Версия для печати
Вернуться к списку

Зачем в России редактируют геномы коров и баранов

Академик РАН Зиновьева рассказала об опытах по клонированию и геномному редактированию овец и коров

Клонированный ягненок Конгур со своей суррогатной мамой и беременная клонированная корова Цветочек

— Во внутреннем дворике Федерального исследовательского центра животноводства им. академика Л.К. Эрнста стоит беременная корова по кличке Цветочек. Это животное получено путем клонирования. Она сейчас кажется очень большой. Больше почти в два раза, чем остальные коровы. Почему так?

— Описано, что телята, которые получены методом клонирования, как правило, рождаются намного крупнее, чем телята, полученные обычным путем. Поэтому наша корова Цветочек такая большая. Синдром «больших телят» описан в научной литературе, но объяснить этот феномен пока до конца не могут. Однако есть гипотезы. Одна из них — асинхронность развития эмбриона и матки суррогатной матери.

Академик РАН Наталия Зиновьева

— Клон ведь подсаживается максимум на 8-й день развития?

— Да. Но доказано, что сроки включения генов у клонированных эмбрионов отличаются от эмбрионов, полученных естественным путем. Как правило, период беременности суррогатных матерей несколько дольше. Цветочек весила при рождении 63 кг. Телята обычно рождаются весом от 30 до 50 кг. Матери Цветочка было нелегко при родах. Пришлось прилагать усилия четверым нашим сотрудникам.

— Сколько ей сейчас лет?

— В апреле исполнилось два года. В декабре мы ожидаем получение первого потомства.
— Уже известно, кто будет — бычок или телочка?

— Мы не знаем. У нас стояла задача доказать, что клонированное животное плодовито, от него можно получить потомство.

— А УЗИ коровам не делают?

— Делают. И мы делали на ранних сроках для подтверждения стельности. Но пол теленка в данном случае не имеет принципиального значения, не приведет к принятию каких-то иных решений, поэтому узнаем пол при рождении.

— А когда вы делаете клон, сразу понятно кто будет — мальчик или девочка?

— Да, при отборе линии клеток для клонирования мы заранее на основании анализа ДНК определяем пол. Когда мы клонировали, четко знали, что Цветочек будет девочкой, потому что клетки, которые были взяты для клонирования, женского пола. А когда получали нашего Конгура — клонированного ягненка, — была взята мужская клеточная линия, поэтому мы знали, что родится баранчик.

— Какие перспективы открывает поставленная на поток технология клонирования домашних животных?

— Понятно, что получение собственно клонированной телки не является научным открытием. Сотрудник нашего института Николай Стрельченко, уехавший в 90-е годы в США, получил клонированного теленка более 20 лет назад. Также наши сотрудники, уехавшие на работу в зарубежные лаборатории, первыми в мире клонировали поросенка и примата. Основами этой технологии они овладели в нашем институте.

На данный момент мы решили воспроизвести технологию, выстроить цепочку специалистов, которые работали бы как единая команда.Это необходимо, чтобы создать технологическую платформу для геномного редактирования сельскохозяйственных животных.

Получив клонированную телку, мы показали, что клеточная линия, которая сегодня уже отредактирована, способна к развитию до потомства. Это важное достижение, потому что в мире не так много лабораторий, которые владеют всей технологической цепочкой клонирования.

— Почему вы решили назвать клонированного ягненка Конгур?

— В честь самой высокой вершины Памира. У клона, которому сейчас исполнилось 3 месяца, четверть крови дикого барана архара, который обитает на Памире. От архара, добытого охотниками, было взято семя и помещено в криобанк. С использованием этого семени был получен папа клонированного ягненка – гибридный баран по кличке Памир.

— Кроме клонов у вас есть уже и отредактированные клетки коров и овец?

— Да. Что касается овец, то у нас есть уже линии клеток, которые отредактированы по гену миостатина. Идея была объединить в одном животном хорошие материнские качества и высокое многоплодие романовских овец (а клон у нас на 3/4 несет кровь романовской породы овец) и крепкий костяк отца (на 1/4 он состоит из крови архара памирской популяции).С помощью редактирования мы отключили ген, который тормозит наращивание мышечной массы.Мы полагаем, что в потомстве мы сможем сочетать многоплодие, крепкий костяк и высокую мясную продуктивность.

У коров в качестве мишени был выбран ген бета-лактоглобулина — одного из сывороточных белков молока, на который у человека, прежде всего у детей, может возникать аллергия. Задача редактирования — выключение этого гена с целью получения гипоаллергенного молока.

Работу по геномному редактированию мы проводим совместно с МГУ им. М.В. Ломоносова в рамках проекта Российского научного фонда.

Процесс клонирования выглядит вот так

— Сейчас рассматриваются поправки в закон «О государственном регулировании в области генно-инженерной деятельности». Там предлагается разграничить понятия ГМО и редактирования генома. Вы согласны с тем, что их надо разделить?

— Принятие закона важно и нужно. Если редактирование применительно к животным будет разрешено с соблюдением всех необходимых норм законодательства в части допуска к использованию, принимая во внимание тенденции развития таких исследований в мире, можно ожидать рост интереса бизнеса к таким технологиям. Сегодня бизнес вкладывать деньги не стремится, поскольку непонятны перспективы практического использования технологий геномного редактирования. Наша задача как Федерального исследовательского центра – это технологическая готовность к решению широкого спектра задач, поэтому мы развиваем эти технологии, пока в сугубо научных целях.

— То есть, когда закон будет принят, мы можем увидеть на прилавке мясо отредактированных барашков – внуков Памира?

