный» ген, который блокирует рост вирусов гриппа в клетках. Ген похож на ANP32A, но с двумя основными изменениями, разрывающими связь вируса с клеткой, как закрытие двери. Поскольку для размножения вирусам требуется хозяин, блокпост по сути перерезает им путь жизни.

«Если бы вы могли каким-то образом нарушить это взаимодействие [ген-вирус]… возможно, с помощью редактирования генов, тогда вирус не смог бы размножаться», — сказал Барклай.

Новое исследование последовало этой линии мысли. Используя CRISPR, они изменили ANP32A в первичных зародышевых клетках курицы путем сплайсинга двух генетических изменений, наблюдаемых в защитном гене. Клетки, введенные в куриные эмбрионы, превратились в отредактированные сперматозоиды и яйца здоровых половозрелых кур, у которых впоследствии появились цыплята с отредактированным геном ANP32A.

Этот процесс кажется техническим, но по сути это ускорение древней сельскохозяйственной техники 21-го века: разведение животных для сохранения желаемых качеств — в данном случае устойчивости к вирусам.

Стенд

Команда проверила отредактированных цыплят на наличие нескольких вирусных инфекций.

В одном из них они впрыскивали дозу вируса птичьего гриппа в носы 20 двухнедельным цыплятам, половина из которых была генетически модифицирована, а остальные были выращены обычным способом. Процедура кажется сложной, но количество вируса было тщательно подобрано с учетом того количества вируса, которое обычно присутствует в зараженном курятнике.

Все 10 контрольных птиц заболели. Напротив, только один из отредактированных цыплят был инфицирован. И даже в этом случае он не передал вирус другим отредактированным птицам.

Во втором тесте команда увеличила дозировку примерно в 1,000 раз больше, чем в оригинальном шприце для носа. Каждая птица, независимо от их генетического состава, заразилась вирусом. Однако у отредактированных птиц потребовалось больше времени, чтобы развить симптомы гриппа. Они также содержали более низкие уровни вируса и с меньшей вероятностью передавали его другим в своем курятнике — независимо от генетического состава.

На первый взгляд результаты кажутся многообещающими. Но они также подняли красный флаг. Причина, по которой вирусы заразили отредактированных цыплят, несмотря на их защитные «супергены», заключалась в том, что педерасты быстро адаптировались к генетическим изменениям. Другими словами, замена генов, призванная защитить домашний скот, может, по иронии судьбы, подтолкнуть вирус к более быстрой эволюции.

Золотое трио

Почему это произойдет? Несколько тестов показали, что мутации в вирусном геноме, вероятно, позволили вирусам захватить других членов семейства ANP32A. Эти белки обычно сидят на скамейке запасных во время вирусных инвазий гриппа и молча сопротивляются репликации вируса. Но со временем вирус научился работать с каждым геном, ускоряя его размножение.

Команда прекрасно понимает, что подобные изменения могут позволить вирусу заразить другие виды, включая людей. «Нас не встревожили мутации, которые мы увидели, но тот факт, что мы добились прорыва [инфекции], означает, что нам нужны более строгие изменения в будущем», — сказал Барклай.

Доктор Сандер Херфст из Медицинского центра Университета Эразма, изучающий проникновение птичьего гриппа на млекопитающих, согласен. «Необходима водонепроницаемая система, в которой больше не происходит репликации [вируса] у кур». он сказал Наука.

Одним из потенциальных решений является дальнейшее редактирование генов. ANP32A — лишь один из трех генов, которые помогают вирусам процветать. В ходе предварительного теста команда отключила все три гена в клетках чашки Петри. Отредактированные клетки устойчивы к очень опасному штамму вируса гриппа.

Но это все еще не идеальное решение. Эти гены выполняют несколько задач одновременно и регулируют здоровье и фертильность. Редактирование всех трех может нанести ущерб здоровью курицы и ее способности к размножению. Задача сейчас состоит в том, чтобы найти изменения в генах, которые защищают от вирусов, но при этом поддерживают нормальное функционирование.

Помимо биотехнологий, нормативные акты и общественное мнение также изо всех сил пытаются догнать мир редактирования генов. CRISPRed животные в настоящее время считаются генетически модифицированными организмами (ГМО). по законам Европейского Союза, обозначение, которое сопряжено с грузом нормативного багажа и проблемами общественного восприятия. Однако поскольку редактирование генов, подобное тем, что были в исследовании, имитирует те, которые могут происходить в природе, а не сращивает гены из одного организма в другой, некоторые животные, обработанные CRISPR, могут быть более приемлемыми для потребителей.

«Я думаю, что мир меняется» — сказал автор исследования доктор Хелен Санг, эксперт, работающая над устойчивыми к гриппу птицами в течение трех десятилетий. Правила использования генетически отредактированных животных в пищу, скорее всего, изменятся по мере развития технологии, но в конечном итоге то, что приемлемо, будет зависеть от мультикультурных взглядов.

Изображение Фото: Тони Куэнка / Unsplash

• SEO-контент и PR-распределение. Получите усиление сегодня.
• PlatoData.Network Вертикальный генеративный ИИ. Расширьте возможности себя. Доступ здесь.
• ПлатонАйСтрим. Интеллект Web3. Расширение знаний. Доступ здесь.
• ПлатонЭСГ. Углерод, чистые технологии, Энергия, Окружающая среда, Солнечная, Управление отходами. Доступ здесь.
• ПлатонЗдоровье. Биотехнологии и клинические исследования. Доступ здесь.
• Источник: https://singularityhub.com/2023/10/12/crispr-engineered-super-chickens-are-resistant-to-bird-flu/