Жизнь, которую мы создали. Как пятьдесят тысяч лет рукотворных инноваций усовершенствовали и преобразили природу

С последним пунктом могли возникнуть сложности. В 2015 году, когда эксперимент уже шел полным ходом, и Управление по контролю за продуктами питания и лекарствами, и Министерство сельского хозяйства только еще решали, как быть с новой категорией генно-инженерных организмов – с организмами, в чей геном в результате редактирования были внесены изменения, которые могли произойти и в результате традиционной селекции. В эту категорию по определению входили только цисгенные организмы, поскольку любое перемещение ДНК между видами (что создает трансгенные организмы) вне лабораторных условий невозможно. Было ясно, что если эксперимент Recombinetics

пройдет по плану, то безрогие голштинцы идеально впишутся в эту категорию. А вот принятие их сельскохозяйственной промышленностью напрямую зависит от решения органов государственного регулирования.

Ученые из Recombinetics

разработали TALE-нуклеазу, которая должна была связываться с участком первой хромосомы, содержавшим подлежащий замене аллель. При помощи бактериальной плазмиды в качестве вектора исследователи доставили в линии клеток коров ДНК, закодированную для TALE-нуклеазы и абердин-ангусской версии комолого аллеля. Дальше, как они надеялись, в каждой линии клеток должно было произойти следующее: (1) клеточные механизмы создадут кучу копий TALE-нуклеазы и комолого аллеля, (2) TALE-нуклеазы отыщут обе копии первой хромосомы в клетке и свяжутся с соответствующими последовательностями, (3) Fok1 из TALE-нуклеаз разрежет ДНК в обеих копиях первой хромосомы и создаст в каждой по разрыву. Повреждение ДНК приведет в действие клеточные механизмы реагирования, которых у клетки два: негомологичное соединение концов, когда цепь ДНК просто сращивается обратно и при этом нередко теряются два-три основания, и гомологичная рекомбинация, когда в качестве лекала для восстановления ДНК используется вторая копия хромосомы. Ученым нужно было добиться, чтобы клетка предпочла гомологичную рекомбинацию, взяв при этом за образец для сращивания ДНК не вторую копию первой хромосомы (которую, как рассчитывали исследователи, TALE-нуклеаза тоже разрежет), а абердин-ангусскую версию аллеля, введенную в клетку вместе с TALE-нуклеазой. В случае удачного исхода обе копии первой хромосомы были бы восстановлены этим методом точной генной инженерии – и больше бы ничего не произошло.

Когда эксперимент завершился, ученые обследовали 226 клеточных линий – все, которые они пытались модифицировать, – чтобы оценить результаты. В пяти оказалось по одному комолому аллелю, а в трех он имелся в обеих копиях первой хромосомы. Затем ученые клонировали те клеточные линии, которые удалось модифицировать, и создали эмбрионы – с расчетом впоследствии получить из них безрогих бычков. Долгие месяцы спустя на свет появились два здоровых бычка – Бури и Спотиджи.

Тогда ученые проверили свою работу. Произошли ли в ходе эксперимента изменения в последовательности комолого аллеля? Не случилось ли такого, что TALE-нуклеаза связалась не только с намеченным местом в первой хромосоме, но и с другими местами генома, внедрив комолый аллель и туда тоже? Ученые полностью секвенировали геномы клеточных линий, из которых создали Бури и Спотиджи, и обнаружили, что комолый аллель и в самом деле заменил некомолый в обеих хромосомах в обеих клеточных линиях. Исследователи пристально изучили все участки генома, напоминавшие те, на поиск которых была запрограммирована TALE-нуклеаза (всего 61 751 участок), и не нашли никаких признаков дополнительного включения комолого аллеля или его фрагментов. И ни у Бури, ни у Спотиджи не выросли рога.

В дальнейшем Бури и Спотиджи перевезли с фермы Recombinetics в Калифорнийский университет в Дейвисе, где Элисон ван Эненнаам и ее команда продолжили наблюдать за их развитием. В 2016 году Спотиджи был принесен в жертву, поскольку требовалось оценить качество его мяса, а у Бури забрали и заморозили сперму. Часть спермы Бури Элисон применила для искусственного осеменения рогатых коров, чтобы проверить, передастся ли безрогий фенотип следующему поколению без неожиданных побочных эффектов. В январе 2017 года были подтверждены шесть беременностей.