Ti super piščanci, izdelani s tehnologijo CRISPR, so odporni na ptičjo gripo

Orodje za urejanje genov CRISPR je lahko ključno v boju proti enemu najbolj smrtonosnih virusov, ki krožijo po svetu – virusu, ki je od leta 2020 ubil na stotine milijonov ljudi.

Seveda ni Covid-19. Virus je vrsta posebej agresivne ptičje gripe, ki je zdesetkala populacije piščancev po vsem svetu. Srce parajoče, številne jate so bile izločene, da bi zajezili bolezen. Tiste vrtoglave cene za ducat jajc? Ta vrsta gripe je delno kriva.

Če odmislimo račune za živila, širjenje požara med perutnino povzroča zaskrbljujočo verjetnost, da bi lahko skočil na druge vrste – vključno z ljudmi. Glede na Svetovna zdravstvena organizacija je od leta 10 2022 držav na treh celinah poročalo o znakih virusa ptičje gripe pri sesalcih, kar je sprožilo skrbi glede nove pandemije.

Več držav je začelo akcije cepljenja za boj proti virusu. Ampak to je močan sovražnik. Tako kot sevi človeške gripe virus hitro mutira in sčasoma naredi cepiva manj učinkovita.

Kaj pa, če bi lahko okužbe zatreli v kali?

Ta teden, ekipa iz Združenega kraljestva ustvaril "super kokoši", odporne na običajno ptičjo gripo. V piščančjih primordialnih zarodnih celicah – tistih, ki se razvijejo v spermo in jajčece – so uporabili CRISPR-Cas9 za prilagajanje enega samega gena, ki je ključnega pomena za razmnoževanje virusa.

Urejeni piščanci so rasli in se obnašali kot njihovi neurejeni "kontrolni" vrstniki. Bile so zdrave, izlegle so jajčeca v običajnem številu in veselo klepetale v boksih. Toda njihova genetska izboljšava je zablestela, ko so jih izzvali z odmerkom gripe v resničnem življenju, podobnim tistemu, ki bi lahko krožil v okuženem kurniku. Urejeni piščanci so se borili proti virusu. Vse kontrolne ptice so zbolele za gripo.

Rezultati so "dolgo pričakovan dosežek," dr. Jiří Hejnar z Inštituta za molekularno genetiko Češke akademije znanosti, ki ni bil vključen v študijo, Rekel Znanost. Leta 2020, Hejnar je uporabil CRISPR izdelati piščance, odporne na virus, ki povzroča raka, in s tem tlakovati pot za učinkovito urejanje genov pri pticah.

Tehnologija ima še veliko poti. Kljub genetski spodbudi je polovica spremenjenih ptic zbolela, ko so jih izzvali z velikim odmerkom virusa. Ta del poskusa je sprožil tudi rdečo zastavo: virus se je hitro prilagodil spremembam genov z mutacijami, ki so ga naredile boljši za širjenje – ne le med pticami, ampak je pridobil tudi mutacije, ki so lahko prešle v ljudi.

"To nam je pokazalo dokaz koncepta, da lahko naredimo piščance odporne na virus," je na tiskovni konferenci povedala avtorica študije dr. Wendy Barclay z Imperial College London. "Ampak še nismo tam."

Tarča

V 2016, Barclay je odkril piščančji gen, ki ga virusi ptičje gripe uporabljajo za okužbo in rast v piščančjih celicah. Imenuje se ANP32A in je del družine genov, ki prevaja informacije DNK v druge biokemične prenašalce sporočil za gradnjo beljakovin. Ko virus gripe vstopi v ptičjo celico, lahko kooptira produkte gena, da naredi več svojih kopij in se razširi na bližnje celice.

ANP32A ni edina genetska povezava med celicami in virusom. Kasnejša študija našli drugi "zaščitni" gen, ki preprečuje rast virusov gripe v celicah. Gen je podoben ANP32A, vendar z dvema velikima spremembama, ki prekineta povezavo virusa s celico, kot bi zaprli vrata. Ker virusi za razmnoževanje potrebujejo gostitelja, jim cestna zapora v bistvu prekine življenjsko pot.

"Če bi lahko na nek način motili to interakcijo [gen-virus] ... morda s tem urejanjem genov, potem se virus ne bi mogel razmnoževati," je dejal Barclay.

Nova študija je sledila temu razmišljanju. Z uporabo CRISPR so spremenili ANP32A v primordialnih zarodnih celicah piščancev s spajanjem dveh genetskih sprememb, opaženih v zaščitnem genu. Ko so bile celice vbrizgane v piščančje zarodke, so zrasle v urejeno spermo in jajčeca pri zdravih zrelih piščancih, ki so nato imeli piščance z urejenim genom ANP32A.

Postopek se sliši tehnično, vendar je v bistvu pospešitev starodavne kmetijske tehnike 21. stoletja: vzreja živali, da ohranijo želene lastnosti – v tem primeru odpornost proti virusom.

