Кошки, гены и эволюция - Павел Михайлович Бородин

Раньше всех нашли способ подавления трансляции путем введения в клетку антисмысловых ДНК или РНК. Они связывались со смысловой РНК нужного гена (или, вернее, ненужного – того, который нужно было выключить) и либо блокировали трансляцию, либо вовсе разрушали РНК. Естественно, котам никто не будет вводить антисмысловую РНК в каждую сальную железу, но принципиально можно создать и внести в геном кошки трансген, который будет прицельно включаться только в клетках сальных желез и синтезировать антисмысловую РНК к РНК гена Fel d 1.

Позже изобрели способ РНК-интерференции, который использовал внутриклеточные механизмы противовирусной защиты. С помощью специальных ухищрений можно натравить эти механизмы на собственные гены, встроив в геном кошки генетическую конструкцию, способную индуцировать РНК-интерференцию – подавление гена Fel d 1.

Именно этим путем пошла, если верить ее президенту, “Аллерка” и получила трех кошек с несколько измененной, неаллергенной версией этого гена. Вот этого мы совсем не понимаем. РНК-интерференция может изменить трансляцию гена, выход его белкового продукта, но изменить версию гена она не может. Опять же, по словам президента, они тестировали аллергенность внучатого потомка одной из этих кошек по имени Джошуа. Тест был очень смешной. Фирма наняла 10 аллергиков, завязала им глаза и предъявила им Джошуа, обычного кота Тики и чучело мохнатого кота. Из дневников здоровья, которые вели аллергики, следовало: Joshua was more allergy-friendly than Tiki – “Джошуа был менее аллергенен, чем Тики”.

Вся эта наука была изложена в интервью президента “Аллерки”, опубликованном в журнале Nature284. Конкуренты из другой генно-инженерной фирмы сказали, что так дела не делаются. Нужны тесты in vitro на связывание белков шерсти и кожи Джошуа с человеческими антителами против Fel d 1. Президент “Аллерки” на это ответил, что он больше верит тесту in vivo, а если кто сомневается, тот пусть приходит и покупает у них его гипоаллергенных™ котов.

Дальше начались совсем уж интересные события. “Аллерка” сначала попала в список топ–10 наиболее инновационных фирм по версии журнала Time. Потом она вывесила прайс-лист на своих кошек с ценами от 6950 до 26 950 долларов в зависимости от породы. Уже из этого следовало, что ее кошки вовсе не генно-инженерные, потому что кошки, конечно, плодятся быстро, но не настолько, чтобы скрещиваниями ввести плоды генной инженерии в геномы разных пород. Да, сказала “Аллерка”, это мы нашли природные гипоаллергенные варианты Fel d 1 в разных породах. При этом фирма требовала от покупателей пройти тесты на аллергию и отказывала в продаже тем из них, которые давали сильные реакции на Fel d 1. То есть они продавали своих гипоаллергенных котов только “гипоаллергическим” покупателям. Это как если бы аптека продавала средство от головной боли только тем, у кого голова не болит. Потом были суды с конкурентами за кражу промышленных секретов и бизнес-планов, торговля франшизами и, наконец, тихое исчезновение.

Новая эра в создании гипоаллергенных котов началась после изобретения технологии CRISPR/Cas9. В 2022 году биотехнологическая компания InBio использовала ее для “отключения” генов, ответственных за производство Fel d 1. В эксперименте на клеточных культурах кошек исследователям удалось снизить уровень аллергена на 55–80%, причем модификация оказалась безопасной для клеток. Однако до создания живых животных с отредактированным геномом еще далеко: испытания in vivo пока не проводились. Более того, InBio и не планировала редактировать геном кошек. Она предполагала разработать инъекционную генную терапию (основанную, видимо, на той же РНК-интерференции, что предлагала “Аллерка”) для снижения экспрессии Fel d 1 у кошек285, но то ли до сих пор разрабатывает, то ли бросила. Никаких новостей на эту тему ни в газетах, ни на сайте компании нам до сих пор найти не удалось.

Параллельно развиваются и альтернативные методы. Например, в 2019 году проект HypoCat представил вакцину, которая “обучает” иммунитет кошек нейтрализовывать собственный Fel d 1. Это не генная модификация, но подход тоже снижает количество аллергена в окружающей среде286.

А гипоаллергенных котов как не было, так и нет. Из-за этого седьмая часть человечества лишена счастья общения с котами. Это мы рассматриваем одновременно как позорное пятно на репутации современной генной инженерии и как вызов это пятно смыть, прежде чем двигаться дальше.

Кстати о пятнах. Выше мы весьма подробно разбирали наследование белых пятен у кошек и роль гена KIT в контроле этого признака (см. главу 2). Генные инженеры всерьез взялись за этот ген287. Сначала они потренировались на мышах и обнаружили, что удаление 17-го экзона нарушает миграцию меланобластов и вызывает образование белых пятен на шкурке. Тогда они, используя ножницы CRISPR/Cas9, удалили этот экзон из культуры эмбриональных клеток кожи кошек породы Дракон Ли.

Ядра из отредактированных клеток перенесли в яйцеклетки, из которых удалили их собственное ядро. Затем такие реконструированные зиготы индуцировали к развитию. Среди них отобрали 130 с лишним эмбрионов и имплантировали их в матки суррогатных матерей – примерно по 30 эмбрионов на кошку. Всего родились 6 живых котят. Из них 2 котенка были гетерозиготами по делеции 17-го экзона.

Они были посветлее, чем стандартные Драконы Ли. В аннотации к этой статье авторы гордо заявили, что они первые, кто добился “изменения цвета шерсти кошек посредством редактирования генов, и полученные результаты послужат основой для разведения кошек с коммерчески желаемым цветом шерсти”. Результаты, прямо скажем, пока не сильно впечатляющие.

А ведь любому человеку, а особенно котовладельцу, всегда хочется чего-то иного, чего никогда и, главное, ни у кого раньше не было. Как здесь поступать дизайнерам котов? Наш им бесплатный совет: использовать закон гомологических рядов Н. И. Вавилова – сходные виды имеют сходную изменчивость – и знание геномов кошки и ее родственников. У кошки нужного нам фенотипа нет, зато есть у собаки; ищем собачий ген с нужной мутацией, находим его кошачий гомолог, вносим в него необходимые изменения. Готово.

Итак, мы хотим новых, доселе неведомых у кошек окрасов и форм. Например, кота-шарпея. С длинным мехом это вряд ли будет сочетаться, а вот рексов и сфинксов морщинистость кожи очень даже украсит. Мы знаем, что у шарпеев есть мутация, которая вызывает избыточную продукцию полисахарида гиалуронана. При этой мутации происходит дупликация (иногда многократная) протяженного участка перед геном HAS2, который кодирует фермент гиалуронан-синтетазу288. Находим ген HAS2 в геноме кошки, готовим нужную генно-инженерную конструкцию и вводим ее в оплодотворенные яйцеклетки, которые имплантируем суррогатной матери. Вуаля – коты-шарпеи!

Атлетических котов с избыточной мускульной массой можно получить за счет мутации в гене миостатина – белка, который по принципу обратной связи тормозит рост клеток – предшественниц мышц. Мутацию в этом гене, приводящую к образованию стоп-кодона и, как следствие, синтезу нефункционального белка, впервые обнаружили у коров и использовали как основу для создания мясной породы “бельгийская голубая”. Мутации со схожим эффектом обнаружили