Editace genomu jako nástroj pro zvýšení odolnosti zvířat proti infekcím
4.11.2024 | Hana Michova
Infekce chovných zvířat představují pro lidstvo palčivý problém. Nejedná se pouze o velké ekonomické ztráty, kdy se např. v případě ptačí chřipky musí zlikvidovat celý chov. Jde také o šíření antibiotické rezistence, kdy se se zemědělským odpadem dostávají rezidua antibiotik do životního prostředí. Nezanedbatelné je také riziko přenosu některých infekcí na člověka. Vzhledem k nedostatku účinných a cenově dostupných léčiv povolených pro veterinární použití je v současné době tlak na zvýšení odolnosti samotných zvířat, a to především prostřednictvím genetických modifikací chovných plemen.
Transgenní organismy však nejsou veřejností přijímány příliš přívětivě. Proto se snahy soustřeďují především na editaci genomu, která využívá úpravu vlastní genetické informace jedince, aniž by se do něj vnášely geny jiných organismů. A právě s touto metodou uspěly dva výzkumné týmy – jeden z čínské Northwest Agriculture & Forestry University zabývající se odolností dojných koz vůči mastitidě a druhý z kansaské státní univerzity (USA), který pracuje na vývoji prasat odolných vůči chřipce typu A.
Mastitida je závažné infekční onemocnění postihující vemena dojnic různých savců. Jedná se o zánět způsobený rozličnými druhy bakterií, jako je Escherichia coli či různé druhy stafylokoků. Infekce těmito patogeny vyvolává intenzivní zánětlivou odpověď imunitního systému vedoucí k průniku imunitních buněk do mléčné žlázy, což dále zhoršuje průběh onemocnění. Pro potlačení mastitidy je tedy potřeba modifikovat geny, které mají jak baktericidní, tak protizánětlivý účinek. A právě to se povedlo čínskému týmu v případě dojných koz. Vložením sekvence zodpovědné za regulaci zánětlivé odpovědi do promotoru genu kódujícího antibakteriální enzym lysozym docílili toho, že infekce E. coli vyvolala rychlou expresi velkého množství lysozymu. Ten bakterie zlikvidoval rychleji, než se stihla zaktivovat zánětlivá odpověď a mléčná žláza tedy zůstala neporušena.
V případě prasat odolných vůči chřipce typu A (IAV z angl. Influenza A Virus) zase vědci cílili na transmembránovou serinovou proteázu 2, která proteolyticky aktivuje hemaglutinin. Ten hraje mimo jiné klíčovou roli právě v infekci IAV. Hemaglutinin je totiž zodpovědný za vazbu virových částic na buněčné receptory hostitele a umožňuje uvolnění virové genové informace do cytoplazmy hostitelské buňky. Vědeckému týmu se povedlo výše zmíněnou proteázu deaktivovat tzv. knockout mutací prostřednictvím systému CRISPR/Cas9. Tato editace výrazně zpomalila replikaci IAV, čímž jednak zvýšila odolnost homozygotních prasat vůči infekci, a také výrazně zpomalila šíření chřipky v chovu. Infikovaná editovaná prasata totiž vylučovala výrazně méně virových částic. Komerční využití takovýchto prasat by tedy pomohlo vymýtit IAV v chovech a zároveň eliminovat riziko přenosu tohoto typu chřipky na člověka.
Z výše uvedeného vyplývá, že jsme na dobré cestě, jejíž cíl je však zatím v nedohlednu. Hlavním nedostatkem geneticky editovaných zvířat je především jejich odolnost pouze vůči konkrétnímu typu infekcí. Editace tedy zatím řeší problém nejpalčivější, ale zdaleka ne jediný. Nezbývá nám než doufat, že se v blízké době podaří nalézt univerzálnější řešení chránící chovy před širším spektrem patogenů.
Zdroje: