"Entwurfssequenz" des Schweinegenoms könnte Landwirtschaft und Medizin zugute kommen - - Gesundheit - 2020

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Anonim

Die ausführliche Annotation des Schweinegenoms wird die Bemühungen beschleunigen, gesündere und fleischigere Schweine zu züchten, und dazu beitragen, zuverlässigere Modelle für menschliche Krankheiten zu entwickeln

T. J. Tabasco ist so etwas wie eine Schweinegöttin an der University of Illinois in Urbana-Champaign, wo ihr rötlicher, taxidierter Kopf von der Bürowand des Genetikers Lawrence Schook nach unten blickt. Jetzt wurde sie in dieser Woche verewigt Natur - nicht beim Namen, sondern anhand der Buchstaben ihrer DNA.

Wissenschaftler verspeisen. In den letzten Jahrzehnten haben sie langsam Informationen aus dem Schweinegenom geärgert, um gesündere und fleischigere Schweine zu züchten und zu versuchen, glaubwürdigere Modelle menschlicher Krankheiten zu schaffen. Die Entwurfssequenz von T. J. 's Genom (siehe Seite 393) mit dieser detaillierten Anmerkung - einem "Referenzgenom" - beschleunigt den Fortschritt an beiden Fronten und ermöglicht sogar die Entwicklung von Schweinen, um Organe für die Transplantation in menschliche Patienten bereitzustellen. "Insbesondere die Landwirtschaft wird schnell davon profitieren", sagt Alan Archibald vom Roslin Institute in Edinburgh, einem der Hauptautoren der Zeitung. "Die Schweineindustrie hat eine hervorragende Erfolgsgeschichte für die schnelle Einführung neuer Technologien und Erkenntnisse."

T. J., ein Hausschwein von Duroc ( Sus scrofa domesticus ), wurde 2001 in Illinois geboren. Im nächsten Jahr erzeugten Schook und seine Kollegen aus einem kleinen Stück Haut eine Fibroblastzelllinie aus ihrem Ohr und ließen Klone in Auftrag geben, damit sie mit den Tieren an Tieren arbeiten können dasselbe Genom. Eine Gruppe von Klonen wurde am National Swine Resource & Research Center (NSRRC) in Columbia, Missouri, zusammen mit gentechnisch veränderten Schweinen, deren Gene hinzugefügt wurden, um menschliche Krankheiten zu imitieren, geschaffen. “Die Herstellung solcher Schweine ist mit der Kenntnis des Genoms immer einfacher geworden nimmt zu “, sagt der Physiologe Randall Prather, ein Co-Direktor des NSRRC, der von den National Institutes of Health (NIH) finanziert wird.

Das NIH hat das NSRRC 2003 ins Leben gerufen, um die Erforschung von Schweinerkrankungsmodellen zu fördern. Schweine sind teurer zu halten als Nagetiere und vermehren sich langsamer. Aber die Ähnlichkeiten zwischen Anatomie und Physiologie von Schweinen und Menschen können die Nachteile übersteigen. Zum Beispiel haben ihre Augen eine ähnliche Größe, wobei die Fotorezeptoren in der Netzhaut ähnlich verteilt sind. So wurde das Schwein zum ersten Modell für Retinitis pigmentosa, eine Ursache für Erblindung. Vor vier Jahren entwickelten die Forscher ein Schweinemodell für Mukoviszidose, das im Gegensatz zu Mausmodellen Symptome entwickelte, die denen des Menschen ähneln.

Der Genetiker und Tierarzt Eckhard Wolf von der Ludwig-Maximilians-Universität in München hat die Ähnlichkeit zwischen Magen-Darm-Organismus und Metabolismus von Mensch und Schwein ausgenutzt. Wie wir werden Schweine fast alles essen und dann leiden müssen, um Diabetes-Modelle zu entwickeln. Ein Schweinemodell trägt ein mutiertes Transgen, das die Wirksamkeit von Incretin, einem für die normale Insulinsekretion erforderlichen Hormon, einschränkt. Mäuse mit dem Transgen entwickelten einen unerwartet schweren Diabetes, aber die Schweine haben einen subtileren prädiabetischen Zustand, der die menschliche Krankheit besser modelliert. „Dies zeigt, wie wichtig es ist, ein Tier mit relevanter Physiologie zu verwenden“, sagt Wolf.

Schweinemodelle werden derzeit für andere häufige Erkrankungen entwickelt, darunter Alzheimer, Krebs und Muskeldystrophie. Diese Arbeit wird durch die im Genom Paper berichtete Entdeckung von 112 Genvarianten bereichert, die an menschlichen Krankheiten beteiligt sein könnten. Das Wissen über das Genom erlaubt es den Wissenschaftlern auch, zu versuchen, Schweine zu entwickeln, die Organe, einschließlich Herz und Leber, für menschliche Patienten darstellen könnten. Schweineorgane haben ungefähr die richtige Größe, und die Forscher hoffen, transgene Schweine mit Genen zu schaffen, die das Immunsystem der Empfänger täuschen und die Transplantate nicht abweisen.

Zurück auf dem Bauernhof führte das frühe Wissen über das Schweinegenom 1991 zur Entdeckung eines Gens, das an dem Schweine-Stress-Syndrom beteiligt ist, bei dem der Stress der Überhitzung, des Bewegens oder sogar des Geschlechts die Tiere plötzlich stirbt. Es wurde dann möglich, auf das Gen zu testen und Schweinebestände davon frei auszuwählen.

Das vollständige Genom sollte den Ermittlern auch dabei helfen, die Anfälligkeit für das Fortpflanzungs- und Atemwegssyndrom (PRRS) zu erhöhen, eine Viruserkrankung, die die US-Schweineindustrie jährlich 600 Millionen US-Dollar kostet. Das PRRS Host Genetics Consortium, ein Netzwerk von US-Forschergruppen, hat eine Region auf einem Chromosom identifiziert, die während einer Infektion die Viruswerte im Blut beeinflusst. Archibald, der an PRRS arbeitet, sagt, dass die hochwertige Genomsequenz den Ermittlern helfen sollte, die verantwortlichen Gene zu finden.

Beim Schweinegenom geht es jedoch nicht nur um Anwendungen. Der führende Co-Autor Martien Groenen, ein Genomforscher der Universität Wageningen in den Niederlanden, hat die Genome von Dutzenden verschiedener Stämme von Wild- und Hausschweinen neu geordnet und anhand dieser Informationen gezeigt, dass das Schwein in Asien und Europa unabhängig domestiziert wurde. Er hat auch damit begonnen, herauszufinden, welche Gene bei der Auswahl der gewünschten Merkmale beteiligt waren - etwa eine längere Wirbelsäule, um mehr Speck zu geben - auf verschiedenen Kontinenten. "Es ist neugiergetriebene Forschung, aber es kann auch Tierzüchtern in der Zukunft helfen", sagt er.

Dieser Artikel wird mit Genehmigung der Zeitschrift vervielfältigt Natur . Der Artikel wurde erstmals am 14. November 2012 veröffentlicht.