Группа генетиков из Университета Миссури сделала шаг, который может превратить обычное куриное яйцо в высокотехнологичный биореактор для производства лекарств. Согласно публикации в журнале Poultry Science, исследователям удалось решить давнюю проблему, мешавшую использовать кур как живые заводы по выпуску белков: генетическую нестабильность. Раньше встроенные в ДНК птицы гены со временем «засыпали», но новая методика с использованием редактирования CRISPR обещает обойти этот механизм.
Суть препятствия заключалась в так называемом эпигенетическом подавлении. Когда чужеродный ген встраивался в геном случайным образом, клетки воспринимали его как угрозу и со временем отключали его активность. В результате даже если первое поколение кур и начинало производить нужное лекарство в яйцах, то последующие теряли эту способность, что делало технологию экономически бессмысленной. Ученые годами бились над проблемой, пока не предложили элегантное решение: не искать случайное место, а выбрать единственно верное.
Исследователи во главе с Кихо Ли использовали инструмент CRISPR для точечного встраивания нужного гена в участок ДНК, связанный с геном GAPDH. Этот ген отвечает за базовый энергообмен и расщепление сахара, а главное — он активен в каждой клетке постоянно. Если клетке нужна энергия каждую секунду, то и участок, отвечающий за это, никогда не отключается. Логика оказалась простой и надежной: новый ген, «припаркованный» рядом с таким «вечно работающим» регулятором, тоже обязан оставаться включенным навсегда.
Чтобы проверить гипотезу, ученые присоединили к своему конструкту ген-маркер, заставляющий клетки светиться. Даже после множества циклов деления и долгого культивирования свечение не пропало — в отличие от всех предыдущих попыток, где сигнал угасал. Пока речь идет только об экспериментах на клеточных линиях, а не о живых курах, но сам принцип «неотключаемой вставки» успешно подтвержден. Теперь команда готовится к переносам технологии на живых птиц.
Если последующие этапы пройдут так же гладко, человечество получит дешевый и масштабируемый способ производства сложных молекул. Куры будут откладывать яйца, в желтке которых уже будут содержаться необходимые антитела, белки для вакцин или компоненты лекарств. Более того, ученые видят потенциал и в других направлениях, например, во встраивании генов, устойчивых к птичьему гриппу. Такая платформа может оказаться значительно дешевле текущих биореакторов на основе клеток млекопитающих, превратив птицефабрики в фармацевтические производства нового поколения.
