Změny genetické informace, ať už přirozené či uměle vytvořené, jsou považovány za jeden z mechanizmů evoluce, která umožnila vznik genetické rozmanitosti druhů. Člověk může genetickou rozmanitost využít a výběrem požadovaných vlastností usměrňovat změny v genotypu zvířat v procesu šlechtění. Šlechtění je metoda ovlivňování vlastností potomstva dlouhodobým cílevědomým výběrem rodičů s požadovanými znaky za účelem zkvalitnit danou vlastnost či plemenný znak a tím zajistit maximální efektivitu chovu. U masného skotu se dlouhodobě usiluje o zvýšení výtěžnosti a kvality masa ale i welfare chovaného skotu.

Příkladem, jak šlechtění může využít přirozeně vzniklé genetické variability, je fenomén dvojitého osvalení a bezrohost u skotu.

Dvojité osvalení

Dvojité osvalení u skotu (double-Muscling, DM) je známo již více než sto let. Zatímco dříve bylo dvojité osvalení spíše nežádoucím jevem spojovaným s obtížnými porody telat a nutností císařských řezů, s rozvojem veterinární medicíny po druhé světové válce a rostoucí poptávkou po libovém mase se stalo žádoucím znakem, který chovatelé masného skotu cíleně vyhledávají. Navzdory pojmenování nemá dvojité osvalení žádnou souvislost s duplikací svalů, ale jedná se o zvýšení počtu svalových vláken (hyperplazie) a jejich zvětšení (hypertrofie). Skot s dvojitým osvalením má už při narození téměř dvojnásobný počet svalových vláken. Celkový nárůst svaloviny se liší mezi jednotlivými svaly. Zvířata s dvojitým osvalením produkují libové maso a můžeme na ně celkově nahlížet jako na extrémní typ pozdě dospívajících zvířat. Dvojité osvalení je typické pro plemena jako je belgické modré, piemontese, charolais či marchigiana a asturiana de los valles. Tato unikátní vlastnost, způsobená mutací v genu pro myostatin, představuje výsledky tisíciletí evoluce a zároveň cíleného šlechtění. Genetická podstata svalové hypertrofie u belgického modrého skotu bylo popsána v 80. letech 20. století. Lokus mh (muscular hypertrophy) byl lokalizován na chromozomu 2. Za dvojité osvalení u skotu je zodpovědná mutace genu pro myostatin (MSTN), který byl objeven v roce 1997. Přirozeně se vyskytující mutace v genu pro myostatin způsobují, že je gen pro myostatin inaktivován, což vyvolává masivní nárůst hmoty kosterního svalstva až o 20 %. V genu pro myostatin bylo u skotu nalezeno více než 20 různých mutací (delece, inzerce a nukleotidové substituce). U belgického modrého skotu je za svalovou hypertrofii zodpovědná delece 11 párů bází.

Myostatin (MSTN) neboli růstový a diferenciační faktor 8 (GDF-8, Growth and Differentiation Factor-8,) je růstový faktor patřící do rodiny transformujících růstových faktorů (TGF β). Gen pro myostatin kontroluje počet a velikost svalových vláken v průběhu embryonálního, fetálního a postnatálního vývoje svalů. Myostatin aktivně potlačuje růst kosterního svalstva. Mutace v genu pro myostatin vedou ke změnám proteinů souvisejících s kontraktilitou, metabolizmem, s funkcemi sarkoplazmatického retikula a tzv. proteinů teplotního šoku (HSP – Heat Shock Proteins) svalových vláken. Myostatin řídí růst a zánik svalových buněk společně s růstovým faktorem podobným inzulínu (Insulin-like Growth Factor 1 IGF1), který funguje jako antagonista myostatinu. Myostatin blokuje transkripci regulačních faktorů jako je MRF4 (Myogenic Regulatory Factor 4), Myf5 (Myogenic Factor 5), MyoD (Myoblast Determination Protein 1) a myogenin, které hrají klíčovou roli ve vývoji svalů, a jejichž exprese se zvyšuje ve svalech skotu s dvojitým osvalením.


Obrázek 1: Vliv dvojitého osvalení na vybrané jatečné a fyziologické ukazatele

Vliv dvojitého osvalení na stavbu těla a kvalitu jatečně upraveného těla

Skot s dvojitým osvalením má vyšší podíl svaloviny ve vztahu k ostatním tkáním. Nárůst svalové hmoty není u všech svalů stejný, pohybuje se od 8 do 51 % v předních čtvrtích a mezi 9 a 34 % v zadních čtvrtích. Vyšším obsahem libového masa, nižší obsah tuku a nižší podíl kostí (až o 9,6 %) zvyšují kvalitu jatečně upraveného těla. U plemene belgický modrý s dvojitým osvalením dosahuje jatečná výtěžnost 70 % (64 % u stejného plemene bez DM genotypu) a finální hmotnost masa je vyšší až o 22 %.

