Ці суперкури, розроблені CRISPR, стійкі до пташиного грипу

Інструмент редагування генів CRISPR може мати вирішальне значення в боротьбі з одним із найсмертоносніших вірусів, що циркулюють у світі — вірусом, який убив сотні мільйонів з 2020 року.

Звісно, ​​це не Covid-19. Вірус є різновидом особливо агресивного пташиного грипу, який знищив популяцію курей у всьому світі. Прикро, але багато стад було вибраковано, щоб стримати хворобу. Ці шалені ціни на десяток яєць? Частково в цьому винен цей штам грипу.

Не дивлячись на рахунки за продукти, поширення лісової пожежі серед домашньої птиці також викликає тривожну ймовірність того, що вірус може потрапити на інші види, включно з людьми. За оцінками За даними Всесвітньої організації охорони здоров’я, з 10 року 2022 країн на трьох континентах повідомили про ознаки вірусу пташиного грипу у ссавців, що викликало занепокоєння щодо нової пандемії.

Кілька країн запустили кампанії вакцинації щоб боротися з вірусом. Але це грізний ворог. Як і штами людського грипу, вірус швидко мутує і з часом робить вакцини менш ефективними.

Але що, якби ми змогли придушити інфекції в зародку?

На цьому тижні команда з Великобританії створив «супер курей», стійких до звичайного пташиного грипу. У первинних зародкових клітинах курки — тих, які розвиваються в сперматозоїд і яйцеклітину — вони використовували CRISPR-Cas9, щоб налаштувати один ген, який є критично важливим для відтворення вірусу.

Відредаговані курчата росли і поводилися як їхні нередаговані «контрольні» ровесники. Вони були здорові, несли яйця в звичній кількості, весело кудахтали в загонах. Але їхнє генетичне вдосконалення виявилося яскравим, коли їм запропонували реальну дозу грипу, схожу на ту, яка може циркулювати в зараженому курнику. Відредаговані кури боролися з вірусом. Усі контрольні птахи захворіли на грип.

Результати є «довгоочікуваним досягненням», сказав доктор Їржі Хейнар з Інституту молекулярної генетики Чеської академії наук, який не брав участі в дослідженні. сказав наука. Ще в 2020 р. Хейнар використовував CRISPR створювати курей, стійких до вірусу, що викликає рак, прокладаючи шлях для ефективного редагування генів у птахів.

У технології ще є шляхи розвитку. Незважаючи на генетичний стимул, половина відредагованих птахів захворіли під час зараження великою дозою вірусу. Ця частина експерименту також викликала тривогу: вірус швидко адаптувався до редагування генів за допомогою мутацій, які зробили його кращим розповсюджувачем — не лише серед птахів, але й отримав мутації, які могли перескочити на людей.

«Це показало нам підтвердження концепції того, що ми можемо рухатися до того, щоб зробити курей стійкими до вірусу», — сказала на прес-конференції автор дослідження доктор Венді Барклі з Імперського коледжу Лондона. «Але ми ще не там».

Ціль

У 2016, Барклай виявив курячий ген, який віруси пташиного грипу використовують для зараження та росту всередині курячих клітин. Він називається ANP32A і є частиною сімейства генів, які перетворюють інформацію ДНК в інші біохімічні месенджери для створення білків. Потрапивши в клітину птаха, вірус грипу може кооптувати продукти гена, щоб створити більше своїх копій і поширитися на сусідні клітини.

ANP32A – не єдиний генетичний зв’язок між клітинами та вірусом. Пізніше дослідження виявили другий «захисний» ген, який блокує зростання вірусів грипу в клітинах. Ген схожий на ANP32A, але з двома основними змінами, які розривають зв’язок вірусу з клітиною, як зачиняючи двері. Оскільки для розмноження вірусів потрібен хост, блокпост фактично обриває їх життєвий шлях.

«Якби ви могли якимось чином порушити цю взаємодію [ген-вірус]… можливо, шляхом цього редагування генів, тоді вірус не зможе реплікуватися», — сказав Барклай.

Нове дослідження слідувало цій лінії думок. Використовуючи CRISPR, вони змінили ANP32A в примордіальних зародкових клітинах курки шляхом сплайсингу двох генетичних змін, які спостерігалися в захисному гені. Клітини, введені в курячі ембріони, виросли в відредаговану сперматозоїд і яйцеклітини здорових зрілих курей, у яких потім народилися курчата з відредагованим геном ANP32A.

Процес звучить технічно, але в основному це прискорення 21-го століття стародавньої техніки землеробства: розведення тварин для збереження бажаних рис — у цьому випадку стійкості до вірусів.

Стенд

Команда перевірила відредагованих курчат за допомогою кількох вірусних тестів.

В одному з них вони впорскали дозу вірусу пташиного грипу в ніс 20 двотижневих курчат, половина з яких були генетично модифіковані, а інші вирощені нормально. Процедура звучить інтенсивно, але кількість вірусу була ретельно підібрана до кількості, яка зазвичай присутня в зараженому курнику.

Захворіли всі 10 контрольних птахів. Навпаки, лише одна з відредагованих курчат була інфікована. І попри це він не передав вірус іншим відредагованим птахам.

У другому тесті команда збільшила дозу приблизно в 1,000 разів більше, ніж оригінальний сприц. Кожен птах, незалежно від його генетичного складу, заразився вірусом. Однак у відредагованих птахів знадобилося більше часу для розвитку симптомів грипу. Вони також містили нижчий рівень вірусу та мали меншу ймовірність передачі його іншим у своєму курятнику — незалежно від генетичного складу.

На перший погляд результати звучать обнадійливо. Але й вони підняли червоний прапор. Причина, чому віруси заразили відредагованих курей, незважаючи на їхні захисні «супергени», полягала в тому, що жуки швидко адаптувалися до генетичних змін. Іншими словами, заміна генів, призначена для захисту худоби, може, за іронією долі, підштовхнути вірус до більш швидкої еволюції.

Золоте тріо

Чому це сталося? Кілька тестів виявили, що мутації у вірусному геномі, ймовірно, дозволили вірусам захопити інших членів родини ANP32A. Ці білки зазвичай сидять на лавці під час вірусної інвазії грипу і мовчки протистоять реплікації вірусу. Але з часом вірус навчився працювати з кожним геном, щоб прискорити його відтворення.

Команда добре усвідомлює, що подібні зміни можуть дозволити вірусу заразити інші види, включаючи людей. «Ми не були насторожені мутаціями, які ми побачили, але той факт, що ми отримали прорив [інфекції], означає, що нам потрібні більш суворі зміни в майбутньому», — сказав Барклай.

Доктор Сандер Герфст з Медичного центру Університету Еразмуса, який навчається проникнення пташиного грипу в організм ссавців, погоджується. «Потрібна водонепроникна система, де реплікація [вірусу] більше не відбувається в курчатах», він сказав наука.

Одним з потенційних рішень є більше редагування генів. ANP32A є лише одним із трьох генів, які допомагають вірусам процвітати. Під час попереднього тесту команда вимкнула всі три гени в клітинах у чашці Петрі. Відредаговані клітини протистояли дуже небезпечному штаму вірусу грипу.

Але це ще не ідеальне рішення. Ці гени є багатофункціональними, які регулюють здоров’я та фертильність. Редагування всіх трьох може завдати шкоди здоров’ю та здатності курки розмножуватися. Завдання зараз полягає в тому, щоб знайти правки генів, які захищають віруси, але все ще підтримують нормальне функціонування.

Окрім біотехнології, законодавство та громадська думка також намагаються наздогнати світ редагування генів. Тварини CRISPRed наразі вважаються генетично модифікованими організмами (ГМО) відповідно до законів Європейського Союзу, позначення, яке супроводжується вантажем нормативного багажу та проблемами громадського сприйняття. Однак, оскільки редагування генів, подібне до тих, що в дослідженні, імітує ті, які можуть відбуватися в природі, а не зрощення генів з одного організму в інший, деякі тварини CRISPRed можуть бути більш прийнятними для споживачів.

«Я думаю, що світ змінюється», сказав автор дослідження д-р Хелен Санг, експерт, який три десятиліття працював над птахами, стійкими до грипу. Імовірно, правила щодо генетично відредагованих тварин для їжі будуть змінюватися в міру розвитку технології, але врешті-решт те, що є прийнятним, залежатиме від мультикультурних поглядів.

Зображення Фото: Тоні Куенка / Unsplash

• Розповсюдження контенту та PR на основі SEO. Отримайте посилення сьогодні.
• PlatoData.Network Vertical Generative Ai. Додайте собі сили. Доступ тут.
• PlatoAiStream. Web3 Intelligence. Розширення знань. Доступ тут.
• ПлатонЕСГ. вуглець, CleanTech, Енергія, Навколишнє середовище, Сонячна, Поводження з відходами. Доступ тут.
• PlatoHealth. Розвідка про біотехнології та клінічні випробування. Доступ тут.
• джерело: https://singularityhub.com/2023/10/12/crispr-engineered-super-chickens-are-resistant-to-bird-flu/