Александр Кузнецов: «Идеальная корова лишена наследственной патологии и генетически защищена от инфекций»

Рубрика:
Интервью
Александр Кузнецов: «Идеальная корова лишена наследственной патологии и генетически защищена от инфекций»

Россия значительно уступает ведущим сельскохозяйственным державам по продуктивности крупного рогатого скота молочных пород. Низкие показатели обусловлены, в частности генетическими характеристиками животных и плохим уходом. Примерно треть приобретенных за границей животных погибают в первый же год после доставки в Россию из-за инфекций и снижения адаптационного резерва. О роли генетики, об исследованиях и проектах, которые помогут изменить ситуацию, нашему порталу рассказал генеральный директор компании «Артэмбриоген», ведущий научный сотрудник НИЛ экспериментальной эмбриологии НИИ трансляционной медицины РНИМУ им. Н.И. Пирогова Александр Кузнецов.

Какие задачи, актуальные для российского животноводства в сфере селекции и генетики, вы могли бы выделить?

– Получение стабильных линий животных с полезными качествами. Решать эти задачи можно на основе технологий стандартного производства эмбрионов лабораторных животных, путем внедрения метода криоконсервации (витрификации), а также повышения эффективности переноса ядра соматической клетки наряду с применением подходов к созданию химерных животных и животных с заданными изменениями в геноме.

Среди наиболее актуальных задач я бы выделил четыре. Первая – определение молекулярно-генетических маркеров и их взаимосвязей, обуславливающих проявление тех или иных полезных качеств животного (требования к условиям содержания, корму, устойчивость к инфекциям, воздействию климатических факторов и т. д.). Вторая – максимально широкое генотипирование в соответствии с перечнем молекулярно-генетических маркеров. Третья – разработка новых или адаптация уже применяемых для оценки животных индексов. И четвертая задача – разработка технологии быстрой генетической селекции на уровне эмбрионов.

Уже есть первые результаты в получении сельскохозяйственных животных с недостижимыми обычными методами селекции свойствами. Сегодня разрабатываются подходы к лечению наследственных и инфекционных заболеваний, предпринимаются попытки внесения направленных изменений в геном эмбриона.

Какие полезные свойства организмов имеются в виду в данном случае?

– К таким свойствам можно отнести устойчивость к инфекционным заболеваниям, повышение продуктивности сельскохозяйственных животных, а также появление новых свойств (например, синтез специфических антител, фермента и белков, которые можно применять в медицине и народном хозяйстве).

Весьма актуально использование геномных технологий в животноводстве. На рентабельности молочного животноводства в нашей стране негативно сказываются низкие показатели производительности молочных пород скота, а также широко распространённые инфекции.

Как специалисты оценивают уровень продуктивности скота молочных пород в России на фоне других стран?

– По показателям продуктивности крупного рогатого скота молочных пород наша страна значительно уступает ведущим сельскохозяйственным державам. В Израиле средний надой составляет 12 тыс. кг молока в год, в США – более 11 тыс., а в России – 3500–4000 кг. Основными причинами низкой продуктивности являются генетические характеристики самих животных, большая часть которых закупается за рубежом, а также неудовлетворительный уход.

Следует учитывать также, что от 30 до 40% приобретаемых за границей животных погибают в первый год после транспортировки в Россию из-за инфекционных заболеваний, снижения адаптационного резерва и несоответствующего ухода.

Какие наиболее распространенные заболевания в молочном животноводстве?

– Лейкоз крупного рогатого скота и коровье бешенство. Борьба с этими инфекциями ведется путем уничтожения зараженных животных, а также принятия дополнительных мер по организации мест содержания здоровых животных.

По данным Федерального центра охраны здоровья животных за 2015 год, 33,2% обследованных в стране животных содержали геном возбудителя лейкоза. На втором месте ротавирусная инфекция крупного рогатого скота, обнаруженная в 18,5% образцов. Всего в стране в 2015 году насчитывалось примерно 19 млн голов КРС.


Какие технологии могут помочь в решении этих проблем?

