Последние достижения в технологии редактирования генов потенциально могут быть использованы для создания устойчивых к болезням животных. Это могло бы ограничить распространение птичьего гриппа, широко известного как птичий грипп.

В недавнем исследовании по редактированию генов, опубликованном в Природные коммуникации, мои коллеги и я продемонстрировали потенциал редактирования генов для защиты кур от угрозы птичьего гриппа. Это заболевание вызвано постоянно развивающимся вирусом, который обходит многочисленные меры биобезопасности, такие как хорошая гигиена, ограничение передвижения птиц, надзор посредством соответствующего тестирования и выборочное уничтожение инфицированных птиц.

Прорыв в редактировании генов остановит огромные экономические потери, которые в настоящее время несут в результате вспышек птичьего гриппа. Это также было бы важным шагом в борьбе с заболеванием, которое может вызвать серьезные заболевания и смерть у людей.

Почему важно бороться с птичьим гриппом

Вспышки птичьего гриппа по всему миру принесли убытки в миллиарды долларов. Министерство сельского хозяйства США сообщило, что в 2022 году от птичьего гриппа погибло до 50 миллионов птиц. Недавно Южноафриканская ассоциация птицеводов сообщила, что после обнаружения вспышек в первой половине 2023 года было уничтожено более 7 миллионов кур.

Помимо экономических последствий, вспышки птичьего гриппа также представляют опасность для здоровья человека.

До пандемии COVID-19 птичий грипп считался возможным триггером разрушительной пандемии для человека. Это побудило международное наблюдение под руководством Всемирной организации по охране здоровья животных, Всемирной организации здравоохранения и Продовольственной и сельскохозяйственной организации Объединенных Наций.

Опасения вполне обоснованы, поскольку три пандемии гриппа 20-го века, включая пандемию гриппа 1918 года, унесшую десятки миллионов жизней, произошли от птиц.

Прививки могут сделать очень многое

Вакцинация является основным методом предотвращения вспышек птичьего гриппа среди кур.

Однако эффективность вакцин ограничена, поскольку вирус птичьего гриппа быстро развивается. Это делает существующие вакцины менее эффективными с течением времени. Кроме того, существует несколько штаммов вируса птичьего гриппа, но вакцина эффективна только против определенного штамма.

Необходимо подобрать вакцину с преобладающим штаммом, вызвавшим вспышку. Использование вакцин может также повлечь за собой значительные затраты и практические препятствия при их распространении.

Редактирование генов для улучшения благополучия животных

В отличие от вакцинации, редактирование генов нацелено на белок или белки кур, которые жизненно важны для всех штаммов птичьего гриппа, эффективно останавливая распространение вируса.

Редактирование генов — это процесс точного изменения конкретного гена у животного для придания ему таких качеств, как устойчивость к определенному заболеванию, повышение продуктивности и характеристик, улучшающих благополучие животных.

Полезные генетические изменения, внесенные в животное с помощью редактирования генов, могут уже естественным образом произойти у другого животного.

Например, редактирование генов использовалось для того, чтобы сделать молочный скот безрогим путем введения в него генетических изменений, обнаруженных у естественно безрогого скота. Это важно, поскольку у многих молочных коров есть рога, что приводит к болезненной практике обезроживания телят, чтобы снизить риск травмирования животного и фермера.

Важно не путать редактирование генов с генетической модификацией, которая влечет за собой перенос гена от одного вида к другому. Это различие необходимо для целей регулирования, особенно с учетом того, что старая технология генетической модификации во многих странах подвергалась строгим правилам, что затрудняло ее развитие.

Для создания цыплят с отредактированными генами в нашем исследовании мы использовали мощные молекулярные ножницы, известные как CRISPR/Cas9, для редактирования одного гена. Мы нацелились на белок ANP32A у кур.

По сравнению с обычными цыплятами, вылупившимися одновременно, эти цыплята с отредактированными генами достигли зрелости без каких-либо заметных неблагоприятных последствий для их здоровья и благополучия.

Чтобы проверить их устойчивость, мы подвергли кур с отредактированными генами низкой дозе вируса птичьего гриппа. Примечательно, что 9 из 10 этих птиц проявили полную устойчивость, и передача вируса другим курам не произошла.

Сделав более амбициозный шаг, мы привили цыплятам с отредактированными генами высокую, неестественную дозу вируса — в 1000 раз превышающую низкую дозу. На этот раз 5 из 10 привитых цыплят с отредактированным геном заразились.

Мы также обнаружили, что вирус птичьего гриппа способен адаптироваться к использованию отредактированного белка ANP32A, а также двух родственных белков — ANP32B и ANP32E. Но с помощью экспериментов на клетках мы продемонстрировали, что одновременное редактирование всех трех белков может полностью подавить вирус.

Что дальше?

Продолжающиеся исследования направлены на определение конкретной комбинации изменений генов, необходимых для создания следующего поколения кур с отредактированными генами, обеспечивающих полную и постоянную защиту от птичьего гриппа.

Редактирование генов следует рассматривать как важный инструмент для предотвращения и борьбы со смертельными болезнями животных.

Потребуются поддерживающие правительственные постановления для содействия развитию редактирования генов, направленного на улучшение здоровья и благополучия животных.

Потенциал устойчивых к болезням животных для защиты глобальной продовольственной безопасности и общественного здравоохранения является веской причиной следовать этому инновационному пути в биотехнологии.

Эта статья переиздана из The Conversation под лицензией Creative Commons. Прочтите оригинал статьи.