Technologie CRISPR/Cas9, umožňující precizní úpravy genů, dala vzniknout mnoha zvířatům s upraveným genomem. Mezi nejčastěji modifikovaná zvířata patří ryby, které se již dostaly na trh například v Japonsku, upravenými druhy byly pražman či takifugu. Navzdory těmto úspěchům však stále chybí vhodné protokoly pro aplikaci této revoluční techniky na genetickou úpravu skotu.

Mnoho dosud publikovaných studií se zaměřilo na zlepšení užitkových vlastností skotu, jako je změna složení mléka a masa, jelikož skot tvoří 45 % celosvětové dodávky živočišných bílkovin pro lidskou spotřebu. Vynaložilo se značné úsilí na zlepšení vlastností pomocí pokročilých reprodukčních technologií založených na genotypizační a fenotypové analýze, jako např. výběr plemen s vysokým množstvím svaloviny, jako jsou belgický modrý a piemontský skot. Tato plemena jsou chována pro intenzivní výkrm, protože mají tzv. dvojité osvalení (anglicky double muscling, DM) a tudíž vysokou jateční výtěžnost. Genetická analýza odhalila, že klíčovým faktorem zvýšeného svalového vývoje je mutace v genu kódujícím myostatin (MSTN). Přirozené mutace MSTN byly pozorovány i u psů, ovcí, prasat a lidí, avšak jejich výskyt je velmi vzácný. Selekce těchto jedinců k založení samostatného plemene je proto časově i finančně náročná.

Jedním z úspěšných příkladů použití techniky cílené mutageneze je studie provedená několika laboratořemi v Jižní Koreji. Cílem jejich výzkumu bylo získat skot se zlepšenými masnými vlastnostmi, přičemž se zaměřili právě na gen MSTN. Pro svůj záměr využili metodu CRISPR/Cas9, která zahrnuje mikroinjekci syntetické naváděcí mRNA (sgRNA) a nukleasy Cas9 do oplodněných hovězích embryí in vitro. Výsledkem pokusů bylo narození 17 zdravých telat, z nichž tři vykazovala míru mutace v genu MSTN ve výši 10,5 %, 45,4 % a 99,9 %. U telat s nejvyšší mírou mutace MSTN byla prokázána změna ve dvou alelách tohoto genu, konkrétně delece o délce 12 bází. Míra cílené mutace telat v genu kódujícím MSTN (označených #1–17) byla zjišťována pomocí hlubokého sekvenování (MiniSeq, Illumina) i testem využívajícím endonukleasu T7E1. T7E1 prokazuje mutace po amplifikaci cílové oblasti pomocí polymerázové řetězové reakce (PCR) a následným štěpením heteroduplexní DNA v místech chybného párování, tj. v místě změny oproti původní primární sekvenci DNA. Tento test byl rovněž použit k detekci případných necílových zásahů v genomu telat na 5 vybraných místech, které vykazovaly určitou sekvenční podobnost s vybraným cílovým místem zásahu komplexu sgRNA/Cas9. Rovněž byla porovnána relativní exprese mRNA MSTN mezi divokým typem skotu a mutovanými jedinci (označenými č. 14 a č. 17), přičemž u mutovaných jedinců došlo k poklesu transkripce o více než 75 %.

Pomocí technologie úpravy genomu cílenou mutagenezí nástrojem CRISPR/Cas9 byla získána geneticky modifikovaná telata se zlepšenými vlastnostmi. V případě studie kolegů z Koreji šlo konkrétně telata s mutovaným genem kódujícím MSTN, a to metodou bez vložení transgenní DNA. Použití takových nástrojů pro úpravu genomu u hospodářských zvířat, jako jsou CRISPR, ZNF či TALEN, tedy může přispět ke zlepšení vlastností skotu a lepšímu pochopení toho, jak předcházet chorobám skotu a jak je léčit. Cílená mutageneze tedy přináší nové možnosti pro efektivnější produkci masa a může představovat významný krok vpřed v oblasti chovu a šlechtění zvířat.

Aktualizace ke dni: 30.5.2024