Korzystając z edycji genomu, firma genetyczna PIC wyhodowała świnie odporne na wirusa PRRS. Naukowiec, lekarz weterynarii i kierownik projektów technicznych w PIC dr. Lucina Galina Pantoja zdradza na czym polega to odkrycie i kiedy zostanie wprowadzone w życie.
PRRS jest jedną z najważniejszych ekonomicznie chorób w hodowli trzody chlewnej. Dlaczego wirus PRRS jest tak trudny do opanowania?
dr. Lucina Galina Pantoja: Wirus PRRS jest niezwykle wszechstronny i podlega ciągłym zmianom. 30 lat nauki nie doprowadziło jeszcze do ostatecznego rozwiązania problemów z nim związanych. Dla porównania: cirkowirus świń 2 (PCV2) pojawił się w stadach świń znacznie później, a od lat istnieją skuteczne szczepionki przeciwko niemu.
PIC wyhodowało świnie odporne na wirusa PRRS. Jak do tego doszło?
dr. Lucina Galina Pantoja: Podstawą naszych badań i rozwoju było odkrycie z 2010 roku. W tym roku naukowcy odkryli, w jaki sposób wirusy PRRS zakażają i rozmnażają się. Mówiąc prościej, wirus wykorzystuje receptor zwany CD163, który jest obecny w monocytach, makrofagach i fagocytach białych krwinek.
Jak to dokładnie działa?
dr. Lucina Galina Pantoja: W normalnych warunkach monocyty i makrofagi mają za zadanie wychwytywać wirusy, zamykać je w wakuoli (rodzaj jamy) i niszczyć. Proces ten nazywany jest fagocytozą, czyli "zjadaniem" wirusów.
Kiedy wirus PRRS napotyka monocyty lub makrofagi, przyłącza się do receptora CD163, a dokładniej do jego piątej domeny. Blokuje to fagocytozę. Ale to nie wszystko: jednocześnie umieszcza swój własny genetyczny materiał RNA w komórkach monocytów lub makrofagów i w ten sposób może się namnażać.
Jak wykorzystano tę wiedzę?
dr. Lucina Galina Pantoja: Naukowcom ze Szkocji udało się usunąć tzw. siódmy "ekson", który odpowiada za powstawanie piątej domeny receptora CD163. Oznacza to, że wirus PRRS nie może już sie zagnieżdżać i namnażać – świnia jest na niego odporna.
Więc zmieniony został materiał genetyczny poprzez edycję genomu. Czy oporność jest dziedziczna?
dr. Lucina Galina Pantoja: Tak, eliminacja piątej domeny CD163 jest dziedziczna, ale recesywna. Aby uzyskać oporność, świnie muszą być homozygotyczne pod względem odpowiedniego genu. Oznacza to, że nie może być siódmego "eksonu" ani w genomie matki, ani ojca.
Przy okazji: u zwierząt, które odziedziczyły zmianę w genomie, receptor CD163 jest krótszą wersją niezmienionego receptora. Różnica polega na zmianie pojedynczego aminokwasu.
Czy zmiana ma negatywne skutki, np. wpływa na wyniki produkcyjne lub zachowanie świń?
dr. Lucina Galina Pantoja: Według naszych wewnętrznych badań świnie bez domeny 5 CD163 zachowują się jak świnie konwencjonalne pod względem produkcji, reprodukcji i jakości mięsa. Porównano 20 cech, m.in. masę urodzeniową, masę przy 140 dniu życia, masę tuszy, śmiertelność oraz parametry zdrowotne w momencie uboju.
Porównano także płodność, w tym całkowitą liczbę urodzonych prosiąt, żywo urodzonych, martwo urodzonych itp. Dodatkowo przeanalizowaliśmy ponad 97 cech jakości i składu mięsa. Wyniki nie wykazały istotnych statystycznie różnic pomiędzy obiema grupami. Podsumowując, świnie zmodyfikowane genetycznie odporne na PRRS i świnie konwencjonalne są bardzo podobne – z tą różnicą, że świnie zmodyfikowane genetycznie są odporne na PRRS.
Czy spożywanie wieprzowiny pochodzącej od odpornych świń wiąże się z ryzykiem dla zdrowia ludzkiego?
dr. Lucina Galina Pantoja: Właśnie tę kwestię bada amerykańska Agencja ds. Żywności i Leków (FDA) w ramach obecnego procesu zatwierdzania. Przedłożyliśmy badania dotyczące składu tkanki jadalnej. Ważne jest również, aby wiedzieć, że wieprzowina nie pochodzi od świń poddanych bezpośredniej edycji, ale raczej od potomków świń poddanych edycji genomu; edytowane zwierzęta mają kilka pokoleń. Dodatkowo należy zauważyć, że świń poddanych edycji genów nie definiuje się jako organizmów genetycznie zmodyfikowanych (GMO), ponieważ nie wprowadzono do nich żadnego obcego materiału genomowego.
Istnieją różne warianty wirusów PRRS. Jak skuteczna jest odporność?
dr. Lucina Galina Pantoja: Obecnie istnieją dwa typy wirusów PRRS (typ 1 i 2), a nowe klasyfikacje dodatkowo dzielą wirusa na różne linie (L1-L9) i podlinie. Zbadaliśmy oporność, poddając świnie działaniu typów 1 i 2 oraz wielu linii.