– Ключом к их решению может стать разработка и применение новых технологий в молекулярной генетике и эмбриологии, позволяющих получать высокопродуктивных животных с заданными генетическими свойствами, прежде всего защищенных от наиболее распространенных вирусных инфекций.

В нашей стране такие проекты реализуются, проводятся исследования в области эмбриологии животных?

– Такие проекты развиваются преимущественно в лабораториях, но в практику особо не внедряются.

Почему?

– Основных причин несколько: отсутствие господдержки агропредприятий в этой области, наличие субсидий на покупку нетелей за рубежом, отсутствие квалифицированных специалистов в данной сфере, причем как ветеринаров, так и лабораторных сотрудников.

Должен отметить, что рентабельным этот метод воспроизводства животных можно считать при средней и высокой мощности производства эмбрионов – не менее 500 ежемесячно. Конечно, стоит учитывать, что технология позволяет получить не просто эмбрионы, а эмбрионы от продуктивных и ценных животных, оценив при этом и их генетические характеристики.

Какими генетическими характеристиками определяется продуктивность животных?

– В качестве перспективных генов-маркеров продуктивности коров выделяют гены CSN3 (капа-казеина), GH (гормона роста), PRL (пролактина), LGB (лактоглобулина) и др.

Ген капа-казеина (CSN3), обеспечивающий оптимальные технологические свойства молока при производстве сыра, считается одним из основных маркеров племенной ценности КРС. Важнейший регулятор соматического роста животных – ген гормона роста (GH), обладающий лактогенным и жиромобилизующим действием. Установлена связь различных полиморфных вариантов гена GH с ростом и молочной продуктивностью (удой, содержание жира и белка в молоке).

Один из самых универсальных гормонов гипофиза – ген пролактина (PRL) – является потенциальным генетическим маркером признаков молочной продуктивности в животноводстве. Функции пролактина – стимуляция развития молочных желез, образования и секреции молока.

Лактоглобулин является основным сывороточным белком жвачных животных. Установлена связь между технологическими свойствами и биохимическим полиморфизмом белков молока. Генетические варианты бета-лактоглобулина оказывают влияние на массовую долю жира и белка в молоке, соотношение белковых фракций и свойства молока для сыроделия.

От соблюдения каких условий прежде всего зависят надои и состав молока?

– В ряде исследований (например, Суллер И.Л. Селекция крупного рогатого скота молочных пород) указывается, что молочная продуктивность и качественный состав молока на 59% определяются условиями содержания и кормления, на 17% – технологическими факторами и только на 24% – генетическими. Так что только генетическими и эмбриологическими методами нельзя добиться больших результатов, это не панацея.

В России осуществляется мониторинг иммунного статуса животных?

– Нами разработаны инновационные подходы раннего выявления инфекции на основе методов клеточного микроэлектрофореза и когерентно-фазовой микроскопии. С их помощью можно обнаружить не только лейкоз КРС, но и вирус репродуктивно-респираторного синдрома у свиней, вирус Гамборо и вирус респираторного бронхита у кур. Метод клеточного микроэлектрофореза (МЭФ) позволяет измерить суммарный заряд и другие биофизические показатели клетки. Установлено, что суммарный заряд клетки формируется в результате процессов, напрямую связанных с клеточной мембраной и мембранными структурами в цитоплазме. Когерентно-фазовая микроскопия дает возможность определять уровень активации клеток иммунной системы в ответ на воспалительный или инфекционный процесс в организме.

Для мониторинга вируса лейкоза КРС применяются серологические методы исследований крови животного. Два известных метода – реакция иммунодиффузии в геле агара (РИД) и иммуноферментный анализ (ИФА). Общепризнанный стандарт диагностики этого заболевания.

Применяются ли методики ранней диагностики и селекции на уровне эмбрионов?

– Визуальный анализ морфокинетических показателей развития эмбрионов (с помощью микроскопа, технологии видеорегистрации развития культивируемого эмбриона TimeLapse) выполняется под контролем эмбриолога. Этим объясняется субъективность оценки качества эмбриона. Известны также сравнительные данные об имплантационных характеристиках эмбрионов с разными морфокинетическими характеристиками.

