Ученые использовали CRISPR для вставки гена, определяющего пол

Ученые из Калифорнийского университета в Дэвисе успешно вырастили бычка по кличке Космо, который был отредактирован на стадии эмбриона так, чтобы производить больше потомства мужского пола. Исследование было представлено 23 июля на встрече Американского общества зоотехники.

Используя технологию редактирования генома CRISPR, исследователи могут делать целевые разрезы в геноме или вставлять полезные гены — это называется нокаутом-вставкой (gene knock-in). В данном случае ученые успешно вставили (нокаутировали-вставили) ген SRY крупного рогатого скота, который отвечает за инициацию развития по мужскому типу, в эмбрион коровы. Это первая демонстрация целевого нокаута-вставки для больших последовательностей ДНК с помощью редактирования генома, опосредованного эмбрионом, у крупного рогатого скота.

«Мы ожидаем, что потомство Космо, унаследовавшее этот ген SRY, будет расти и выглядеть как самцы, независимо от того, унаследовали ли они Y-хромосому», — сказала Элисон Ван Эненнаам, генетик животных из отдела зоотехники UC Davis.

Больше самцов, больше говядины

По словам Ван Эненнаам, одной из мотиваций для получения большего количества самцов является то, что они примерно на 15% эффективнее преобразуют корм в прирост веса. Они более «топливно-эффективны», чем самки. Кроме того, их обычно отправляют на переработку при большем весе.

Это также может быть полезно для окружающей среды, поскольку для производства того же количества говядины потребуется меньше скота. «Фермеры могли бы производить некоторое количество самок для воспроизводства стада и направлять на рынок более высокую долю самцов», — сказал Джоуи Оуэн, постдокторант в области зоотехники, который руководит проектом вместе с Ван Эненнаам.

Трудный путь

Ген SRY был вставлен в 17-ю хромосому коровы, которая является сайтом-убежищем (genomic safe harbor site). Это гарантирует, что генетические элементы функционируют предсказуемо и не нарушают экспрессию или регуляцию соседних генов. Хромосома 17 была выбрана после неудачных попыток нокаутировать-вставить ген в X-хромосому, что привело бы к появлению быка, производящего только потомство мужского пола. Ожидается, что Космо будет производить 75% потомства мужского пола — обычные 50% животных с XY и еще 25% животных с XX, которые унаследуют ген SRY.

«Потребовалось два с половиной года, чтобы разработать метод вставки гена в развивающийся эмбрион, и еще два года, чтобы успешно установить беременность», — сказал Оуэн. Но в апреле 2020 года родился здоровый самец весом 110 фунтов.

«Это была настоящая работа, сделанная с любовью», — сказала Ван Эненнаам.

Она отметила, что это только начало исследований. Космо достигнет половой зрелости через год, и его будут скрещивать, чтобы изучить, достаточно ли унаследования гена SRY на 17-й хромосоме для запуска пути развития по мужскому типу у эмбрионов XX и получения потомства, которое будет расти и выглядеть как самцы. Поскольку Управление по санитарному надзору за качеством пищевых продуктов и медикаментов (FDA) регулирует редактирование генов у животных, как если бы они были лекарствами, Космо и его потомство не попадут в пищевую цепочку.