Elena Rice, Mark Cigan e Mandy Schmidt per Progressive Dairy
La maggior parte delle persone considera la cura degli animali una responsabilità morale. Ma per gli allevatori è molto più di questo. Lo scopo fondamentale di un allevatore è quello di nutrire e proteggere gli animali. Il loro sostentamento dipende dall’essere compassionevole verso qualsiasi creatura vivente. Un animale sano è un animale produttivo.
La produttività di una mandria da latte è una conseguenza della capacità genetica e dell’influenza ambientale, nel bene e nel male. Ad esempio, il diffondersi di malattie nelle stalle dei vitelli non discrimina il potenziale genetico. Un vitello da $200 Net Merit (NM$) può essere colpito tanto quanto una futura donatrice d’élite da $1.000 NM$.
La malattia respiratoria dei bovini (BRD) è una delle malattie più comuni e costose che colpiscono l’industria da latte e da carne. Persino l’allevatore più meticoloso può ritrovarsi vittima dei sintomi fatali della BRD: estrema difficoltà respiratoria, febbre alta e secrezioni nasali e/o oculari.
Nonostante i nostri migliori sforzi come allevatori e la medicina moderna, la BRD continua a devastare le popolazioni di vitelli con un elevato numero di decessi. Le perdite economiche sono anche dovute alla diminuzione di peso, alle spese sanitarie, al costo del lavoro e alla riduzione della produzione futura.
Tuttavia, c’è un grande ottimismo sul fatto che le tecnologie riproduttive avanzate, come il gene editing, possano contribuire ad aumentare la resistenza degli animali alla BRD e a malattie potenzialmente simili. Il gene editing è il modo più pulito e sano per ridurre la sofferenza degli animali a causa delle malattie. Di conseguenza, la somministrazione di vaccini e antibiotici ai bovini potrebbe essere drasticamente ridotta. Gli animali potrebbero avere una qualità di vita più elevata con meno malattie e sofferenze inutili. Inoltre, avranno migliori prestazioni con meno sfide ambientali che possano limitare il potenziale genetico. Mai nella storia della zootecnia ci sono state maggiori opportunità di aiutare gli animali a prosperare in uno stato naturale.
Eredità mendeliana super potenziata
L’uomo ha addomesticato gli animali per la produzione di cibo per migliaia di anni. Già prima del 1860, quando Gregor Mendel introdusse il concetto di eredità genetica, gli allevatori incrociavano inconsapevolmente e selettivamente gli animali per preservare i caratteri genetici preferiti. I genitori più sani e produttivi hanno creato con la loro progenie una fonte di cibo più affidabile.
La moderna tecnologia con i test genomici permette la correlazione tra il fenotipo (performance visibili) e il genotipo (geni sul DNA) di un animale. Ad esempio, sono stati identificati i geni che aumentano la produzione di latte e quelli che hanno un impatto negativo sulla fertilità. I moderni programmi di selezione possono essere strategici nel decidere quali geni devono essere introdotti in una mandria.
Probabilmente lo strumento più influente nell’evoluzione genetica dei bovini da latte è stata la “buona vecchia” inseminazione artificiale (F.A.). I tori sono selezionati in modo intensivo per i loro caratteri preferiti. Solo i “portatori di caratteri genetici” più desiderabili creano la generazione successiva. Il gene editing non è un concetto rivoluzionario rispetto all’impatto che la F.A. e la selezione genomica hanno avuto. È semplicemente un’evoluzione di ciò che gli allevatori stanno già facendo: impegnarsi a nutrire il mondo in modo sicuro ed efficiente.
Precisi “aggiustamenti genetici”
Il gene editing è un metodo di selezione avanzato in cui gli scienziati apportano precise modifiche ai codici genetici. Il potere sta nell’accelerare lo sviluppo di nuove varietà animali e vegetali. Queste varietà, nella maggior parte dei casi, esistono già in natura, ma ci vorrebbe molto tempo per introdurle nel germoplasma attualmente disponibile.
Utilizzando un’analogia semplificata, il gene editing può essere considerato come la funzione “trova e sostituisci” usata sul computer per correggere errori di ortografia nei documenti word. I filamenti genetici hanno linee di codice “scritte” nel DNA che dicono a una cellula come agire. Invece di cambiare le lettere in un documento word, il gene editing cerca e modifica i nucleotidi specifici che compongono il DNA.
La funzionalità dei geni, che a volte può essere compromessa da mutazioni genetiche naturali, può essere migliorata con il gene editing. Le revisioni possono aiutare a disattivare i geni dannosi e a correggere le mutazioni responsabili dello sviluppo di malattie.
La rimozione di un pezzo di DNA responsabile dell’interazione con un virus e che consente il movimento o la replicazione del virus, può alla fine permettere alle cellule di essere libere da virus. Nelle situazioni in cui la modifica desiderata è la rimozione di una sezione del codice genetico, il processo di autoguarigione della cellula ripara automaticamente le rotture del DNA.
Una delle tecniche di gene editing è CRISPR-Cas9 (cluster di ripetizioni palindromiche brevi regolarmente intervallate e la proteina associata a CRISPR 9). Questa tecnica si basa su un sistema di gene editing naturale che si trova nei microrganismi. Si tratta di una combinazione della proteina Cas9, che taglia il DNA, e dell’acido ribonucleico programmabile (RNA), chiamato “RNA guida.” Questi RNA possono essere progettati per trovare porzioni esatte del genoma.
