Новый проект привлек инструмент редактирования генома CRISPR-Cas9 с целью определения того, почему виды лосося Тихого океана менее восприимчивы к морским вшам, чем Атлантический лосось.

Инновации в индустрии лосося и строгие правила способствуют снижению заражения лосося морскими вшами, однако регулярные обработки ухудшают состояние окружающей среды, а затраты на борьбу с этим паразитом в Норвегии достигают 5 млн. NOK в год.

Тем не менее, новый проект призван сделать лосося непривлекательным хозяином для морских вшей. Он использует инструмент редактирования генома, за который в 2020 году присвоили Нобелевскую премию по химии.

По словам руководителя проекта Nick Robinson, без преувеличения, результаты могут изменить Норвежскую аквакультуру лосося, когда рыба станет полностью устойчива к вшам. Он имеет большой опыт генетических и селекционных исследований, посвященных развитию резистентности  сельскохозяйственных гидробионтов к заболеваниям.

Зачем редактировать геном?

В этом году Нобелевскую премию по химии получили Emmanuelle Charpentier и Jennifer Doudna за разработку метода редактирования генома с использованием «генетических ножниц» CRISPR-Cas9. Этот метод использовали и в настоящей работе для определения генов, ответственных за привлекательность лосося для вшей.

Геном отвечает за функции и развитие всех живых организмов. Его особенности делают Атлантического лосося (Salmo salar) более привлекательной жертвой для морских вшей, чем Кижуч (Oncorhynchus kisutch) или Горбуша (Oncorhynchus gorbuscha). Различия геномов могут включать продукцию химических аттрактантов Атлантическим лососем, либо более эффективный защитный механизм Горбуши при прикреплении вшей к коже.

Раскрытие различий генетического кода, в частности, которые обуславливают устойчивость к поражению морскими вшами, позволит сделать Атлантического лосося устойчивым к этим паразитам.

CRISPR-Cas9 позволяет вносить изменения в генетический код. Например, с помощью CRISPR-Cas9 можно удалить несколько последовательностей оснований кода и нарушить функцию гена. Однако следует приложить усилия для определения того, какие гены можно редактировать для получения желаемого результата и можно ли внести необходимые изменения.

Профессор Ross Houston Рослинского института, чья команда работает тесно с Nofima, сказал: «CRISPR-Cas9 сравнительно новая технология в аквакультуре, но именно она поможет внести точные, таргетированные изменения специфических генов в геноме лосося, которые участвуют в межвидовой вариации устойчивости к морским вшам. Успех этого предприятия зависит от типа изменений и позиции и последовательности редактируемого гена».

Для нахождения обещанных генов требуется исследования

Исследователи определили и измерили химические компоненты, которые выделяет в воду каждый вид лосося. Затем они проверили реакцию морских вшей на каждый из уникальных веществ, выделенных Атлантическим лососем и определили, какие из соединений являются семиохимическими и привлекают паразита, а какие, напротив, отпугивают.

Согласно Howard Browman из Института Морских исследований Норвегии, они наблюдали стимуляцию плавательного поведения вшей и следование навстречу источнику семиохимического вещества.

Также они провели эксперименты для определения реакции различных типов клеток в коже Атлантического лосося на прикрепленного паразита, и как эта реакция отличается от устойчивых Тихоокеанских видов лососевых.

Наконец, исследователи выявили гены, влияющие на продукцию этих семиохимических веществ и на реакцию различных клеток кожи. Они проверили возможность «разрушения» этих генов с помощью CRISPR-Cas9 для получения устойчивого к вшам Атлантического лосося.

Тщательная проверка

Если исследователи успешно проведут редактирование генома в лаборатории, необходимо тщательно изучить устойчивость взрослого лосося и возможные побочные эффекты в замкнутой системе.

Руководитель проекта Nick Robinson подчеркивает, что этот проект не произведет генетически модифицированного лосося для рыбоводов, для этого необходимы дополнительные исследования. Кроме того, ученые рассматривают риски адаптации морских вшей к изменению физиологии хозяина.

Tim Dempster из Университета в Мельбурне говорит: «Вши становятся устойчивыми к действию химических веществ, поэтому нам необходимо учитывать, что, возможно, они могут преодолеть любые специфические изменения физиологии Атлантического лосося».

Проект также учитывает возможные влияния на популяции дикого лосося.

По словам Robinson, авторы проекта определяют набор изменений для наилучшего внедрения в фермерские популяции лосося и появления устойчивости к паразиту у всего культурного лосося Норвегии.

Этот шаг зависит от индустрии аквакультуры и органов власти, мнения других заинтересованных сторон, определения того, должна ли новая технология внедряться и как это сделать наилучшим образом.

Исследователи следуют руководящим принципам ответственных исследований и инноваций (RRI).

Nick Robinson говорит: «Мы приглашаем негосударственные организации и другие интересующиеся производством морепродуктов организации для определения социальных и моральных последствий работы для Норвежского общества. Эта информация поможет нам устанавливать баланс между здоровьем животного, этикой и законом».

Эта работа проводится Норвежским институтом рыбоводства и кормов Nofima, с привлечением партнеров из Рослинского института (Эдинбургский университет, UK), Института Аквакультуры (Университет Стирлинга, UK), Rothamsted Research (UK), Мельбурнский университет (Австралия), Университет острова Принца Эдуарда (Канада), Лаборатория океанических наук Бигелоу (США), Гетеборгский университет (Швеция) и Институт морских исследований (Норвегия). Benchmark Genetics и Salmar — отраслевые партнеры.

—-

thefishsite.com