Vědci z Ústavu molekulární genetiky přišli na přelomovou metodu, která usnadňuje změny genů u ptáků. Mohlo by to pomoci při kontrole hospodářsky užitkových charakteristik těchto zvířat.
Červené kuře Rudík je genetický převrat. Objev českých vědců může změnit masný průmysl
Kuřata obsahují gen z mořských korálů, díky kterému svítí (zdroj: ČT24)
Genetické manipulace ve smyslu přidání cizorodého genu do genetické výbavy nebo naopak odstranění genu jsou dnes u laboratorních zvířat poměrně běžnými metodami. Pomáhají studovat funkce jednotlivých genů nebo zajistit produkci nějaké zajímavé či prakticky potřebné bílkoviny v živém organismu. V případě hospodářských zvířat tyto metody umožňují měnit vlastnosti zvířat obrovskou rychlostí, které se klasické šlechtění zvířat nemůže vyrovnat.
U savců je to vlastně snadné – využívají se embryonální kmenové buňky izolované z raných zárodků. Ty se dají pěstovat a do nich pak lze zavádět příslušné změny v DNA. U laboratorních myšek je tento postup zcela rutinní a už před 10 lety byla za to udělena Nobelova cena za fyziologii a medicínu. Mnohem složitější je situace u ptáků, kde jsou rané zárodky téměř nedostupné. Proč? Čerstvě snesené vejce totiž už obsahuje embryo o několika desítkách tisíc buněk.
Co změní primordiální buňky? Všechno
Proto se zájem soustředil na tzv. primordiální germinální buňky (PGC), což jsou ranní předchůdci vývojové řady spermií nebo vajíček. Tyto buňky se vyskytují ve velmi malém množství v krvi ptačích embryí ještě několik dní po snesení vejce. Odtud je lze izolovat a pracovat s nimi podobně jako s embryonálními kmenovými buňkami u savců. Problém je ale s jejich návratem do ptačího zárodku: mohou být sice zavedeny zpět do krevního oběhu, je to však technicky obtížné. Navíc se tyto geneticky upravené buňky dostávají do konkurence s vlastními buňkami příjemce. Ve výsledku je tak mezi dospělými pohlavními buňkami příjemce jen nepatrné zastoupení buněk geneticky modifikovaných a přenos do další generace je vzácný. U drůbeže je to tedy metoda pracovně i finančně náročná natolik, že se téměř nevyužívá a povedla se vlastně jen dvakrát na celém světě. Přitom právě domácí drůbež nabízí obrovskou možnost snadné produkce bílkovin do vaječného bílku, odkud mohou být získávány ve velkém množství.
Zásadního technického pokroku při řešení tohoto problému bylo nyní dosaženo ve spolupráci českých a německých badatelů. Ti transplantovali geneticky modifikované primordiální germinální buňky nikoli do krevního oběhu kuřecích embryí, ale do varlat dospělých kohoutů, kteří byli předem sterilizováni ozářením. Tím odpadla konkurence vlastních spermií. Poněkud překvapivě se ukázalo, že transplantované buňky v prostředí dospělých varlat dokáží projít všemi stádii svého vývoje až k funkčním spermiím, které pak mohou zajistit přenos genetické modifikace na potomstvo.
Kuře jménem Rudík
Kvůli snadné detekci byl do genomu kuřat vnesen červený fluorescenční protein mCherry. Jak známo, první klonovaná ovce nesla jméno Dolly; první červeně fluoreskující kuře bylo pojmenováno Rudík (v anglické verzi Robin podle ptáka červenky).
Do genomu kuřat byl vnesen červený fluorescenční protein mCherry.
Zásadní je účinnost této převratné techniky: kohouti, jimž byly transplantovány geneticky modifikované buňky PGC, mají až 50 % potomků s cizími geny. Díky této práci je tedy šance, že vědecky i prakticky významné genetické modifikace u drůbeže se brzy mohou dostat na úroveň obvyklou u savců. Důsledkem by mohly být mnohem rychlejší úpravy drůbeže pro účely, které lidem vyhovují: lepší odolnost vůči nemocem, kvalitnější maso, rychlejší růst.
Úspěch tohoto výzkumu byl podmíněn těsnou spoluprací tří týmů, z nichž každý dodal nezbytné znalosti a jedinečné metodické zázemí. Pavel Trefil z firmy BIOPHARM a. s. poskytl svoji expertízu při sterilizaci příjemců a transplantaci PGC, Benjamin Schusser z Technische Universität v Mnichově vypracoval metody izolace a kultivace PGC, tým Jiřího Hejnara z Ústavu molekulární genetiky AV ČR prováděl genetické modifikace a molekulární analýzy a celý projekt koordinoval. Finančně byl výzkum zajištěn Grantovou agenturou ČR a Národním programem udržitelnosti NPU I.