Le modifiche del DNA possono essere contenute nelle cellule germinali, come gli spermatozoi o gli embrioni. Le modifiche apportate ai geni sarebbero trasmesse alla prole. Le generazioni future erediteranno il codice genetico superiore riscritto attraverso la selezione naturale.
La creazione di modifiche o di mutazioni desiderabili con CRISPR può essere molto simile alle mutazioni del DNA già presenti in natura. Il gene editing sta aiutando la biologia a fare ciò che accade normalmente, solo un po’ più velocemente.
Successo nella zootecnia
Nel corso degli ultimi anni, sono stati fatti importanti progressi nella ricerca sul gene editing all’interno della zootecnia. La tecnologia è diventata abbastanza avanzata da poter essere realizzata con successo su animali vivi.
Per decenni, i produttori di carne suina hanno combattuto il virus della Sindrome Riproduttiva e Respiratoria del Suino (PRRS). I maiali che contraggono questa malattia presentano estrema difficoltà a riprodursi, indici di incremento lenti e alti tassi di mortalità. Milioni di suini muoiono ogni anno a causa di questa malattia o dei suoi effetti collaterali, costando all’industria suinicola statunitense centinaia di milioni di dollari all’anno. I vaccini non sono stati efficaci nel prevenire o curare la PRRS.
Nel 2015, un team di ricercatori di Genus plc e dell’Università del Missouri ha collaborato per dare all’industria una soluzione a questa terribile malattia. Hanno scoperto una proteina nei maiali chiamata CD163, di cui il virus ha bisogno per sopravvivere all’interno degli animali. Utilizzando CRISPR-Cas9, hanno modificato con successo in una cucciolata il gene che permette alla proteina CD163 di esistere. Quando la cucciolata è stata esposta al virus PRRS, tutti ne sono risultati indenni.
Mentre si continuano a fare progressi nella speranza di rendere disponibili i geni salvavita resistenti alla PRRS per proteggere i maiali in tutto il mondo, la priorità di Genus è la sicurezza e la salute delle persone, e l’azienda si impegna a garantire che il gene editing crei il carattere desiderato e non altri caratteri indesiderabili.
Genus chiede l’approvazione della FDA e si conformerà a tutti i requisiti di test e sicurezza della FDA, nonché ai requisiti di altri enti normativi nei mercati di tutto il mondo. Se si arriva alla commercializzazione di suini geneticamente modificati resistenti alle malattie, essi attueranno un sistema di monitoraggio continuo degli animali con modificazione genetica.
Potenziale per l’industria lattiero-casearia
Le applicazioni nell’industria lattiero-casearia si sono concentrate sulla riduzione dell’impatto delle malattie mortali. La BRD è una malattia bovina complessa, ma comune e costosa. Comprende un vasta gamma di sintomi polmonari, dalle malattie respiratorie croniche a quelle mortali.
Fattori stressanti che si verificano nella vita di un giovane vitello, come lo svezzamento o il trasporto, possono predisporlo a un’interazione tra i suoi meccanismi di difesa e gli agenti infettivi. Un agente patogeno iniziale, come un virus, può alterare il sistema immunitario e non immunitario del vitello consentendo l’insediamento di una tossina batterica nel tratto respiratorio inferiore.
L’ultimo progetto Genus in fase di sviluppo è quello di modificare il gene che permette l’interazione con una delle tossine associate alla BRD. Sebbene questo progetto sia ancora in fase di ricerca, passi così significativi verso l’eliminazione della BRD avrebbero enormi benefici per l’industria lattiero-casearia, il benessere animale e la sostenibilità economica.
Esiste un enorme potenziale per comprendere e migliorare la resistenza a molte malattie degli animali da allevamento. Un’innovazione di questa portata richiede un lavoro di squadra da tutti gli aspetti del settore. A livello aziendale, un’accurata raccolta di dati sulle prestazioni e sugli eventi sanitari è fondamentale per la correlazione dei tratti genetici. Catturare ciò che gli allevatori vedono riguardo alle vacche in un formato coerente all’interno del software gestionale della mandria aiuta a trovare i tratti genetici. I responsabili della gestione dei vitelli, i supervisori dei box parto e i capostalla hanno un enorme potere di impatto sulla prossima scoperta in campo biotecnologico.
Gli allevatori vogliono che il mondo abbia animali più sani. Vogliono anche che la crescente popolazione mondiale abbia a disposizione un approvvigionamento alimentare sicuro e sostenibile, nonostante la scarsità delle risorse. Il gene editing supporta entrambe le cose. Si tratta di un’innovazione zootecnica con vantaggi reciproci per i consumatori di tutto il mondo.
Mark Cigan è il direttore dello sviluppo dei caratteri per Genus plc. Mandy Schmidt è una specialista nordamericana dei serivi genetici nella genetica da latte per ABS Global.
Elena Rice è il direttore scientifico e responsabile della Ricerca e Sviluppo di Genus plc.
Originally published on Progressive Dairy