Nasze dotychczasowe badania obejmowały reprezentatywne izolaty z ponad 90% dominujących i obecnych linii i podlinii PRRS zdiagnozowanych w Stanach Zjednoczonych. Najstarszy izolat pochodzi od świń w 1997 r., najmłodsze izolaty pochodzą z 2022 r. U świń homozygotycznych opornych nie udało nam się wykryć materiału genomowego wirusa PRRS za pomocą testu PCR ani testu przeciwciał ELISA do 21 dni od wykrycia odpowiedzi immunologicznej przeciwko zakażeniu. Te zwierzęta są odporne. Dla kontrastu, byliśmy w stanie wykryć materiał wirusowy PRRS i odpowiedź immunologiczną u świń, które mają tylko jedną wersję edytowanego genu lub nie mają jej wcale – zwierzęta te są podatne.
Czy odporność działa również w przypadku nowych typów wirusów, które powstają w wyniku mutacji lub rekombinacji?
dr. Lucina Galina Pantoja: Wiadomo, że podobnie jak inne wirusy, również wirusy PRRS ulegają ciągłym zmianom. Dlatego musimy zachować czujność i uważnie monitorować odporność w miarę upływu czasu. Obecnie wiemy, że odporność była skuteczna wobec różnych izolatów, które ewoluowały przez 25 lat.
Ile czasu zajmuje przekształcenie stada loch z konwencjonalnych na odporne na PRRS?
dr. Lucina Galina Pantoja: Gdybyś dzisiaj zaczął zaopatrywać fermę macior wyłącznie w nasienie homozygotycznych knurów odpornych i w tempie standardowego remontu stada, teoretycznie miałbyś w stadzie 25% odpornych świń do końca trzeciego roku i 70% opornych świń na koniec z siódmego roku. Ten harmonogram można przyspieszyć nie tylko poprzez wykorzystanie nasienia knurów odpornych, ale także poprzez inseminację macior noszących co najmniej jedną wersję korzystnego genu.
Kiedy można spodziewać się zgody FDA na sprzedaż świń odpornych na PRRS w USA?
dr. Lucina Galina Pantoja: Decyzji FDA spodziewamy się w 2025 r. Staramy się także o uzyskanie zgód regulacyjnych i uchwał rządowych w kilku innych krajach, m.in. Kanadzie, Chinach, Japonii i Meksyku. Pod koniec 2023 r. Kolumbia jako pierwszy kraj na świecie zezwoliła na wprowadzanie na rynek świń ze zmienionym genomem. Brazylia zdecydowała się również zaklasyfikować nasze świnie jako "normalne" świnie, a nie organizmy zmodyfikowane genetycznie.
Jednak nawet po uzyskaniu zgody FDA wprowadzenie i sprzedaż świń odpornych na PRRS zależy od wielu innych czynników, takich jak zatwierdzenie na ważnych rynkach eksportowych.
To brzmi jak przyszła przewaga konkurencyjna.
dr. Lucina Galina Pantoja: Absolutnie. Świnia odporna na PRRS jest zdecydowanie wyjątkowym atutem PIC. Nie ma żadnych dowodów, opublikowanych ani innych, na to, że taka świnia istnieje poza naszą pracą nad edycją genów.
Jakie jest stanowisko UE w sprawie opornych świń?
dr. Lucina Galina Pantoja: Europejskie przepisy dotyczące edycji genomu roślin i zwierząt szybko ewoluują. W marcu 2023 r. Wielka Brytania przyjęła ustawę o technologii genetycznej (hodowla precyzyjna) dla roślin i zwierząt, zezwalającą na stosowanie technologii edycji genów. W tym samym roku Komisja Europejska uznała potencjał nowych technik genomicznych, takich jak edycja genów, w celu poprawy wzrostu roślin i przyczynienia się do zrównoważonych systemów żywnościowych. Wyzwania klimatyczne i zmniejszone plony spowodowane nieurodzajami uwydatniły, że globalne systemy żywnościowe są podatne na zagrożenia i wymagają większej odporności.
Oczekuje się, że Europejski Urząd ds. Bezpieczeństwa Żywności (EFSA) przedstawi opinię naukową na temat nowych technik genomicznych u zwierząt w 2025 r., co będzie stanowić ważny krok w kierunku ujednolicenia przepisów dotyczących roślin i zwierząt. Firmy hodowlane, w tym PIC, aktywnie angażują się w dalszy rozwój nowych przepisów europejskich.
Czy edycja genomu jest również rozwiązaniem przeciwko innym wirusom?
dr. Lucina Galina Pantoja: Biorąc pod uwagę rosnące zapotrzebowanie na białko zwierzęce, edycja genomu zwierząt hodowlanych może być rozwiązaniem zwiększającym zdrowie i produktywność. Badania nad nowymi technologiami są ważne w zwalczaniu chorób zakaźnych, zwłaszcza gdy obecne środki są ograniczone. W literaturze naukowej można znaleźć kilka przykładów edycji genów w hodowli zwierząt, w tym bydła bezrogiego, bydła o gładkiej sierści, które jest bardziej tolerancyjne na ciepło, kurcząt bardziej odpornych na grypę itp.
A u ludzi?
dr. Lucina Galina Pantoja: Korzyści są równie duże u ludzi. Według WHO edycja genomu ma ogromny potencjał w leczeniu i zapobieganiu chorobom ludzkim, w tym HIV, anemii sierpowatokrwinkowej i szeregowi nowotworów. Obecnie opracowywanych jest ponad 3500 terapii genowych dla medycyny ludzkiej, z czego połowa na raka.
Źródło: SUS, pierwsza wersja wywiadu ukazała się w holenderskim czasopiśmie Boerderij.
