Amikor a COVID-19-járvány világszintűvé vált, a legáltalánosabb közegészségügyi intézkedés az volt, hogy otthonmaradásra biztatták a lakosságot, abban reménykedve, hogy ez elég lesz a járvány lelassításához, és esetleges kifullasztásához. Pedig más fajok betegségei kapcsán jól látszik, hogy a levegőben is terjedő fertőzések (amilyennek végső soron a SARS-CoV-2 is bizonyult), nagyon-nagyon nehezen kontrollálhatók.
Jó példa erre a sertés reprodukciós zavarokkal és légzőszervi tünetekkel járó szindróma (PRRS) nevű vírusfertőzés, amely 34 éve keseríti meg a sertéstenyésztők életét. A kék fül betegségnek is nevezett kór először az 1980-as években bukkant fel. Amellett, hogy légzőszervi tüneteket okoz, a megfertőződött nőstények hajlamosak elvetélni vagy halott, összeaszott magzatokat világra hozni. Bill Christianson, a tennessee-i Pig Improvement Company járványkutató és állatorvos vezetője régóta részese a betegség elleni küzdelemnek, amely elmondása szerint sokkal súlyosabb a sertések körében, mint az emberiség körében a COVID-19.
A Pig Improvement Company sok más tenyésztőhöz hasonlóan évtizedek óta hasonló óvintézkedéseket alkalmaz telephelyein, mint amelyek tavasz óta a mindennapok részévé váltak számunkra is. Az állatok megközelítése előtt mindenkinél lázat mérnek, illetve le kell zuhanyozni és át is kell öltözni. A dolgozók által behozott ételdobozokat UV-fénnyel, a felszerelést fertőtlenítőszerekkel sterilizálják. És arra a kérdésre is választ kell adnia minden belépőnek, hogy milyen sertésekkel érintkezett legutóbb. Járt-e például a munkaidőn kívül olyan helyen, ahol voltak malacok? Ha a válasz igen, akkor két hétig nem léphet be a telepre.
Az óvintézkedések ellenére a vírus időről időre bejut az állományba, és ha bekerült, gyorsan elterjed. A járvány kezelésének leghatékonyabb módja az állatok leölése, ami rosszabb években akár 600 millió dolláros veszteséget is okozhat az amerikai tenyésztőknek.
Egyetlen génnel kevesebb
Christianson cége, amely a brit állatgenetikai vállalat, a Genus alá tartozik, azonban egy új módszeren dolgozik a vírus kezelésére. Az állatok környezettől való hermetikus elzárása helyett magukat a sertéseket próbálják megváltoztatni. Kísérleti létesítményükben a CRISPR génszerkesztési eljárással módosítják a sertések petesejtjeit, hogy aztán mesterséges megtermékenyítéssel a PRRS-sel szemben immunis állatokat hozzanak létre.
Az így született malacokból ugyanis hiányzik az a molekuláris receptor, amelyhez a vírusrészecske hozzákapcsolódik. Ez a PRRS esetében a fehérvérsejtek CD163-receptora.
Ennek génjét a génszerkesztett malacok csak részlegesen tartalmazzák, mivel a CRIPSR során a kutatók lecsíptek belőle egy darabot. A cég egyelőre még nem publikált kutatásai alapján a módszer teljesen működőképes: a malacokat aktívan sem lehet megfertőzni a PRRS vírusával. A megoldás ráadásul eddig mindenfajta sertés és mindenfajta vírustörzs esetében hatásosnak tűnik.
Hasonló génszerkesztést már embereken is kipróbáltak: 2018-ban Kínában egy elég botrányos kísérlet során a HIV receptorát igyekeztek eltávolítani a kutatók egy ikerpárból. A módszer azonban még nem állt készen az emberi alkalmazásra, és beavatkozás nyomán más helyeken is sérült a genom, aminek egyelőre nem tudni, milyen következményei lesznek.
A sertések esetében azonban a sikeres génszerkesztéshez minden adott, és az előnyök óriásiak lehetnek. A Genus azt reméli, hogy 5 éven belül megkezdheti génmódosított sertéseinek árusítását az Egyesült Államokban és Kínában is. A kísérleti telepeken pedig máris sok száz génszerkesztett állat, és ezek több ezer leszármazottja él. A PRRS-nek ellenálló állatok léte pedig mind a sertések, mind a tenyésztők életét nagyban megkönnyítheti.
