Чудеса генной инженерии: шпинатные свиньи и светящиеся коты

С тех пор как в 1953 году была расшифрована молекула ДНК, генная инженерия стала активно проникать во все сферы жизни. Уж слишком велик соблазн менять животный и растительный мир планеты по своему усмотрению. Со временем ученые сумели выделять ген из организма и синтезировать его в лабораторных условиях, освоили технологии видоизменения ДНК для придания ей нужной структуры, научились вводить в ядро клетки преобразованный ген и присоединять его к существующим генетическим образованиям. Именно так создаются генномодифицированные организмы и ГМО-культуры.

Наиболее активно инструменты генной инженерии применяют в сельском хозяйстве. В частности, с начала 80-х годов получено множество геномодифицированных сортов зерновых культур с повышенным уровнем урожайности, устойчивостью к неблагоприятным климатическим условиям и способностью отпугнуть вредителей. Однако сейчас ученые перешли от растений к животным. В их активе - много успешных экспериментов по созданию трансгенных овец, свиней, коров, кроликов, уток, гусей, кур. Особое внимание уделяется способности животных синтезировать различные лекарственные препараты: инсулин, гормоны, интерферон, аминокислоты. Так, генетически модифицированные коровы и козы могут давать молоко, в котором содержатся необходимые компоненты для лечения такого опасного генетического заболевания, как гемофилия, или нарушение свертываемости крови. Молоко генномодифицированного скота также может содержать инсулин и антитрипсин, защищающий ткани легких. А дубайские генетики работают сейчас над выведением верблюдов с "витаминизированным" молоком, помогающем укрепить иммунитет.

Ведутся работы и по регулированию обмена веществ, от которого напрямую зависит продуктивность. В овцеводстве создаются породы, предрасположенные к быстрому росту шерсти, выводят также "мясных" свиней, коров и быков. Первый искусственно выведенный бык появился в Германии в 1990-м году. С тех пор наука значительно шагнула вперед, и сейчас существуют различные породы скота, устойчивого к бешенству, инфекциям и даже не имеющего рогов. Среди появившихся на свет при участии человека коров - знаменитая бельгийская голубая. В результате долгих опытов на свет появился теленок с геном, подавляющим производство миостатина - белка, отвечающего за приостановку роста мышц. Соответственно, процесс нагуливания мяса у бычка практически не прекращался. Теперь бельгийскую голубую разводят во всем мире, и не только благодаря ее мышечной массе, вдвое большей, чем у обычных аналогов, но также интенсивному набору веса и  низкому содержанию жира в мясе.

Японцы вырастили "шпинатных" свиней породы Popeye Pigs, которые помогут любителям мяса несколько оздоровить свой рацион. Ученые внедрили животным один из генов шпината, который преобразует содержащиеся в свинине насыщенные жиры в более здоровые и легко усваиваемые ненасыщенные - линолевую кислоту.

Проводят успешные эксперименты и с рыбами. Одну из самых популярных в мире рыб, тиляпию, выращиваемых в промышленных масштабах, генетики улучшили, сделав более неприхотливой и заставив быстрее нагуливать вес. Причем ГМО потомство это преимущественно самцы. Дело в том, что при возникновении опасности самка прячет икру и мальков во рту, при этом прекращая принимать пищу. Такая голодовка может длиться до недели, что отрицательно сказывается на росте рыбы, поэтому выгоднее разводить легко нагуливающих вес мужских особей.

Уделяется внимание и борьбе с опасными вирусами, типичными для определенных групп животных. Например, израильские селекционеры вывели кур, устойчивых к птичьему гриппу. Кроме того, у таких них нет перьев, что позволяет сэкономить время на ощипывании.

Не менее интересны эксперименты, которые проводятся с домашними животными. На днях группа китайских ученых из Института биомедицины и здоровья в Гуанчжоу объявила о создании первой в своем роде суперсобаки, объем мышечной массы которой в два раза больше, чем у обычного пса такой же породы. Это позволяет животному бегать быстрее и быть более выносливым. Такие собаки станут незаменимы в полиции, армии, других спецслужбах, а также на охоте.
Для того чтобы вывести ГМО породу, исследователи использовали самую перспективную на сегодня генную технологию CRISPR-Cas9. Методика примерно та же, что и при создании "мясных" пород скота, в том числе бельгийской голубой. Из генома "вырезали" ген, отвечающий за производство белка миостатин,  ограничивающего рост мышц. Кстати, есть собаки, которые рождаются с такой генетической структурой - это часто наблюдается у гончих. Такие гончие-мутанты гораздо больше своих сородичей и обладают более объемной мускулатурой.

По словам возглавившего исследование Лиэнгксу Лайя, генномодифицированные собаки пригодятся не только при выполнении спецопераций. Главная цель - моделирование заболеваний собак и других животных для последующей разработки новых методов лечения. Эти животные имеют сходные с человеком метаболические, физиологические и анатомические особенности. Поэтому разрабатываемые технологии, после определенной их адаптации, будут применяться и по отношению к людям. В ближайшее время в китайском Институте биомедицины выведут еще несколько ГМО-собак с искусственно вызванной болезнью Паркинсона, мышечной дистрофией и другими заболеваниями. На них протестируют новые виды соответствующей терапии.

Генетические эксперименты проводились с домашними животными и раньше. Так, уже есть гипоаллергенные кошки и собаки с измененными ДНК, которые появились на свет благодаря специалистам компании Lifestyle Pets. В отличие от их природных собратьев, модифицированные питомцы не имеют естественных аллергенов, которых у кошек четыре, а у собак - шесть, соответственно, не оказывают негативного влияния на самочувствие хозяев.

Совсем уж невероятный эксперимент - светящиеся в темноте животные, которым внедрен специальный ген, отвечающий за свечение во мраке. С тех пор, как в 2000-м году появился первый светящийся кролик, генетики неустанно экспериментируют с различными домашними питомцами. Делают это не только ради выведения живых "игрушек": внедрение кошкам гена, ответственного за свечение в темноте, улучшает их устойчивость к вирусу иммунодефицита, а с помощью светящихся рыб отслеживают их миграцию. Кроме того, опыты с флуоресцентными генами помогают при разработке способов лечения болезней Паркинсона и Альцгеймера.