Stand

Ekipa je testirala urejene piščance z več virusnimi izzivi.

V enem so vbrizgali odmerek virusa ptičje gripe v nos 20 dvotedenskih piščancev – polovica jih je bila gensko spremenjenih, drugi pa normalno vzrejeni. Postopek se sliši intenzivno, vendar je bila količina virusa skrbno prilagojena količini, ki je običajno prisotna v okuženem kurniku.

Vseh 10 kontrolnih ptic je zbolelo. Nasprotno pa je bil okužen samo eden od urejenih piščancev. In kljub temu ni prenesel virusa na druge urejene ptice.

V drugem testu je ekipa povečala odmerek na približno 1,000-krat več kot prvotni nosni spritz. Vsaka posamezna ptica, ne glede na genetsko zasnovo, se je okužila z virusom. Vendar pa je pri urejenih pticah trajalo dlje, da so razvili simptome gripe. Imeli so tudi nižje ravni virusa in je bilo manj verjetno, da bi ga prenesli na druge v svojem kurniku – ne glede na genetsko zgradbo.

Rezultati na prvi pogled zvenijo obetavno. Izobesili pa so tudi rdečo zastavo. Razlog, da so virusi okužili urejene piščance kljub njihovim zaščitnim "super genom", je bil ta, da so se hrošči hitro prilagodili genetskim spremembam. Z drugimi besedami, zamenjava genov, namenjena zaščiti živine, bi lahko, ironično, spodbudila virus k hitrejšemu razvoju.

Zlati trio

Zakaj bi se to zgodilo? Več testov je pokazalo, da so mutacije v virusnem genomu verjetno omogočile virusom, da se oprimejo drugih članov družine ANP32A. Ti proteini običajno sedijo na klopi med virusnimi invazijami gripe in se tiho upirajo razmnoževanju virusa. Toda sčasoma se je virus naučil sodelovati z vsakim genom, da bi spodbudil njegovo razmnoževanje.

Ekipa se dobro zaveda, da bi lahko podobne spremembe virusu omogočile okužbo drugih vrst, vključno z ljudmi. "Mutacije, ki smo jih opazili, nas niso vznemirile, toda dejstvo, da smo dobili prodorno [okužbo], pomeni, da potrebujemo strožje popravke v prihodnje," je dejal Barclay.

Dr. Sander Herfst iz medicinskega centra Erasmus University, ki študira vdor ptičje gripe v sesalce, se strinja. "Potreben je vodotesen sistem, kjer pri piščancih ne pride več do [virusnega] razmnoževanja," povedal je Znanost.

Ena od možnih rešitev je več urejanja genov. ANP32A je le eden od treh genov, ki pomagajo virusom uspevati. V preliminarnem testu je ekipa onesposobila vse tri gene v celicah v petrijevki. Urejene celice so se uprle zelo nevarnemu sevu virusa gripe.

Vendar še vedno ni popolna rešitev. Ti geni so večopravilni, ki uravnavajo zdravje in plodnost. Urejanje vseh treh bi lahko škodovalo zdravju in sposobnosti razmnoževanja piščanca. Sedaj je izziv najti spremembe genov, ki preprečujejo viruse, a še vedno ohranjajo normalno delovanje.

Poleg biotehnologije se predpisi in javno mnenje prav tako trudijo dohiteti svet urejanja genov. Živali CRISPRed trenutno veljajo za gensko spremenjene organizme (GSO) po zakonih Evropske unije, oznaka, ki je povezana s tovorom regulativne prtljage in težavami z javnim dojemanjem. Ker pa urejanje genov, kot je tisto v študiji, posnema tiste, ki se lahko naravno pojavljajo v naravi – namesto spajanja genov iz enega organizma v drugega – so nekatere živali CRISPRed morda bolj sprejemljive za potrošnike.

"Mislim, da se svet spreminja," je dejal avtorica študije dr. Helen Sang, strokovnjakinja, ki je tri desetletja delala na pticah, odpornih proti gripi. Predpisi o gensko spremenjenih živalih za hrano se bodo verjetno spremenili, ko bo tehnologija dozorela – toda na koncu bo sprejemljivo odvisno od večkulturnih pogledov.

Kreditno slike: Toni Cuenca / Unsplash

• Distribucija vsebine in PR s pomočjo SEO. Okrepite se še danes.
• PlatoData.Network Vertical Generative Ai. Opolnomočite se. Dostopite tukaj.
• PlatoAiStream. Web3 Intelligence. Razširjeno znanje. Dostopite tukaj.
• PlatoESG. Ogljik, CleanTech, Energija, Okolje, sončna energija, Ravnanje z odpadki. Dostopite tukaj.
• PlatoHealth. Obveščanje o biotehnologiji in kliničnih preskušanjih. Dostopite tukaj.
• vir: https://singularityhub.com/2023/10/12/crispr-engineered-super-chickens-are-resistant-to-bird-flu/