Vliv dvojitého osvalení na velikost orgánů

Dvojité osvalení sice zvyšuje kvalitu jatečně upraveného těla, ale zároveň dochází ke snížení hmotnosti sleziny, jater, srdce, plic i ostatních orgánů (v průměru o 20 až 30 %). Nižší hmotnost plic neovlivňuje pouze celkovou hmotnost vedlejších produktů, ale může mít negativní vliv i na dýchací funkce a výměnu plynů zvířat s dvojitým osvalením, což může vysvětlovat jejich citlivost na respirační onemocnění. Navíc se zdá, že ve srovnání s konvenčním skotem je skot s dvojitým osvalením predisponován k rozvoji hypoxie a hypoxémie alveolárních sklípků. Hypoxémie, abnormálně nízká koncentrace kyslíku v krvi, často vede k hypoxii (nedostatečnému přísunu kyslíku obecně), neboť při hypoxémii krev nedodává potřebné množství kyslíku do tkání a orgánů. Nižší srdeční výkon spolu s predispozicí k rozvoji alveolární hypoxie a hypoxémie rychleji vede k vyčerpání po těžké zátěži a může dokonce skončit náhlým úhynem.

Důsledkem zmenšení trávicího traktu (až o 18 %) je nižší příjem krmiva, který musí být vyrovnán zvýšeným obsahem živin, a hlavně proteinů, v dietě. Snížený příjem sušiny souvisí i se sníženým příjmem energie na kg sušiny, takže dochází negativnímu vlivu na zásobování energií. Navíc zvířata s dvojitým osvalením mají nižší množství tukových rezerv. Z těchto důvodů jsou často krmena vysokoenergetickými dietami. U skotu s dvojitým osvalením byla zaznamenána zvýšená náchylnost k nutriční svalové dystrofii a zvýšené nároky na příjem selenu a vitamínu E.

Důsledky dvojitého osvalení pro pohybový aparát

Výše zmíněný menší podíl kostí u zvířat s dvojitým osvalením může negativně ovlivnit jejich pohyb. Kosti jsou více zatěžovány, protože nesou větší hmotnost. Tvrdost kosti určuje kalcifikace kostní matrice, zatímco pevnost zaručují kolagenová vlákna. Zvířata s dvojitým osvalením mají ve tkáních méně kolagenu z důvodu nižší exprese genů kódujících kolagen typu I a III a v důsledku toho může být snížena pevnost kostí. Inhibice syntézy kolagenu v pojivových tkáních může také zhoršit mechanické a strukturální vlastnosti šlach a vazů. Jak již bylo zmíněno, zvířata s dvojitým osvalením jsou často krmena vysokoenergetickou dietou s nízkým obsahem vlákniny. Tyto diety mohou vyvolat subakutní bachorovou acidózu a následnou laminitidu a kulhání. Pohyb je velmi důležitý pro správnou cirkulaci krve v končetinách a paznehtech, a tak i nižší pohyblivost zvířat s dvojitým osvalením může být další z příčin zvýšeného výskytu laminitid.

Vliv dvojitého osvalení na reprodukci

Redukce skeletu kyčelní kosti a pánve u skotu s dvojitým osvalením může mít dopad i na reprodukci. Rozvolnění pánevních kostí při porodu je u plemenic s dvojitým osvalením až o 10% nižší, čímž se zvyšuje pravděpodobnost dystokie a perinatální mortality. Vyšší hmotnost plodu, která u belgického modrého skotu může být až 50 kg, společně s nedostatečně vyvinutými porodními cestami mohou vést k dystokii a císařským řezům. Nevýhodou císařského řezu je výrazné snížení míry zabřezávání vedoucí k prodloužení mezidobí v průměru až na 435 dní ve srovnání s 393 dny u dojnic. Snížená plodnost po císařských řezech může být důsledkem zvýšeného výskytu děložních srůstů, které brání involuci dělohy a mohou postihnout i vaječník a vejcovod. Kromě toho se zvyšuje tvorba jizevnaté tkáně ve stěně dělohy, čímž se zvyšuje riziko předčasného porodu, omezuje se roztahování dělohy a výživa plodu.