— Я полагаю, что это та область, где редактирование будет применено в последнюю очередь, только в том случае, если методы традиционной селекции по каким-то причинам станут неэффективными.

Редактирование — это новые возможности управления геномом, и они прежде всего будут применены не для решения задач «повышения продуктивности», а совсем в иных сферах, в частности, если возникнут риски дальнейшего существования животноводства в его традиционном виде.

— Например?

— Мы не можем исключить возникновения в будущем некой вирусной инфекции, допустим, среди коров. Встанет задача сделать скот невосприимчивым к новому вирусу. Наиболее эффективно эту задачу можно будет решить с помощью геномного редактирования. Наша технологическая готовность в этом случае будет играть определяющую роль в решении поставленной задачи.

Или встанет задача использования животных в качестве биореакторов для производства диагностических белков с молоком — это второе направление.

Еще одно направление, которое бурно развивается в мире — это создание свиней-доноров органов для человека. Рано или поздно с помощью редактирования органы свиньи станут пригодны для трансплантации человеку. Задача науки – создать возможности, а пересаживать или нет такие органы – должно быть решением исключительно самого больного. Только сам пациент может принять решение, хочет ли он дальше жить со свиным сердцем.

Четвертый важный вектор использования биоинженерных технологий – это получение лекарственных белков с использованием генно-модифицированных животных. Сегодня в мире три таких белка допущены к клиническому применению.

— Собираетесь ли вы еще кого-то клонировать? Например, свинью?

— Было бы полезно отработать технологию клонирования свиней. С учетом имеющего у нас опыта, это было бы даже проще, чем с крупным рогатым скотом. Но, у нас в Центре нет необходимой инфраструктуры для содержания свиней с соблюдением всех требований в части ветеринарного законодательства, поэтому эти работы нами не проводятся.

— Сколько же нужно свиней для создания одного клона?

— Оптимально не менее ста голов. Нужны доноры, суррогатные матери, которым пересаживаются эмбрионы. Чтобы получить клонированную свинью, необходимо пересадить одному реципиенту около 100 клонированных эмбрионов. Свинья — животное многоплодное, она генетически приспособлена к тому, чтобы вынашивать большое число поросят. Поэтому если пересадить, например, 20 клонированных эмбрионов, с учетом их сниженной способности к развитию ожидать получения потомства не приходится.

Новая лаборатория Всероссийского центра животноводства им. Эрнста по работе с осетровыми рыбами

— Недавно вы открыли аквалабораторию по работе с осетрами. Для чего она нужна?

— Мы ставим перед собой многоплановые научные задачи в области аквакультуры. Это бурно развивающееся направление, причем развивается не только товарная аквакультура, но и племенное рыбоводство. В основе племенной работы со всеми видами животных, включая рыб, лежит отбор лучших матерей и лучших отцов для получения следующего поколения потомства. У коров это не так сложно. Даже если вы не присутствовали при рождении теленка, вы можете узнать, кто его мама, потому что она его кормит. Отца тоже определить возможно и без ДНК-анализа, потому что ведется учет быков, используемых для осеменения. А вот в аквакультуре технологический процесс не позволяет точно определить родителей.

— Почему?

— Потому что икру, полученную от нескольких самок, смешивают и инкубируют с семенем, полученных от нескольких самцов. На выходе мы получаем популяцию молодняка. Но точно мы не знаем, кто является матерью, а кто отцом. Стоит задача разработать панели на основе ДНК-маркеров, которые позволят определять происхождение у различных видов рыб в аквакультуре.

Вторая задача — внедрение в аквакультуру маркерной и геномной селекции. В России эти исследования пока на начальной стадии. Этим занимаются французские исследователи, довольно активны китайские ученые. Мы тоже не должны отставать в этой области.

Делать это в условиях существующих рыбоводческих хозяйств довольно сложно, поскольку хозяйства ориентированы, прежде всего, на получение прибыли. Кроме того, пока стоит задача отработки технологии, потребуется получение дополнительных исследовательских данных. Поскольку задача интересна в научном плане и имеет практическую значимость, необходимо научным сотрудникам обеспечить возможности для ее решения. Отсюда возникла идея создать экспериментальную установку замкнутого водоснабжения, которая не связана с получением прибыли, чтобы на ней наши сотрудники могли решать важные задачи в части разработки научных основ создания системы маркерной и геномной селекции в аквакультуре.

— Кроме племенной работы, есть еще какие-то задачи в аквакультуре?

— Есть еще задачи в области кормления. В связи с введенными санкциями ввоз ряда кормов, особенно для молоди, затруднен в Российскую Федерацию. Стоит задача разработки собственных рецептов. Где их испытывать? Стандартный способ испытания — кормить стандартным кормом и новым, сравнивать как растет и развивается молодняк: кто быстрее, кто медленнее; какова его сохранность. Эти задачи также решаются с использованием экспериментальных установок.

— Институт, насколько я знаю, еще занимается селекцией коров для импортозамещения сыров. Не всякое молоко подходит для этого?

— Известно, что молоко коров может быть более или менее пригодно для производства сыра. Важную роль в этом играет один из казеинов в молоке коров — каппа-казеин. Давно известно, что вариант B этого казеина связан с более высоким выходом сыра. Черно-пестрые и голштинские коровы — основные породы, которые применяется в производстве молока — несут в основном вариант А. Эти животные более продуктивны, но у них меньше содержание белка в молоке и меньше выход сыра. Сейчас идет селекция на увеличение числа коров, которые несут вариант B. Сыропригодность — один из параметров, которые мы оцениваем на уровне генотипа и помогаем производителям отобрать нужных животных. Кроме того, мы ищем другие ДНК-маркеры сыропригодности. Это одна из практических задач, которую решает наш Центр.