Державна дослідна станція птахівництва ІТ НААН

Карасик Мілана¹

здобувач вищої освіти,

karasikmilana@gmail.com

Полтавський державний аграрний університет

м. Полтава

Keywords: біотехнологія, генна інженерія, селекція птиці

Біотехнологія наука, що надзвичайно потужно впливає на розвиток аграрного виробництва та тваринництва. Сучасні методи досліджень, експерименти та відкриття дають можливість отримувати більш продуктивних та стійких до хвороб тварин. Зокрема, у птахівництві зменшується ризик захворювань, підвищується вихід м’яса, тому виробництво стає більш економічно вигідним та менш енерго- і трудозатратним. Хоча розвиток біотехнологій потребує значних матеріальних і фінансових витрат, високоточного обладнання для аналізу генетичного коду та застосування методів геномного редагування, можливість застосування зростає і має великі перспективи.

У птахівництві є значні перспективи використання геномного редагування для впровадження бажаних ознак, застосування маркерної селекції для прискореного добору продуктивних ліній птиці. Особлива увага приділяється економічним та технологічним можливостям впровадження біотехнологій у птахівництво, що сприяє підвищенню ефективності виробництва та забезпечує безпечну і якісну продукцію.

Останнім часом найкращою технологією вважається CRISPR/Cas9 — це технологія редагування геному, де за допомогою комплексу білка Cas9 і РНК-гіда точно розрізають та модифікують ДНК живих організмів [1, 4]. Механізм взято від імунної системи бактерій, яку вони застосовують проти вірусів. «Генетичними ножицями» вчені видаляють або замінюють ділянки ДНК, що розвиває у птахів стійкість до вірусів, дає можливість «впаювати» нові ознак чи блокувати гени [2]. 

У дослідженнях Іdoko-Akoh А. et al. [2] зазначено, що для розвитку у курей стійкості до вірусу пташиного грипу дослідники виділили статеві клітини з крові ембріонів курей та за допомогою CRISPR/Cas9 внесли точкові мутації N129I та D130N у ген ANP32A курей. Було утворено стабільні ознаки без сторонніх змін і з нормальною кількістю білка. Редаговані статеві клітини з новою ознакою вводили в ембріони сурогатних господарів. Після отримання гомозиготних курчат у першому поколінні, ніяких істотних змін у фенотипі та продуктивності виявлено не було. Мутантні кури розвивалися нормально, реагували на вакцинацію подібно до курей дикого типу. Експерименти показали, що мутації знижують або навіть блокують активність вірусу грипу шляхом обмеження реплікації вірусу та його передачі іншим птахам. Однак мали прояв рідкісні прориви вірусу, що супроводжувалися адаптивними мутаціями в його генах полімераз.

В Японії  Kim G. D. et al. [3] було проведено порівняльний аналіз росту та фенотипічних характеристик курчат дикого типу та курчат із нокаутом гена MSTN (MSTN KO). За перші 18 тижнів життя курей середня маса тіла в обох груп поступово зростала. Але, починаючи з 13-го тижня, маса тіла курчат із нокаутом гена MSTN була суттєво більшою, ніж у дикого типу. Аналіз середньодобового приросту (ADG) продемонстрував відмінності вже після 5-го тижня: у курчат дикого типу приріст поступово збільшувався до 13-го тижня, а потім знижувався, проте у курчат із нокаутом гена MSTN залишався стабільно високим до 18-го тижня. Це означає що у птахів є стійкий прискорений ріст.

Детальний фенотипічний аналіз у 18 тижнів показав, що у самців курчат із нокаутом гена MSTN значно більша маса грудних і ніжних м’язів: вага ніжок була вищою на 55,3%. При цьому маса черевного жиру у була зменшеною майже на 78%. Вага внутрішніх органів (серце, селезінка, печінка, шлунок) істотно не відрізнялася від дикого типу. Серед самок істотних відмінностей у загальній масі тіла не зафіксовано, однак темпи росту та м’язова маса були дещо вищими у курчат із нокаутом гена MSTN.

Отже, використання технології CRISPR/Cas9 матиме величезний успіх у подальших дослідженнях, дасть можливість отримувати тварин з високими показниками виходу м’яса, 100% стійкістю до вірусів та інших захворювань чи навіть зі зміненим складом речовини, яку тварина виробляє. Також з’явиться можливість контролювати швидкість та тривалість росту організмів.

Література

1. Altgilbers, S., Dierks, C., Klein, S., Weigend, S., & Kues, W. A. (2022). Quantitative analysis of CRISPR/Cas9-mediated provirus deletion in blue egg layer chicken PGCs by digital PCR. Scientific Reports, 12(1), 15587. https://doi.org/10.1038/s41598-022-19861-7.
2. Idoko-Akoh, A., Goldhill, D. H., Sheppard, C. M., Bialy, D., Quantrill, J. L., Sukhova, K., Brown, J. C., Richardson, S., Campbell, C., Taylor, L., Sherman, A., Nazki, S., Long, J. S., Skinner, M. A., Shelton, H., Sang, H. M., Barclay, W. S., & McGrew, M. J. (2023). Creating resistance to avian influenza infection through genome editing of the ANP32 gene family. Nature Communications, 14(1), 6136. https://doi.org/10.1038/s41467-023-41476-3.
3. Kim, G.-D., Lee, J. H., Song, S., Kim, S. W., Han, J. S., Shin, S. P., Park, B.-C., & Park, T. S. (2020). Generation of myostatin-knockout chickens mediated by D10A-Cas9 nickase. FASEB Journal: Official Publication of the Federation of American Societies for Experimental Biology, 34(4), 5688–5696. https://doi.org/10.1096/fj.201903035R.
4. McCullough, H. (2022). SCP Foundation Wiki, https://scp-wiki.wikidot.com/. American Journalism, 39(2), 1–3. https://doi.org/10.1080/08821127.2022.2064167.
5. Han, J. Y., & Park, Y. H. (2018). Primordial germ cell-mediated transgenesis and genome editing in birds. Journal of Animal Science and Biotechnology, 9(1). https://doi.org/10.1186/s40104-018-0234-4.