O reprodukčních biotechnologiích a postupech asistované reprodukce, ať už na poli zemědělského výzkumu nebo humánní medicíny, bylo napsáno mnoho. Postupy, jako in vitro oplození, transvaginální aspirace oocytů (OPU – ovum pick-up), klonování metodou přenosu jader somatických buněk, transgeneze nebo genomická selekce, jsou vesměs zvládnuté, ale ne vždy našly uplatnění v rutinním používání. Mezi ty šťastnější patří např. použití sexovaného spermatu, méně se ve šlechtění skotu uchytilo in vitro oplození. Mezi nevyužívané v šuplíku šlechtitelů hospodářských zvířat skončilo OPU stejně jako klonování. S některými modernímu postupy, jako je např. genomika, se však vyplatí šuplík otevřít a některé metody oprášit.

Mezi padlými anděly biotechnologických postupů najdeme bezesporu klonování. Tato metoda ve své surové podobě nebyla nikdy příliš lukrativní, protože dávala vzniknout potomkům se stejnou genetickou výbavou jako rodič. Mantrou šlechtitelů je však genetický pokrok, tedy geneticky lepší potomstvo oproti rodičům, navíc s co možná nejkratším generačním intervalem – tedy dobou mezi produkcí pohlavních buněk rodiče a jeho potomků. Z principu tak klonování zapadlo a uchytilo se jen výjimečně. Takovými výjimkami byly např. geneticky hodnotní býci se zdravotními problémy, kteří inseminační stanici znemožňovali produkovat dostatečný počet inseminačních dávek. Takovému klonu - náhradníkovi ale patřičně ujel vlak, protože celá populace byla s odstupem času lepší a časová prodleva nutná pro klonování a dosažení pohlavní dospělosti nástupce nepůsobila příliš výhodně.

Zvětšit obrázek

Vědecký tým biotechnologické společnosti TransOva Genetics L.C., v čele s P. Kasinathanem, elegantně skloubili běžně užívané in vitro oplození, embryotransfer a genomiku s méně využívanou metodou OPU a klonování. Jejich postup začíná právě v momentě získávání oocytů metodou OPU a jejich in vitro oplozením. Pro tento účel si vybrali špičkové plemenice mléčného plemene jersey, stejně jako vynikajícího býka tohoto plemene. Jakmile v laboratoři provedli in vitro oplození a vytvořili po 7-denní kultivaci embrya, přenesli jej po 3 až 6 embryích do připravených a hormonálně ošetřených příjemkyň. Po třech týdnech tato embrya, již patřičně vyvinutá s částečně diferencovanými tkáněmi, z děloh příjemkyň vypláchli. Z těchto embryí, opět v laboratoři, izolovali embryonální fibroblasty. Tyto buňky se už dříve osvědčily pro klonování – mají dobrou schopnost se množit, lze z nich vytvořit buněčnou linii a efektivita klonování metodou přenosu jader je s těmito buňkami poměrně vysoká. Ještě před klonováním tedy členové týmu vytvořili stabilní buněčnou linii těchto fibroblastů a podrobili jej neúprosné genomické analýze. Až tato „zkouška ohněm“ ukázala, která buněčná linie, resp. které embryo, je nejlepší. Jak je z postupu patrné, původní embryo vzalo za své a stalo se rodičem, který nikdy nepřišel na svět.

Mezitím, co se část vědeckého týmu zaobírala přípravou vhodné linie fibroblastů pro klonování, jiní připravili oocyty pro enukleaci - odstranění genetického materiálu z oocytu, a následné klonování přenosem jádra fibroblastu do tohoto oocytu. Enukleované oocyty nebyly pro šlechtitele zajímavé svou genetickou výbavou a tak si je obstarali tím nejjednodušším způsobem, tedy z jatečně poražených krav. V tomto momentě dostal slovo biotechnologický „majstrštyk“ - klonování metodou přenosu jader. Špičkovou genetickou výbavu přineslo jádro právě genomicky otestovaného fibroblastu a enukleovaný oocyt sloužil „pouze“ jako pytlík cytoplazmy. Nutno podotknout, že cytoplazma oocytu tu sehrává nezastupitelnou biologickou funkci; dokáže totiž přeprogramovat již diferencovaný genom fibroblastu tak, aby dal vzniknout totipotentní buňce – zygotě.

Zvětšit obrázek

Tým Trans Ova Genetics. 
Firma má pobočky v Marylendu, Texasu, Missouri, Oklahomě, Iova, Illinois. 
Momentálně přibírá další pracovníky, Neobsazených je 20 míst.

V tuto chvíli již hovoříme o zygotě, z které vznikne naše vytoužené dítě, tele se špičkovou genetickou výbavou. Tele - klon, které přeskočilo celou jednu generaci a jehož předloha vůbec nespatřila světlo světa. Zygotou ovšem celá anabáze nekončí a tak je potřeba i této poskytnout ty nejlepší podmínky in vitro a po 7 dnech přenést do těla příjemkyně. Vězme ale, že tele s takovým původem bude absolutní hvězdou mezi svými vrstevníky, právě pro generační skok, resp. extrémně zkrácený generační interval, a důslednou genomickou selekci rodičů a předlohy tohoto klonu.

News

Celý postup nabízí velmi rychlý genetický pokrok ve výrazně kratším generačním intervalu. Generační interval v tomto případě dostal 7-měsíční náskok, tj. zkrácení intervalu o téměř třetinu. Vysoký genetický pokrok a krátký generační interval, tyto dvě premisy, které šlechtitelům a chovatelům znějí jako rajská hudba, ještě nikdy neměly tak blízko k natolik fantastickému scénáři. Dlužno dodat, že celý proces je poněkud složitý a tedy náchylný na rezervy různého druhu – efektivita in vitro oplození, úspěšnost kultivace fibroblastů, enukleace a klonování. Také úspěšnost embryonálního vývoje po přenosu jader do enukleovaných oocytů hraje klíčovou roli a je silně závislá na zkušenostech a schopnostech biotechnologů. Stejně tak si musíme přiznat jistou finanční náročnost na instrumentální vybavení a zavedení laboratoře, nehledě na náklady na vysoce kvalifikovanou pracovní sílu. Argumentem pro zavedení do praxe budiž ekonomický benefit v podobě genetického pokroku na úrovni stáda a výrazně lepší užitkovosti. Tým P. Kasinathana odhaduje přínos v dramatickém snížení nákladů na šlechtění stáda až o 40 %! Nehledě přitom na další perspektivy, které nám Kasinathanův postup nabízí: použití sexovaného spermatu a produkce potomků o známém pohlaví, izolace pohlavních buněk z pohlavně nedospělých zvířat a získávání potomků od velmi mladých rodičů, to vše pod taktovkou genomické selekce. V konečném důsledku mohou tyto postupy akcelerovaného šlechtění nabídnout vyšší a levnější produkci základních potravin, mléka a masa, po kterých poptávka neustále roste. Bez nadsázky lze Kasinathanovu práci označit za překročený Rubikon, za kterým nás čeká ještě mnohé nevídané. 


Zdroj: Kasinathan P, Wei H, Xiang T, Molina JA, Metzger J, Broek D, Kasinathan S, Faber DC, Allan MFAcceleration of genetic gain in cattle by reduction of generation interval. Sci Rep. 2015 Mar 2; 5: 8674. doi: 10.1038/srep08674.