Стаття від : 1 березня 2024 року
Переклад зроблено фахівцями Державної установи “Методично-технологічний центр з аквакультури”
(Фото: The Center for Aquaculture Technologies)
Історичний контекст та потреба в інноваціях в аквакультурі
Хоча існують історичні записи про аквакультуру в Китаї та Єгипті тисячолітньої давнини, одомашнення риби має набагато коротшу історію, ніж наземних видів, що вирощуються на землі. Незважаючи на пізніший початок, аквакультура досягла значного прогресу, особливо в селекційному відтворенні, що відповідає досягненням у наземному тваринництві. Цей прогрес є результатом інвестицій у селекційні стратегії та використання технологій для збору та аналізу даних. Сьогоднішні селекційні програми спрямовані на покращення кількох ознак одночасно, в різних умовах, з використанням передових статистичних моделей і ДНК-маркерів для визначення найкращих тварин для відтворення.
Оскільки сектор аквакультури продовжує розвиватися, він все більше покладається на ці передові моделі та маркери для вдосконалення таких ознак, як темп росту та ефективність використання кормів. Проте галузь стикається з притаманними їй генетичними обмеженнями. Такі проблеми, як час між поколіннями, успадковуваність бажаних ознак, інтенсивність селекційних процесів та фінансові наслідки оцінки ознак у великих масштабах, підкреслюють нагальну потребу в інноваційних підходах. Ці технологічні прориви мають вирішальне значення не лише для розвитку галузі, але й для задоволення зростаючої глобальної потреби у сталому та поживному джерелі продовольства.
(Фото: The Center for Aquaculture Technologies)
Вступ до редагування геному (GE) та його потенціал
Початок 2000-х років ознаменувався значною віхою в генетиці з розвитком редагування геному ( GE) – методу, що дозволяє вченим точно змінювати послідовності ДНК в організмах. Ця інновація з’явилася на тлі революції в геноміці, значно покращивши наше розуміння взаємозв’язку між генами, їх експресією та ознаками, важливими для селекційних програм. Здатність GE точно реплікувати природні генетичні зміни має потенціал для значного впливу не лише на медичні та біологічні дослідження, але й на сільське господарство та аквакультуру. Вона обіцяє посилити ріст, підвищити опірність хворобам, покращити витривалість до навколишнього середовища та вирішити питання фундаментальних репродуктивних ознак, що робить GE критично важливим інструментом для майбутнього аквакультури.
Іноді GE плутають з трансгенними технологіями (ГМО), методом перенесення генів між видами – процесом, який, як правило, не відбувається в природі. Це призвело до суворого регулювання в багатьох країнах. Однак той факт, що генетичні варіації, створені за допомогою GE, можуть відбуватися природним шляхом, почав змінювати ставлення до цієї технології, що призвело до дерегуляції її використання в селекційних цілях у деяких регіонах. Наприклад, Японія зараз виробляє генетично змінену (GE ) рибу в обмеженій кількості в рамках систем рециркуляційної аквакультури (RAS), щоб запобігти її змішуванню з дикими популяціями. Бразилія зняла обмеження на GE для розведення тилапії, а Австралія нещодавно оголосила про плани дерегулювання GE як інструменту розведення. Очікується, що ця тенденція до більш м’якого регулювання сприятиме впровадженню та інноваціям в галузі GE, просуваючи більш сталі практики в аквакультурі.
Вигоди від використання GE у комерційній аквакультурі
Комерційний сектор аквакультури виявив інтерес до GE, визнаючи його потенціал для значного покращення різних аспектів рибництва. Ця технологія здатна суттєво покращити продуктивність риби, особливо в тих галузях, де взаємозв’язок між геномними варіаціями та ознаками добре вивчений. У всьому світі академічні та комерційні дослідницькі групи вивчають, як модифікації ключових генів можуть покращити такі ознаки, як швидкість росту, ефективність використання корму, вихід філе, опірність хворобам, забарвлення та загальний склад риби. Впровадження GE для модифікації генів, пов’язаних з цими ознаками, може призвести до прогресу, на досягнення якого традиційними методами селекції можуть піти десятиліття. Серед цих потенційних покращень, можливо, найбільш трансформаційною буде здатність GE керувати стерильністю у виробництві аквакультури.