Kvalita spermatu belgického modrého skotu s dvojitým osvalením je výrazně nižší než u holštýnských býků a množství neoplozených oocytů stoupá až o 39 %. Navíc bylo zjištěno, že myostatin příznivě ovlivňuje implantaci, a tak inaktivace myostatinu může zhoršovat vývoj plodů. Navíc je myostatin strukturně podobný aktivinům (aktivin A, aktivin B) - významným regulátorům sekrece folikulostimulačního hormonu (FSH), a tak není překvapivé, že MSTN může ovlivnit plodnost a reprodukci skotu.

Vliv dvojitého svalstva na metabolizmus

Svaly tvoří několik typů svalových vláken, které se aktivují v závislosti na intenzitě a trvání zátěže: pomalá oxidativní ,,červená vlákna (Slow Oxidative - SO, typ I, ,,vytrvalostní"), rychlá oxidativní glykolytická vlákna (Fast Oxidative Glykolytic - FOG, typ IIA, ,,silově vytrvalostní") a rychlá glykolytická "bílá" vlákna (Fast Glykolytic - FG, typ IIB, "silová"). Počet a typ svalových vláken je determinován na konci fetálního vývoje. Skot s dvojitým osvalením má více rychlých glykolytických svalových vláken a výrazně méně aerobních vláken, což znamená, že převažuje glykolytický metabolizmus nad oxidativním, a to je v souladu se sníženým počtem mitochondrií v rychlých glykolytických vláknech. To může rovněž vysvětlovat rychlejší nástup únavy a vyčerpání, jelikož glykolytický metabolizmus a nižší hustota kapilár vedou k hromadění kyseliny mléčné ve svalech.

Vliv dvojitého osvalení na náchylnost ke stresu

Čím více má jedinec svalové hmoty, tím více se tvoří tělesného tepla, kterého se tělo snadněji zbaví, pokud má větší povrch. Zmenšený povrch těla v kombinaci s nižší hustota kapilár snižuje možnost pocení a ochlazování odparem. Pocení je důležitý termoregulační mechanizmus. Teplo je transportováno zevnitř na povrch těla přes krevní cévy, a tak důsledkem snížené hustoty kapilár a menšího tělesného povrchu na jednotku tělesné hmotnosti je, že jsou zvířata s dvojitým osvalením náchylnější k tepelnému stresu. Asi 15 % endogenního tepla se u skotu ztrácí přímo z tělesného jádra dýcháním, a tak snížená kapacita plic může rovněž negativně ovlivnit termoregulaci. Myostatin byl detekována i ve slezině, což naznačuje, že může hrát roli při modulaci funkce imunitního systému. Kromě náchylnosti k laminitidám a respiračním poruchám neexistuje žádná jasná známka toho, že by zvířata s dvojitým osvalením měla sníženou imunitu.

Vliv dvojitého osvalení na kvalitu masa

Svaly s rychlými glykolytickými vlákny se vyznačují zvýšeným obsahem glykogenu a sníženým obsahem myoglobinu, tuku, kolagenu, mitochondrií a nižší hustotou kapilár. Svalový myoglobin slouží jako transportér kyslíku ve svalech a mimo jiné ovlivňuje také barvu masa. Je dobře známo, že zvířata s dvojitým osvalením mají bledší maso než zvířata bez DM genotypu. Glykolytická vlákna mohou díky produkci kyseliny mléčné urychlovat poklesu pH masa postmortem. Zejména ve stresových situacích může dojít k poklesu zásob glukózy, což společně s rychlejší glykolýzou urychluje vyčerpání glukózy, takže zvířata s dvojitým osvalením mohou být náchylnější k produkci DFD masa (Dark = tmavý, Firm = tuhý, Dry = suchý). Obecně lze říci, že skot s dvojitým osvalením má křehčí maso. Rychlá glykolytická vlákna mají nižší obsah kolagenu, který je spojován s tuhostí masa, což může částečně vysvětlit nižší tuhost jejich masa. Na druhou stranu kombinace teploty vyšší než 35 °C uvnitř velkých svalů i 5 hodin post mortem a pH nižšího než 6 způsobuje předčasný pokles proteolytické aktivity a může naopak vést ke zvýšené tuhosti masa. Tradiční chlazení velkých hovězích svalů negativně ovlivňuje barevnou stabilitu, protože rychlý pokles pH s vyšší teplotou uvnitř svaloviny způsobuje větší denaturaci bílkovin, změny barvy a schopnosti masa vázat vodu. Ačkoliv byly v mase skotu s dvojitým osvalením zaznamenány rozdíly v expresi proteolytických enzymů jako calpain, calpastatin a cathepsin, které jsou hlavním přispěvatelem ke křehkosti masa post mortem, výsledky studií nejsou jednoznačné. Maso zvířat s dvojitým osvalením se vyznačuje nízkým obsahem intramuskulárního tuku (méně než 1 %). Za snížené ukládání tuku může být zodpovědná vyšší citlivost k inzulínu, která byla popsána u belgických modrých býků. Kromě nižšího obsahu tuku se také liší složení mastných kyselin. Koncentrace polynenasycených mastných kyselin (PUFA) jsou vyšší, zatímco koncentrace nasycených mastných kyselin (SFA) nižší, což má za následek vyšší poměr PUFA/SFA. Navíc se ukázalo, že gen pro myostatin ovlivňuje metabolizmus n-6 a n-3 mastných kyselin. Vyšší poměr PUFA/SFA spolu se sníženým poměrem n-6/n-3 PUFA znamená, že zvířata s dvojitým osvalením produkují „zdravější“ maso.

