Новозеландські вчені змінили забарвлення голштинських корів за допомогою генного редагування. В результаті експерименту на світ з'явилися два теля, які відрізнялися від чорно-білих сородичів незвичайним сіро-білим забарвленням. На думку дослідників, більш світле забарвлення має допомогти коровам пристосуватися до спекотної погоди, що особливо важливо в умовах кліматичних змін. Препринт роботи доступний на сайті biorXiv.
Сільське господарство страждає від швидких кліматичних змін сильніше інших галузей економіки. Справа в тому, що багато традиційних породи худоби і сорту культурних рослин погано пристосовані до почастішання посух і періодів спекотної погоди. У результаті їхня продуктивність знижується, а вразливість до хвороб і шкідників, навпаки, зростає.
Наприклад, молочні корови голштинської породи в спеку відчувають тепловий стрес, виробляють менше молока і гірше розмножуються. Основне джерело їхніх проблем - характерне строкате забарвлення: чорні ділянки на шкурі активно вбирають сонячне випромінювання, так що тварини швидко нагріваються.
Команда новозеландських вчених на чолі з Гоєтцом Лайбле (Goetz Laible) з Оклендського університету припустила, що голштинських корів можна зробити менш вразливими до спеки, просто змінивши їх колір на більш світлий. З точки зору традиційної селекції це нескладне завдання. Однак такий підхід зажадав би занадто багато часу, тому дослідники вирішили звернутися до генного редагування.
Як мішень автори вибрали ген, який бере участь у дозріванні меланосом у пігментних клітинах. Їм було відомо, що мутація в ньому (а саме p. Leu18del - втрата кодона, відповідного амінокислоті лейцину) викликає зміни забарвлення у хайлендських і галловейських корів, які в нормі мають руду і чорну шерсть відповідно. У гетерозіготних по p. Leu18del особливе забарвлення «вицвіла», а у гомозіготних - дуже бліда або біла. Хоча взаємозв'язок між цим генетичним варіантом і забарвленням корів досі не був суворо доведений, автори визнали можливим скористатися нею у своєму дослідженні.
За допомогою ендонуклеази Cas9 і гідової РНК дослідники замінили ген на мутантну копію в ембріональних фібробластах бичка голштинської породи. Переконавшись, що редагування клітин пройшло успішно, вони створили на їх основі 12 мутантних ембріонів, гомозіготних по p. Leu18del. Після тижня вирощування їх (а також 22 контрольних ембріони зі звичайним фенотипом) пересадили сурогатним матерям. В результаті сім корів завагітніли і на світ з'явилися два мутантних і три звичайних теля (дві вагітності пройшли невдало).
Як і очікували автори, відредаговані телята виявилися помітно світлішими за типові голштинські кори. Ділянки на їхній шкурі, які мали бути чорними, мали сіре забарвлення (при цьому «зблідла» не тільки вовна, а й шкіра під нею). Крім того, збільшилася площа білих ділянок. Наприклад, якщо у контрольних телят морди були чорними з білим ромбом біля носа, то у їх мутантних сородичів вони придбали біле забарвлення.
На жаль, обидва відредаговані теляти швидко померли: першого приспали через ускладнення під час вагітності, а другий помер від інфекції через чотири тижні після народження. Обидві проблеми досить часто зустрічаються при клонуванні великої рогатої худоби. При цьому ніяких нецільових мутацій та інших негативних наслідків редагування виявити не вдалося.
Тепер авторам належить отримати нову партію відредагованих телят і перевірити, чи дійсно вони менше страждають від теплового стресу, ніж їхні січневі стандартного забарвлення. Якщо ця гіпотеза підтвердиться, це матиме величезне значення для сільського господарства по всьому світу. Крім того, в разі успіху аналогічний підхід можна буде застосувати до інших породів - наприклад, абердин-ангуських коровів, яких вирощують заради м'яса.
Японські вчені запропонували набагато простіший спосіб полегшити життя корів за допомогою зміни їх забарвлення. Вони виявили, що тварини, яким на тіло нанесли чорно-білі «зеброві» смуги, вдвічі менше страждають від укусів кровосисних комах. Скориставшись цим підходом, можна захистити худобу без застосування інсектицидів.