Можно ли повысить объективность оценки качества культивируемого эмбриона?

– Для этого нужно соблюдать несколько условий. Во-первых, увеличить количество модальностей. К визуальному ряду должны быть добавлены результаты анализа развития эмбриона другими неинвазивными методами, например анализа компонентов культуральной среды. Во-вторых, анализ получаемых параметров должен быть автоматизирован посредством разработки и обучения нейронных сетей.

Разработана технология, которая позволяет регистрировать развитие эмбрионов на различных стадиях и выбирать наиболее жизнеспособные для последующей пересадки животному реципиенту.

Преимущества этих подходов в том, что может быть пересажен эмбрион с заведомо известным (полностью или частично) набором генетических признаков, обуславливающих развитие требуемых фенотипических признаков у животного.

Для применения методик нужны оборудование и специалисты, которые могут осуществлять биопсию эмбриона, проводить генетические исследования (на таких количествах материала) и компетентных принимать решения на основе полученных данных молекулярно-генетического анализа биоптатов эмбрионов.

Насколько реально в ближайшем будущем создание животных с дополнительными генетическими свойствами?

– Достаточно реально. Такие животные уже созданы. В частности, получены трансгенные минипиги по гену криптохром-1 человека, трансгенные овцы с геном, определяющим метаболизм омега-3 жирных кислот. Есть трансгенные модели семейной гиперхолестеринемии и атеросклероза на минипигах, получены трансгенные минипиги с геном fat-1нематод.

Существуют методики редактирования генома клеток. В результате их применения на эмбрионах можно получить животное с измененными генетическими характеристиками, например устойчивое к некоторым инфекционным агентам. Или животное, в молоке или тканях которого будут продуцироваться специальные факторы, востребованные в народном хозяйстве и в медицине.

Особый интерес могут представлять животные с генами устойчивости к факторам агрессивной внешней среды, низкой температуре воздуха, повышенной солнечной инсоляции и т. д.

Какие законодательные изменения потребуются для реализации подобных проектов?

– Законодательные изменения не обязательны, но желательны. Сейчас у племенных животных есть племенные свидетельства. Возможно, стоит расширить структуру племенных свидетельств, чтобы указывать внесенные в геном изменения. А может быть, стоит разработать новую форму документа (в бумажном и электронном виде), предназначенную как раз для учета животных с измененными генетическими свойствами.

Один из проектов Билла Гейтса – создание, условно говоря, идеальной продуктивной коровы, защищенной от наследственной патологии, инфекций. Что вам известно о деталях данного проекта?

– О проекте Билла Гейтса пока, к сожалению, известно мало.

Есть ли столь амбициозные проекты в нашей стране?

– В наших планах есть что-то подобное. Мы назвали будущий проект «Идеальная корова России». Это животное должно быть высокопроизводительным по удоям и качеству молоку с высоким содержанием жиров и белков. Селективно выведенное животное должно быть лишено наследственной патологии, а также генетически защищено от инфекций (вирусов и др.), устойчиво к низким температурам и т. д.

Скорее всего, что таких идеальных коров может быть несколько в зависимости от географии, условий содержания и кормления, породы животного и т. д. Более того нам представляется, что такая корова могла бы стать парой для идеального быка. Животного не просто с выдающимися характеристиками, а например, производящего семя только одного пола. «Сексированный» бык – производитель потомства определенного пола (для молочной индустрии только телок, для мясной – бычков). Применение семени такого быка позволит значительно (до 90%) увеличить количество оплодотворенных животных при естественном оплодотворении и осеменении поголовья с заданными генетическими характеристиками и определенного пола.

Большое спасибо за интервью и успехов.

1056 просмотров
Нужно авторизоваться

На данный момент комментариев нет!

Комментарии могут оставлять только зарегистрированные пользователи.
Вход    Регистрация

Яндекс.Метрика