Редактирование генома и точная селекция животных

Редактирование генома у сельскохозяйственных животных часто подают как ускоренную селекцию. Точнее сказать, что оно берётся за другой класс признаков. Классическая и геномная селекция превосходно работают с количественными признаками — удоем, скоростью роста, конверсией корма, — потому что те складываются из множества локусов малого эффекта и хорошо отвечают на отбор по оценённой племенной ценности. Редактирование сильно в обратном: в одиночных локусах большого эффекта, а на практике — в их разрушении.

Почему успехи — это потеря функции#

В сработавших признаках закономерность одна и та же. Устойчивость к репродуктивно-респираторному синдрому свиней получается изменением гена CD163 — макрофагального рецептора, необходимого вирусу для входа; удаление нужного домена оставляет животное без двери, которой вирус пользуется. Фенотип гладкой короткой шерсти, связанный с вариантом гена рецептора пролактина PRLR, даёт скоту лучшую переносимость жары, и причинные варианты укорачивают белок. Комолый скот, безрогий по генетике, а не по обезроживанию, получают введением аллеля, который уже существует в мясных породах.

Причина механистическая. Сломать ген — единичная, чётко определённая молекулярная операция с предсказуемым фенотипом, когда роль гена известна. Улучшить количественный признак — значит знать, какие из сотен локусов менять, в какую сторону и насколько, в генетическом фоне, где эффекты не складываются. Само орудие редактирования этого знания не даёт, поэтому здесь оно не конкурирует с геномной селекцией, а дополняет её.

Два пути, две трудности#

Реагенты, введённые в зиготу, работают, когда эмбрион уже делится, поэтому разные клетки получают разный исход, и животное-основатель часто оказывается мозаичным — несёт смесь отредактированных, неотредактированных и отредактированных иначе клеток, иногда включая половую линию, иногда нет. Мозаичность приходится выщеплять скрещиванием, а это стоит поколения, у крупного рогатого скота — нескольких лет. Альтернатива — отредактировать соматическую клеточную линию в культуре, отобрать и просеквенировать отдельные клоны до подтверждения чистого генотипа, а затем перенести ядро подтверждённой клетки и получить животное. Это даёт генетическую определённость ценой низкой эффективности клонирования и его задокументированных потерь в развитии и в перинатальном периоде. Что предпочтительнее, зависит от репродуктивной биологии вида не меньше, чем от самой правки.

Нецелевые правки и незапланированные вставки в целевом локусе реальны; их ищут полногеномным секвенированием основателей — проверка стала рутинной и составляет основную часть регуляторного досье.

Связывающее ограничение — правовое#

До фермы животных доводит не молекулярная выполнимость. Юрисдикции расходятся в главном вопросе: регулировать ли отредактированное животное по использованному процессу или по свойствам полученного продукта. Английский Genetic Technology (Precision Breeding) Act 2023 создаёт отдельный маршрут для организмов, чьи изменения могли бы возникнуть при традиционной селекции, причём положения о животных вводятся отдельно от растений. В США намеренные геномные изменения у животных попадают под надзор FDA как ветеринарные препараты, в риск-ориентированной рамке, давшей отдельные разрешения, а не категориальное исключение. Поскольку эти режимы классифицируют одно и то же животное по-разному, сроки задаёт доступ на рынок, а не сама правка.