В Южной Корее родились клонированные отредактированные бигли

Исследователи из Южной Кореи получили двух клонов бигля с мутацией, вероятно, связанной с болезнью Паркинсона. Для этого понадобилось сначала отредактировать клетки собаки, а потом создать из них эмбрионы. Два эмбриона выросли в полноценных здоровых щенков, которые несут нужную мутацию, а еще светятся в ультрафиолете. Работа опубликована в журнале BMC Biotechnology.

Собаки нередко становятся платформой для отработки генетических технологий. С одной стороны, они по ряду параметров ближе к человеку, чем мыши, и на них проще моделировать ряд болезней. С другой стороны, генная инженерия позволяет быстрее, чем селекция, выводить линии с нужными свойствами — которые востребованы не только в науке, но и, например, как охранники или ищейки.

В 2005 году собаку впервые клонировали. В 2015-м — отредактировали с помощью CRISPR/Cas9, чтобы нарастить больше мышечной массы. На следующем этапе нужно было совместить эти два метода, чтобы и воспроизвести качества исходной особи, и добавить к ним новые свойства. Китайские ученые сделали это в 2018 году, но в два этапа, точнее в два поколения. Сначала они отредактировали оплодотворенные зиготы собак, внеся мутации в геномный локус ApoE — он связан, среди прочего, с транспортом холестерина в крови и риском развития болезни Альцгеймера (у людей). А потом, когда родились мутантные по ApoE щенки, у них забрали фибробласты из соединительных тканей уха и пересадили их ядра в донорские яйцеклетки. В результате в третьем поколении получились клоны с мутациями в нужном участке ДНК.

Теперь исследователи из Южной Кореи попробовали упростить этот метод, чтобы добиться результата уже в первом поколении. Группа ученых из Национального Университета Чхуннама под руководством Ким Мин Гю (Min-Kyu Kim) решила обойтись без промежуточного этапа. Это позволило бы заодно и ускорить процесс, поскольку цикл размножения у собак довольно длинный. Генетики взялись создать животных с мутацией в гене DJ-1. Считается, что он может быть как-то задействован в развитии болезни Паркинсона — а на собаках ее лучше удается моделировать, чем на мышах.

Ученые взяли образец фибробластов у зародыша бигля и ввели в эти клетки вектор, содержащий все необходимые компоненты для работы CRISPR/Cas9. Кроме того, этот вектор нес в себе ген устойчивости к неомицину и ген зеленого флуоресцентного белка. Эти вставки нужны были, чтобы следить за судьбой отредактированных клеток. После редактирования культуру фибробластов обработали неомицином — и клетки, в которые вектор не попал, погибли. Оставшиеся светились в ультрафиолете зеленым — таким образом, вектор был у них внутри и работал, производя белки (а значит, внутри должна была работать и система CRISPR/Cas9).

После этого генетики взяли яйцеклетки собак, удалили из них ядра и, приложив к ним ток, заставили слиться с отредактированными фибробластами. Всего получилось 68 одноклеточных зародышей, которые подсадили шести самкам. Из них забеременела только одна: у нее прижились два эмбриона, а позже родились два щенка-бигля. Оба они светятся в ультрафиолете и не производят белок DJ-1. Как минимум до 14 месяцев (к моменту публикации статьи) они развивались нормально и были здоровы. Чтобы выяснить, разовьются ли у них симптомы, похожие на болезнь Паркинсона, авторы работы планируют наблюдать за ними и дальше.

Исследователи предполагают, что такой метод можно использовать и дальше, чтобы поддерживать выведенные породы или создавать модели для заболеваний. Тем не менее, они подчеркивают, что их метод неидеален: они использовали вектор, который встраивается в клеточный геном. Это означает, что CRISPR/Cas9 может долго работать внутри клеток и вносить ненужные разрезы в ДНК. Авторы работы проверили геном отредактированных биглей и не нашли там офф-таргет мутаций в тех местах, где ожидали. И все же они признают, что было бы безопаснее использовать не встраивающиеся векторы или вводить в клетку сами молекулы системы редактирования.

Не все попытки отредактировать собак направлены на то, чтобы вызвать у них болезнь — некоторые ученые, наоборот, отрабатывают на них методы терапии: например, однажды они попробовали с помощью CRISPR/Cas9 вылечить собак от миодистрофии Дюшенна. А о том, как развиваются технологии клонирования, читайте в нашем тексте «Здравствуй, гхола».

Полина Лосева