Bezrohost u masného skotu

Bezrohý skot žil již v pravěku a starověku. Bezrohost je dominantní vlastnost, která byla během mnoha let šlechtění potlačena. V roce 1993 byl identifikován lokus bezrohosti (polled) na chromozomu 1 (BTA1) u skotu poddruhu Bos taurus a v roce 2004 byl zmapován lokus pro nepravé rohy (scurs) na chromozomu 19 (BTA19). Bezrohost vzniká přirozenou mutací v takzvaném polled lokusu. Alela genu pro bezrohost se označuje P a alela pro rohatost p. Bezrohost je dominantní nad rohatostí, a proto dominantní homozygot (PP) nebo heterozygot (Pp) je vždy bezrohý, zatímco rohatý skot je vždy homozygotně recesivní (pp).

Předpokládá se, že bezrohost či rohatost jsou řízeny poměrně složitým způsobem dědičnosti, kdy geny pro bezrohost, nepravé rohy a rohy pravé segregují nezávisle, ale vzájemně na sebe působí. Ač se to nezdá, vizuální zjišťování bezrohosti u zvířat je obtížné, protože dominantně homozygotní a heterozygotní zvířata jsou fenotypově identická. Skot, který nemá pravé rohy, může být buď zcela bez rohů, nebo může mít rohy nepravé, které se objevují v široké škále útvarů a krust o velikosti nehtu až po útvary dlouhé více než čtyři centimetry. Tyto nepravé rohy nejsou spojeny kostní tkání s kostí čelní. Na rozdíl od rohů pravých není u nepravých rohů dutina čelní kosti propojena s prostorem v rohovém výběžku a roh není ukotven k lebce. Navzdory úspěšné introgresi lokusu bezrohosti (introgrese = vnesení genů jednoho druhu do genomu jiného mezidruhovým a následným zpětným křížením) u různých plemen masného skotu, u většiny stále převládá fenotyp nepravých rohů. Přínosem linií bezrohého skotu je zlepšení welfare zvířat, bezpečnosti práce i snížení nákladů spojených s chovem, protože telata nemusí být odrohována. Přestože bezrohost přináší jasné výhody jak z pohledu zvířat, tak chovatele, přetrvávají názory, že býci bez rohů jsou geneticky méněcenní. Byly zaznamenány nižší plemenné hodnoty u holštýnských býků s genetickou bezrohostí v porovnání s býky s rohy, což je ale dáno především dlouhodobou selekcí rohatých jedinců. U masných plemen skotu nebylo prokázáno, že by bezrohost snižovala plemennou hodnotu produkčních vlastností a nemá negativní vliv na produkci ani kvalitu masa. Nicméně, potenciálním rizikem je inbrední deprese, protože podíl bezrohých zvířat zůstává nízký.

Odlišení bezrohosti a nepravých rohů na genetické úrovni je předpokladem pro selekci bezrohosti s využitím genetických markerů. Jsou známy 2 hlavní alely genu bezrohosti: Keltská (Pc) a Fríská (Pf). U plemene charolais a zvířat homozygotních v polled genu mohou být nepravé rohy výsledkem mutace TWIST1 genu, způsobené posunem čtecího rámce při translaci. Po více než třech desetiletích výzkumu lokusu polled nebyl nalezen přesný kauzální gen nebo molekulární základ řídící bezrohost, jelikož alely řídící bezrohost se nenachází v žádné známé kódující či regulační oblasti genomu. Dodnes nebylo potvrzeno ani přesné umístění lokusu scurs a molekulární základ, kterým se řídí fenotyp nepravých rohů, ale předpokládá se zapojení více genů. Geny řídící fenotyp nepravých rohů (scurs) jsou ovlivněny přítomností genů pro bezrohost a u různých plemen vykazují genetickou heterogenitu. Identifikace fenotypu scurs je tedy obtížná a není běžně zaznamenávána.

