Первый в мире клонированный ягненок, полученный с использованием генетического материала не только домашней овцы, но и дикой фауны — памирского архара — появился на свет в конце июня 2022 года в Федеральном исследовательском центре животноводства (ФИЦ) — ВИЖ имени академика Л. К. Эрнста в подмосковном Подольске.
О том, как он чувствует себя сегодня, официальному сайту Десятилетия науки и технологий — наука.рф — рассказала в интервью заведующая лабораторией экспериментальной эмбриологии ФИЦ, ведущий научный сотрудник, кандидат биологических наук Галина Сингина.
— Год назад был клонирован ягненок Конгур, гибрид домашней овцы и горного барана. Какие наблюдения удалось сделать за прошедший год?
— Он хорошо себя чувствует, не болеет. Сейчас мы можем с уверенностью сказать, что такой ягненок не отличается от обычных животных, в том числе по динамике роста, самочувствию, внешним характеристикам. Но это было понятно сразу после его рождения. В клонировании, если потомок рождается здоровым, очевидно, что он не будет отличаться от других животных.
Как вы знаете, он был получен из клеток гибрида дикого барана архара и его потомства. Геном клеточных линий на 75% происходит от домашней овцы, на 25% — от архара. Так вот, к его так называемому «папе» просто так не подойдешь. А у Конгура менее выраженный природный характер. Хотя возможно, что с возрастом он испортится.
— Ягненок появился в конце июня прошлого года. Но еще раньше, в 2020-м, была получена первая в России клонированная корова Цветочек. Помог ли это опыт при клонировании ягненка?
— С технологией клонирования в целом все очень сложно. Нужно отметить, что мы приступили к отработке ее элементов еще в 2007 году. Первые пересадки начинали на свиньях — во всем мире этот вид служит модельным животным, а кроме того, интересен с точки зрения редактирования генов. Крупный рогатый скот, в свою очередь, является наиболее значимым для сельского хозяйства.
Действительно, к тому моменту, когда мы готовились к клонированию ягненка, базовые методические подходы у нас были отработаны на других видах животных. В том числе культивирование женских половых клеток, процедура клонирования, получение эмбрионов, трансплантация. Опыт пригодился.
Но овца — животное со своими индивидуальными особенностями. В этом и была сложность. У нас не было опыта работы с половыми клетками и эмбрионами данного вида. И здесь пришлось начинать работу фактически с нуля. Кроме того, если в России эмбриональными биотехнологиями и клонированием, в частности, крупного рогатого скота, занимаются ряд исследователей и практиков, то овцами в этом контексте никто до нас не занимался.
Отработанные ранее протоколы приходилось адаптировать, в том числе связанные с подготовкой и проведением манипуляций с половыми клетками, а также получением эмбрионов. Проведена большая работа в области их пересадки. Нужно было понять, как подготовить суррогатную овцу, и, наконец, как пересадить клонированный эмбрион. На тот момент сделать это можно было только хирургическим путем. Сейчас мы отошли от такого метода и используем менее инвазивную трансплантацию эмбрионов.
— В чем заключается метод? И почему ушли от него?
— Хирургическая пересадка эмбриона подразумевает проведение полосной операции и использование наркоза. В силу высокой инвазивности ее результаты чаще могут оказаться неудачными. Хотя в случае с Конгуром у нас все получилось.
Однако спустя год мы отказались от такой трансплантации и сейчас используем метод эндоскопии, не требующий вскрытия брюшной полости животного. Сначала делаются два маленьких прокола — около сантиметра в диаметре. Через них вводятся зонды. Один дает визуализацию: с его помощью мы видим на компьютере, что происходит внутри. Второй служит инструментом для введения эмбриона. Такой способ более щадящий, его можно проводить без наркоза, а животное гораздо легче его переносит и быстрее восстанавливается.
Дело в том, что эмбрионы очень «капризные». Даже если сделать все грамотно и использовать антибиотик, после хирургической пересадки температура у животного может подняться, что вредит эмбриону. Чем меньше рисков для травм, тем слабее будет естественная реакция организма и лучше приживется эмбрион. Такой подход занимает 10-15 минут, в то время как первый может занимать до получаса. Поэтому мы идем в сторону менее травматичных процедур. В целом, вся медицина сейчас старается идти по данному пути.
— Как выглядит сам процесс клонирования?
— В основе технологии клонирования лежат элементы экстракорпорального получения эмбрионов, то есть вне организма, в искусственных условиях. Если упрощенно, то выглядит процесс так: мы извлекаем яйцеклетку и культивируем ее до стадии, когда она готова к оплодотворению. В ином случае ее оплодотворили бы в пробирке, добавив сперматозоиды. Но при клонировании вместо этого из нее удаляют собственный генетический материал — хромосомы — и внедряют одну соматическую клетку со своими хромосомами. Затем клетку обрабатывают, она развивается до эмбриональной стадии. Получившийся эмбрион пересаживают реципиенту.
Конечно, все это необходимо моделировать и доводить до нужных показателей, начиная с выделения яйцеклеток. Думаю, в будущем, их удастся улучшить. Но на данном этапе они позволили получить здоровое потомство.
— Какие исследования, связанные с Конгуром, сейчас проводите?
— Ведется работа по получению такого же ягненка, но уже с небольшими генетическими модификациями. Планируем «выключить» ген миостатин, отвечающий за торможение наращивания мышечной массы, что должно привести к повышенной массе тела, развитым мышцам животного. Подобные изменения относятся к природным мутациям и могут быть использованы для решения проблемы продовольственной безопасности. Главное — сделать все грамотно. Нам важно отработать технологию, чтобы животное получилось здоровым и жизнеспособным.
Поэтому ранее и были использованы гибридные клетки, геном которых на четверть состоял из ДНК дикого барана. Животное рождается с массой, определенной породой и которая ему не вредит. Мы предположили, что, если возьмем клетки с примесью архара, то сможем решить проблему возможного негативного влияния повышенной массы тела на здоровье животного. Но редактирование генов — сложный и трудоемкий процесс. В будущем также намерены исследовать репродуктивные способности Конгура.
— Уже нашли ему пару?
— Говорить об этом рано, он еще растет. Но, конечно, предстоит контролировать его воспроизводительные функции, смотреть, можно ли получить от него потомство. Возможно, Конгур будет временно содержаться вместе с ярками, молодыми овцами, также от него получим семя. Таким образом можно осеменять обычных овец — генетика будет передаваться, а это уже естественная селекция. Но пока он содержится в вольере с мамой. До осени мы этим заниматься не будем.
— Это закрытый вольер в помещении? Не выпускаете его гулять?
— Нет, вольер на улице, просторный, со всеми удобствами — кормушкой, травой и подстилкой. Но мальчики в целом всегда содержатся отдельно. Кстати, одна из причин, почему у нас рождается такое жизнеспособное потомство — они находятся на открытом воздухе. Цветочек тоже родилась здоровая, и здесь, конечно, повезло. Но нельзя исключать высокий профессионализм наших ученых и специалистов. Федеральный исследовательский центр стоял у истоков репродуктивных технологий. Сегодняшним результатам предшествовал многолетний опыт и научные традиции института.
Масштабный опыт, заложенный на крупном рогатом скоте, оказался значимым. Поскольку на этапе клонирования модификаций было не так много. Конечно, есть межвидовые различия в технике получения клонированных эмбрионов, но есть и общие элементы. Клонированный теленок родился в 2020 году, а Конгур — спустя два года. Подготовка и вся работа по нему заняла примерно этот период, а это очень короткий срок. Как говорится, поставили задачу — сделали.
Беседовала Анна Шиховец
