Животные, к которым применялась генная инженерия, дают важную информацию о молекулярных основах здоровья и развития болезней. До сих пор исследования были сосредоточены, в основном, на генетически модифицированных мышах, хотя другие виды, такие как свиньи, более близки к людям в плане физиологии. Исследователи создали цыплят и свиней, у которых можно эффективно изменять гены в желаемых органах, чтобы увеличить их сопротивляемость болезням.
Новые возможности
Исследователи продемонстрировали способ эффективного изучения молекулярных механизмов устойчивости к болезням или биомедицинских проблем у сельскохозяйственных животных. Теперь они могут вводить определенные генные мутации в желаемый орган или даже исправлять существующие гены без создания новых моделей животных для каждого целевого гена. Это сокращает количество животных, необходимых для исследования.
Cas9 — это инструмент для перезаписи информации ДНК. С помощью этого метода гены можно инактивировать или специально модифицировать. Система состоит из двух компонентов. GRNA (направляющая РНК) представляет собой короткую последовательность, которая специфически связывается с сегментом ДНК гена, который необходимо модифицировать. Нуклеаза Cas9 — это «генные ножницы», которые разрезают соответствующий участок ДНК. Этот разрез активирует механизмы репарации — устойчивости к определенным болезням.
Иммунитет кур и свиней будет гораздо крепче
«Сгенерированные животные получаются путем использования «генных ножниц». Все, что ученым нужно сделать, это ввести направляющие РНК, чтобы получить животных с конкретными генетическими характеристиками, - объясняет Бенджамин Шуссер, профессор репродуктивной биотехнологии. - Первоначальное поколение этих животных заняло около трех лет. Теперь Cas9 можно использовать на всех стадиях развития, поскольку каждая клетка в организме постоянно обладает белком Cas9».
Ученые также смогли успешно использовать этот метод на куриных эмбрионах. Таким образом, полученные исследователями здоровые цыплята и свиньи обладают нуклеазой Cas9 во всех органах. Это особенно полезно в биомедицинских и сельскохозяйственных исследованиях. Свиньи используются в качестве моделей болезней для людей, потому что их анатомия и физиология схожи. Модифицированная свинья может помочь лучше понять механизм канцерогенеза у человека.
В чем польза открытия для людей?
Возможные новые способы лечения людей также могут быть протестированы на животных моделях. «Благодаря наличию Cas9 в клетках, процессы значительно ускоряются и упрощаются, - говорит Анжелика Шниеке, профессор биотехнологии животноводства. - Животные, оснащенные Cas9, позволяют, например, специфически инактивировать гены, относящиеся к опухоли, и моделировать развитие рака».
Свиньи и куры с Cas9 позволяют исследователям проверить, какие гены могут быть вовлечены в формирование таких признаков, как устойчивость к болезням, непосредственно у животного. Механизм также может быть полезен для борьбы с инфекциями с использованием ДНК-вирусов. Первоначальные эксперименты на культуре клеток показали, что эти законы генетики уже работают для вируса птичьего герпеса.
Профессор Шниеке отмечает: «Наши куры и свиньи, экспрессирующие Cas9, представляют собой инновационный ресурс для редактирования генома в биомедицинских и сельскохозяйственных науках. Эти животные также доступны другим исследовательским группам. Следовательно, эффективное редактирование генома у животных имеет потенциал для значительного продвижения биомедицинских и сельскохозяйственных исследований».
