При помощи технологии редактирования генома CRISPR ученые смогли вырезать из генома свиней эндогенные ретровирусы – генетические следы вирусов, встроивших когда-то свою ДНК в ДНК свиньи. В результате эксперимента появились на свет здоровые поросята. Достигнутый результат, по мнению многих специалистов, значительно облегчит выращивание свиных органов, пригодных для пересадки человеку, и сделает их более безопасными.
Когда-то эти вирусы проникали в клетки, создавали по образцу своей РНК фрагмент цепочки ДНК, которую встраивали в клеточный геном, чтобы создавать свои копии. Но потом организм справлялся с вирусной инфекцией, и построенная вирусом ДНК превращалась в неработающий фрагмент генома, передающийся из поколения в поколение. Свои эндогенные ретровирусы есть и у людей, в нашем геноме они составляют до 8 %. Некоторые из них стали даже играть роль в регуляции работы других генов человека.
Известно более 50 эндогенных ретровирусов свиней (точное количество зависит от породы), разделяемых на три группы: PERV-A, PERV-B и PERV-C. Эксперименты показывают, что некоторые ретровирусы из групп PERV-A и PERV-B могут инфицировать клетки человека в культуре, что означает потенциальную опасность заражения при трансплантации человеку органа, выращенного в организме свиньи. К тому же деятельность эндогенных ретровирусов, как показывает исследование, значительно снижает шансы на нормальное приживление пересаженного органа. Подробнее об этом можно прочитать в очерке «Свинячье сердце».
Генетики из Гарвардского университета Джордж Черч (George Church) и Лухань Ян (Luhan Yang), одни из пионеров метода CRISPR, основали в 2015 году компанию eGenesis, специализирующуюся на получении генноинженерных органов для трансплантации. В том же году они сумели модифицировать 62 гена свиньи, относящихся к эндогенным ретровирусам. Но для этого проекта исследователи использовали линию «бессмертных» клеток почки свиньи, способных жить и делиться бесконечно в клеточной культуре.
Теперь же настала очередь генетически нормальных клеток, взятых прямо от живой свиньи. В новой работе сотрудники eGenesis совместно с датскими и китайскими учеными применили систему CRISPR к клеткам, полученным из соединительной ткани свиных эмбрионов. После редактирования генома нормальный рост клеток был нарушен. Возможно, как считает Лухань Ян, повреждение ДНК побудило их прекратить деление или запустило процесс самоуничтожения. Но, воздействуя на клетки веществами, стимулировавшими рост и блокирующими ген, ответственный за подавление роста, ученые смогли в итоге размножить клетки, не содержащие никаких эндогенных ретровирусов, в клеточной культуре.
Затем исследователи применили стандартную процедуру клонирования. Взяли клеточные ядра, содержащие ДНК, и поместили их в яйцеклетки свиней. Полученные эмбрионы были имплантированы в матку суррогатной матери. «До нашего исследования была огромная научная неопределенность в отношении того, окажется ли свинья [рожденная после такого редактирования] жизнеспособной», – рассказывает Лухань Ян. Как оказалось, выживаемость эмбрионов в исследовании не отличается от выживаемости их при обычно клонировании (примерно один эмбрион из ста имплантированных). Проверка ткани 37 рожденных поросят показала, что в их геномах действительно нет эндогенных ретровирусов.
Исследование опубликовано в журнале Science.
