Новозеландские ученые изменили окраску голштинских коров с помощью генного редактирования. В результате эксперимента на свет появились два теленка, которые отличались от черно-белых сородичей необычной серо-белой расцветкой. По мнению исследователей, более светлая окраска должна помочь коровам приспособиться к жаркой погоде, что особенно важно в условиях климатических изменений. Препринт работы доступен на сайте biorXiv.
Сельское хозяйство страдает от быстрых климатических изменений сильнее других отраслей экономики. Дело в том, что многие традиционные породы скота и сорта культурных растений плохо приспособлены к участившимся засухам и периодам жаркой погоды. В результате их продуктивность снижается, а уязвимость к болезням и вредителям, напротив, растет.
Например, молочные коровы голштинской породы в жару испытывают тепловой стресс, производят меньше молока и хуже размножаются. Основной источник их проблем — характерная пестрая окраска: черные участки на шкуре активно впитывают солнечное излучение, так что животные быстро нагреваются.
Команда новозеландских ученых во главе с Гоетцом Лайбле (Goetz Laible) из Оклендского университета предположила, что голштинских коров можно сделать менее уязвимыми к жаре, просто изменив их цвет на более светлый. С точки зрения традиционной селекции это несложная задача. Однако такой подход потребовал бы слишком много времени, поэтому исследователи решили обратиться к генному редактированию.
В качестве мишени авторы выбрали ген PMEL, который участвует в созревании меланосом в пигментных клетках. Им было известно, что мутация в нем (а именно p.Leu18del — потеря кодона, соответствующего аминокислоте лейцину) вызывает изменения расцветки у хайлендских и галловейских коров, которые в норме имеют рыжую и черную шерсть соответственно. У гетерозиготных по p.Leu18del особей окраска «выцветшая», а у гомозиготных — очень бледная или белая. Хотя взаимосвязь между этим генетическим вариантом и расцветкой коров до сих пор не была строго доказана, авторы сочли возможным воспользоваться ей в своем исследовании.
С помощью эндонуклеазы Cas9 и гидовой РНК исследователи заменили ген PMEL на мутантную копию в эмбриональных фибробластах бычка голштинской породы. Убедившись, что редактирование клеток прошло успешно, они создали на их основе 12 мутантных эмбрионов, гомозиготных по p.Leu18del. После недели выращивания in vitro их (а также 22 контрольных эмбриона с обычным фенотипом) пересадили суррогатным матерям. В результате семь коров забеременели и на свет появились два мутантных и три обычных теленка (две беременности прошли неудачно).
Как и ожидали авторы, отредактированные телята оказались заметно светлее типичных голштинских коров. Участки на их шкуре, которые должны были быть черными, имели серую расцветку (при этом «побледнела» не только шерсть, но и кожа под ней). Кроме того, увеличилась площадь белых участков. Например, если у контрольных телят морды были черными с белым ромбом около носа, то у их мутантных сородичей они приобрели белую окраску.
К сожалению, оба отредактированных теленка быстро умерли: первого усыпили из-за осложнений во время беременности, а второй скончался от инфекции через четыре недели после рождения. Обе проблемы довольно часто встречаются при клонировании крупного рогатого скота. При этом никаких нецелевых мутаций и других негативных последствий редактирования выявить не удалось.
Теперь авторам предстоит получить новую партию отредактированных телят и проверить, действительно ли они меньше страдают от теплового стресса, чем их сородичи стандартной расцветки. Если данная гипотеза подтвердится, это будет иметь огромное значение для сельского хозяйства по всему миру. Кроме того, в случае успеха аналогичный подход можно будет применить к другим породам — например, абердин-ангусским коровам, которых выращивают ради мяса.
Японские ученые предложили намного более простой способ облегчить жизнь коров с помощью изменения их окраски. Они обнаружили, что животные, которым на тело нанесли черно-белые «зебровые» полосы, в два раза меньше страдают от укусов кровососущих насекомых. Воспользовавшись этим подходом, можно защитить скот без применения инсектицидов.
Сергей Коленов
Это первый случай заражения людей этим паразитом
Австралийские врачи обнаружили в мозге жительницы Нового Южного Уэльса личинку паразитического червя Ophidascaris robertsi, взрослые особи которого живут в пищеводе и желудке ковровых питонов. До этого пациентку больше года лечили от эозинофильной пневмонии — однако установить ее причину удалось только когда, женщина начала жаловаться на забывчивость и усиление депрессии, после чего медики сделали томографию мозга и биопсию. Как отмечается в статье для журнала Emerging Infectious Diseases, это первый известный случай заражения человека O. robertsi. Скорее всего, женщина проглотила яйца паразита вместе с листьями съедобных растений, которые собирала на озере около дома. Дикие и домашние животные часто передают людям паразитов и возбудителей инфекций. Такие случаи, как правило, не удивляют врачей и хорошо поддаются лечению. Тем не менее, порой люди заражаются от животных по-настоящему экзотическими болезнями. Например, недавно мы рассказывали о том, как игуана укусила трехлетнюю девочку за руку и инфицировала ее нетуберкулезной микобактерией Mycobacterium marinum. А британские медики выявили у мужчины, которого покусал бродячий кот, совершенно новый вид патогенных бактерий из рода Globicatella. Похожий пример описала команда врачей, которую возглавил Санджайа Сенанаяке (Sanjaya N. Senanayake) из Службы здравоохранения Канберры. В центре внимания специалистов оказалась 64-летняя жительница Нового Южного Уэльса, которая в январе 2021 года попала в больницу местного уровня с жалобами на боли в животе, диарею, сухой кашель и ночную потливость. Эти симптомы длились на протяжении трех недель. Компьютерная томография выявила поражение легких по типу матового стекла и повреждение печени и селезенки, а концентрация эозинофилов в жидкости, полученной при бронхоскопии, составила около 30 процентов. При этом никаких признаков злокачественных новообразований, инфекций, паразитов и аутоиммунных заболеваний выявить не удалось. В результате женщине диагностировали эозинофильную пневмонию неясной этиологии и прописали преднизолон, благодаря которому ее состояние частично улучшилось. Однако спустя три недели пациентку доставили в больницу в Канберре с рецидивом лихорадки и постоянным кашлем на фоне приема преднизолона. Здесь ее осмотрели Сенанаяке и его коллеги. Повторная компьютерная томография подтвердила, что у женщины поражены легкие, печень и селезенка, но выявить причину ее состояния не удавалось. Судя по результатам анализов, она не была заражена патогенными бактериями или грибками, в ее крови не было антител к паразитическим плоским червям шистосоме, эхинококку и двуусткам, а в фекалиях отсутствовали их яйца. Поскольку в молодости пациентка путешествовала по Южной Африке, Азии и Европе, медики предположили, что она может быть заражена кишечными угрицами (Strongyloides), и в дополнение к преднизолону и микофеноловой кислоте прописали ей ивермектин в течение двух дней подряд и повторную дозу через две недели. К середине 2021 года состояние легких и печени у пациентки, судя по результатам компьютерной томографии, улучшилось, хотя поражение селезенки сохранилось. В январе 2022 года врачи назначили ей меполизумаб, благодаря чему концентрация эозинофилов в крови пришла в норму, что позволило уменьшить дозу преднизолона без усиления респираторных синдромов. Однако затем в течение трех месяцев на фоне приема меполизумаба, микофеноловой кислоты и преднизолона женщина начала жаловаться на усиление депрессии (от которой она страдала и прежде) и забывчивость. Чтобы понять причину этих новых симптомов, Сенанаяка и его коллеги провели пациентке магнитно-резонансную томографию головного мозга, которая выявила поражение правой лобной доли размером тринадцать на десять миллиметров. В июне 2022 года врачи провели биопсию, в результате которой заметили и удалили из очага поражения струнообразную структуру. При ближайшем рассмотрении оказалось, что это живой и подвижный гельминт длиной 80 миллиметров. Осмотрев паразита, исследователи по его красной расцветке и строению ротового аппарата, кишечника и репродуктивной системы пришли к выводу, что перед ними личинка круглого червя Ophidascaris robertsi третьего возраста. Генетический анализ подтвердил гипотезу. Основным хозяином O. robertsi считается ковровый питон (Morelia spilota) — крупная змея, широко распространенная в Австралии и на близлежащих островах. Взрослые паразиты обитают в пищеводе и желудке питонов, а их яйца выходят наружу с фекалиями. После этого они попадают в организм промежуточных хозяев — мелких млекопитающих. А когда тех съедают питоны, жизненный цикл паразита замыкается. По словам Сенанаяки и его коллег, их пациентка стала первым человеком, у которого диагностировали заражение O. robertsi. Более того, в человеческом организме никогда не находили и других представителей рода Ophidascaris (кроме того, этих червей никогда не находили в мозге животных). Вероятно, женщина получила змеиных паразитов от ковровых питонов, которые жили в озере рядом с ее домом. Непосредственно со змеями она не контактировала, однако собирала на берегах водоема новозеландский шпинат (Tetragonia tetragonoides), на листьях которого могли остаться яйца O. robertsi. Судя по всему, женщина проглотила яйца паразита, когда готовила или ела листья шпината, в результате чего и произошло заражение. После операции пациентке назначили курс ивермектина и альбендазола, чтобы уничтожить паразитов, которые потенциально могли находиться в других органах (а также курс дексаметазона для борьбы с воспалением). Через шесть месяцев уровень эозинофилов у нее оставался в норме, а проблемы с забывчивостью и депрессией частично разрешились (хотя и не исчезли полностью). По мнению авторов, большая часть проблем со здоровьем у пациентки объяснялась перемещениями личинок во внутренние органы, при этом препараты по подавлению иммунитета, которые она получала в начале лечения, позволили по крайней мере одному из паразитов проникнуть в мозг. А вот поражение селезенки, которое сохранилось даже после лечения, скорее всего, следует считать отдельной патологией. Ранее мы рассказывали о том, как паразиты способствовали горизонтальному переносу генов между змеями и лягушками. В результате длинный ретротранспозон Bovine-B переходил от змей к лягушкам как минимум 54 раза в период между 85 и 1,3 миллионами лет назад.