Mellélövések
A Genus szakértői évek óta használnak DNS-szekvenálást arra, hogy a tenyésztés során kiválogassák a legegészségesebb, leggyorsabban gyarapodó és leginkább szaporodóképes egyedeket, amelyeket aztán hasonlóan ideális más állatokkal párosítanak össze. Az aktív génszerkesztésbe 2015-ben vágtak bele, Jennifer Doudna, 2020 egyik Nobel-díjasának cége, a Caribou Biosciences technológiájának használatával.
Mivel a Genusnál senkinek sem volt tapasztalata a génszerkesztéssel, erre külön szakértőket vettek fel, akik többsége eredetileg növénygenetikusként dolgozott. A cég tudományos vezetője, Elena Rice például 18 évig a Monsanto részére hozott létre különféle génmódosított kukoricafajtákat.
Az embrionális génszerkesztés a gyakorlatban úgy működik, hogy a nőstényekből altatás során eltávolítják a petesejteket, majd ezeket a laborban megtermékenyítik és CRISPR-technikával génszerkesztik. Két nappal a génmódosítás után aztán beültetik őket azokban a nőstényekbe, amelyek aztán kihordják a magzatokat.
Az ősi bakteriális védekező mechanizmuson alapuló CRISPR igazi forradalmat hozott a génszerkesztésbe, hiszen általa precízen, előre megadott helyeken módosítható a genom.
A gyakorlatban azonban az eljárás nem mindig ennyire kiszámítható: a célhely nem várt módokon módosulhat, és előfordulhat az is, hogy a CRISPR nem csak a megcélzott részen okoz változásokat.
A növények esetében ez nem nagy probléma, mert egyetlen sikeresen, precízen módosított magból viszonylag könnyen és gyorsan sokmillió azonos géntartalmú magot lehet előállítani. A malacoknál viszont azonos génmódosításokat kell végrehajtani sok-sok állaton ahhoz, hogy a tenyésztéshez kielégítő méretű populáció jöjjön létre.
A sertéssejteken való kísérletezés közben a kutatók többfajta módosítást is kipróbáltak a CD163 génje kapcsán, hogy kiszámítható megoldást találjanak. Azonban még a legmegbízhatóbb módszerrel is csak a világra jövő malacok 20–30 százalékában sikerült inaktiválni a gént. Őket aztán tovább lehet tenyészteni, a többieket viszont fiatalon elpusztítják. A kutatók folyamatosan dolgoznak azon, hogy a módszer kiszámíthatóbb és hatásosabb legyen.
A PRRS kapcsán azonban a metódus már jelenlegi állapotában is eredményes lehet, hiszen ha megvan az alappopuláció, abból folyamatosan egyre több immunis utódot lehet kinyerni, akik aztán maguk is immunis utódokat hoznak világra. Így lassan le lehet majd váltani a betegségre érzékeny állományt, míg végül a világ minden sertése a génmódosított állományból kerül ki.
Sertéspestis és influenza
A Genus kutatói és mások is úgy gondolják, hogy a PRRS mellett a módszer más vírusokkal szemben is hatásos lehet. A következő valószínű célpont a 2018 óta Kínában tomboló, és egyre több helyre lejutó afrikai sertéspestis lehet, amely miatt az ország sertésállományának felét le kellett ölni. Aztán jöhetnek más betegségek is, ami azért is fontos, mert a betegségeknek ellenálló sertések révén az is megakadályozható, hogy a vírusok átkerüljenek az állatokról az emberre.
Bár a COVID-19 esetében nem valószínű, hogy sertések voltak a közvetítők a denevérek és az ember között, a tenyésztőtelepek gyakori forrásai a járványos influenzavírusoknak. Sőt: a járványkutatók régóta úgy vélik, hogy a következő nagy világjárvány okozója egy sertéstelepről fog útjára indulni.