Фото: The Center for Aquaculture Technologies)
Контроль репродуктивної функції є критично важливим питанням у рибництві, особливо через близькість аквакультурних підприємств до популяцій диких риб. Ризик того, що вирощена на фермах, генно-редагована риба втечею і потенційним схрещуванням з аборигенними видами або витісненням їх з ринку є обґрунтованим екологічним занепокоєнням… Використання GE для індукції стерильності у вирощуваної риби вирішує цю проблему, пропонуючи шлях до більш сталих практик аквакультури. Таке стратегічне використання GE не тільки підвищує ефективність виробництва, але й узгоджується з більш широкими цілями збереження навколишнього середовища, що є важливим кроком вперед у відповідальному розширенні аквакультури..
Крім того, стерильні риби зазвичай мають перевагу в показниках продуктивності, оскільки енергетичні ресурси не спрямовуються на відтворення, а натомість спрямовуються на зростання. Це призводить до покращення росту, кращої ефективності корму та вищої якості філе. Хоча інші методи, такі як триплоїдія, використовувалися для індукції стерильності, вони часто не є ефективними на 100% і можуть негативно вплинути на добробут риб. Редагування геному (GE), з іншого боку, пропонує більш надійне рішення, здатне виробляти 100% стерильну рибу, підвищуючи як добробут тварин, операційну ефективність, так і дбайливе ставлення до охорони навколишнього середовища..
Еволюція господарювання тісно пов’язана з впровадженням нових технологій. Фермерське співтовариство шукає нові технології, щоб адаптувати рибу до середовища ферми, щоб покращити продуктивність і добробут в економічно доцільний спосіб. Ці покращення мають вирішальне значення не лише для економічної життєздатності рибного господарства, але й для покращення загального здоров’я та міцності популяцій вирощуваної риби, що робить їх більш опірними до екологічних стресів. Застосування редагування генома (GE) для покращення характеристик продуктивності у рибництві має проводитись разом із використанням GE для індукції стерильності. Ця стратегія запобігає схрещуванню аквакультурної риби з дикими популяціями або створенню інвазивних видів, а також захищає права інтелектуальної власності.
Концепція була реалізована за допомогою таких ініціатив, як платформа Sterility+™, розроблена Центром технологій аквакультури (CAT), яка вже досягла успіху з редагуванням п’яти видів риб у 2023 році. Ця платформа дозволяє цілеспрямовано модифікувати ДНК з метою покращити продуктивність, одночасно впроваджуючи стерильність у популяції риб. Ця технологія адаптована до унікальної репродуктивної біології кожного виду та вимог до системи рибництва, зосереджена на редагуванні генів, спільних для різних видів, для досягнення бажаних результатів. Використання Sterility+™ демонструє потенціал GE сприяти більш відповідальним практикам аквакультури шляхом зменшення впливу галузі на навколишнє середовище. Такі розробки в GE є ключовими для просування більш ефективних методів у секторі.
Майбутні напрями
Застосування редагування геному (GE) в аквакультурі вказує на напрям, який збалансовує поліпшення ознак з екологічними міркуваннями. Хоча початкові комерційні редагування, ймовірно, стосуватимуться генів із відомим впливом на стерильність і продуктивність, дослідження та розробки в геноміці виявлять гени, які впливають на інші ознаки, включаючи добробут і здоров’я. Співпраця між дослідницькими організаціями, такими як Центр технологій аквакультури (CAT), і рибоводами є важливою. Така співпраця гарантує, що еволюція методів GE відповідає цілям індустрії аквакультури щодо сталого та відповідального зростання, ретельно збалансовуючи економіку з редагуванням геному.
Посилання на оригінал цієї статті : GENOME EDITING – THE NEXT FRONTIER IN AQUACULTURE