A sertések a sertésinfluenza mellett a vírus madarak és emberek közt terjedő változatait is képesek elkapni és továbbadni, ezek génállománya ráadásul keveredhet is a testükben, ahol így új, veszélyesebb törzsek jöhetnek létre.
Ez történt a H1N1 esetében is, amely madár-, sertés- és emberi influenzavírus darabokat is tartalmaz. De vélhetően a spanyolnátha-járványt okozó vírus is sertésekről került át az emberre.
A Genus a tavalyi évben már meg is kezdte az influenzaálló sertésekkel kapcsolatos kutatásokat. Ebben többek közt Jürgen Richt kansasi kutató segíti őket, aki abban ugyan bizonytalan, hogy lehetséges teljesen ellenállóvá tenni az állatokat a gyorsan változó vírussal szemben, de a fertőzések lassítására a módszerrel szerinte minden esély megvan. Ezzel pedig egy következő világjárvány esélye is szignifikánsan csökkenne, hiszen ha kevesebb a replikáció, kevesebb a mutáció is, és így kevésbé van esély az emberre veszélyes törzsek kialakulására.
Mivel az influenzavírus egy, a testben általánosan elterjedt receptorhoz kapcsolódik (ahogy a SARS-CoV-2 is), ezt nem lehet teljesen kiiktatni a szervezetből. Így az influenza esetében ehelyett a proteázokat kódoló génekre koncentrálnak a kutatók, amelyek szintén segítenek a vírus sejtbe való bejutásában. Mivel a különböző törzseket különböző proteázok segítik, ezek közül több génjét is ki kell iktatni.
Jelenleg nagy kérdés, hogy hány gént lehet működésképtelenné tenni, mielőtt sertések ennek kárát szenvednék.
Az sem teljesen világos egyelőre, hogy a PRRS-nek ellenálló sertések, amelyek esetében csak egyetlen receptort távolítottak el, valóban teljesen egészségesek-e. Egyelőre minden ennek kiderítésére irányuló vizsgálat azt mutatja, hogy igen, de lehetnek olyan változások, amelyekre csak hosszabb idő után derül fény.
Richt egy évtizeddel ezelőtt részese volt egy kutatásnak, amely során a kergemarhakórnak ellenálló marhákat próbáltak létrehozni génmódosítással. Ehhez egyetlen gént iktattak ki, és rögtön látszott, hogy a változásnak átfogó következményei vannak. Az állatok furán, koordinálatlanul mozogtak, és gondozóik szerint kifejezetten butáknak tűntek nem génmódosított társaikhoz képest, így a mozgásukon kívül a változás intelligenciájukat is érinthette. A teljes hátteret sosem sikerült felderíteni, mivel a kísérletet leállították, miután nyilvánvalóvá vált, hogy génszerkesztés gondokat okoz a központi idegrendszerben.
***
Amennyiben viszont a PRRS kapcsán beigazolódik a siker, és esetleg más vírus ellen is sikerül ellenállóvá tenni a sertéseket, érdekes idők jöhetnek. És nemcsak a malacok szempontjából, hanem emberi oldalról is, hiszen a sertések sok szempontból nagyon hasonlítanak ránk. Ez az emberi génszerkesztés elterjedését is közelebb hozná, és ahogy a sertések példáján láthattuk, akár egyfajta belső vakcinációt is lehetségessé tehetne a fertőző betegségekkel szemben.
A sertések példáján ugyanakkor az is látszik, hogy ezt mennyire nehéz feladat kivitelezni: hiába valóságos csodaeszköz a CRISPR, gyakran nem egészen úgy viselkedik, ahogy a kutatók szeretnék. És azt sem tudjuk, hogy egy adott fehérje kiiktatása a szervezetből milyen nem várt következményekkel járhat. Mielőtt tehát ez ténylegesen megvalósulna (biztonságos keretek között), még nagyon sok munkára lesz szükség. A koncepció ugyanakkor nagyon is működőképes, és egyáltalán nem lehetetlen, hogy emberi szervezeteken is működjön, állítja Rice.
Elvégre húsz évvel ezelőtt mindez a sertések esetében is puszta fantáziálásnak tűnt – mostanra viszont valósággá vált.