Některé chovatelské kluby, například u plemen charolais, limousine či masný simentál, si ve svých podmínkách schválily, že budou u určitých kategorií zvířat bezrohost testovat plošně. Stále více chovatelů, zejména ekologicky hospodařících, kteří mají odrohování zakázáno, dává přednost bezrohým zvířatům. Proto se plošné testování na bezrohost rozšiřuje i u plemen, pro něž jsou dlouhé rohy charakteristické (např. salers, aubrac). I když je bezrohost výhodná z hlediska bezpečnosti, je potřeba si uvědomit, že rohy mohou mít pozitivní vliv na zdraví a welfare zvířat. Nedávné výzkumy ukázaly, že rohy mají vedle obranné funkce vliv zřejmě i na termoregulaci zvířat. Právě prostřednictvím rohů se totiž zbavují přebytečného tepla. Možná i proto jsou rohy u plemen žijících v oblastech s vyšší teplotou tak rozvinuté jako například u afrického watusi (ankole).

Jak nám mohou pomoci genetické testy?

Ruku v ruce s pozitivním dopadem šlechtění jdou negativní dopady v podobě genetických defektů. Genetické defekty a nejrůznější anomálie nalezneme u všech moderních plemen skotu vystavených intenzivním selekčním tlakům. Pro úspěšnou selekci a eliminaci zvířat postižených těmito defekty i zvířat-přenašečů lze využít genetických DNA testů, jež umožňují naprosto přesnou identifikaci zvířat, jež ve svém genotypu obsahují mutované alely daných defektů. Testování všech zvířat ve stádě je však ekonomicky velmi náročné, proto se testují především inseminační býci. Dvojité osvalení může být predisponujícím faktorem dědičných defektů. Z dat univerzity v Liège vyplývá, že přenašečů CTS (syndrom "křivého“ ocasu") je u plemene belgické modré až 25 %, 25 % zvířat přenáší nanismus, 10 % hamartom, 5 % artrogrypózu, 11,4 % dědičnou dystonii svalstva (přetrvávající svalové stahy) typu 1 a 4,6 % zvířat přenáší dědičnou dystonii svalstva typu 2. Přenašečů genetického defektu způsobujícího prodloužení délky březosti je pak v populaci až 28 %. Procentuální podíly přenašečů genetických poruch se mění stádo od stáda především v závislosti na využití testovaných plemenných býků. Identifikace přenašeče genetického defektu a jeho následné vyřazení z chovu není tak úplně snadné. Přenašeč má ve své genetické výbavě mutovanou pouze 1 alelu. Tito přenašeči jsou zdraví, nevykazují žádný příznak genetické poruchy, ovšem jsou zodpovědní za rozšíření nemoci ve stádě či populaci. Prostřednictvím přenašeče mutované alely v populaci zůstávají a v dalších generacích se mohou projevit. DNA testy, jsou-li pro dané onemocnění k dispozici, mohou přenašeče odhalit.

V posledních letech se nejrozšířenější molekulárně biologickou analýzou v oblasti chovatelské genomiky stala technologie jednonukleotidových polymorfismů (SNP), zejména pak analýza SNP polymorfismu na microarrays (DNA čipech – Bovine Chips). Metoda prioritně poskytuje analytická data potřebná k výpočtu genomických plemenných hodnot (GPH), část dat (tzv. paternitní platforma) se využívá k ověření původu, odhalování skrytých genetických vad a stanovení statusu konkrétních genů s vlivem na zdraví a užitkovost zvířat. Mezi ně se řadí i bezrohost a dvojité osvalení, které má vliv na snadnost porodů, jenž je u některých plemen žádoucí (belgické modrobílé), někdy záleží na typu mutace (charolais) a jindy je považováno spíše za nežádoucí (aberdeen angus, gasconne a jiná plemena).

Jaké výhody pro šlechtitelské programy přináší metody editace genomu?

Editace genomu je metoda pro vytváření specifických změn v DNA buňky nebo organizmu. Editace genomu je nástroj, který je vhodný pro modifikaci kvalitativních znaků řízených jedním genem. Slouží k přidání, odstranění nebo změně DNA v genomu. Výzkum editace genomu u skotu se zaměřuje na odolnost vůči nemocem (např. tuberkulóze), produkci (např. knockout genu pro myostatin; produkce samčího potomstva), eliminaci alergenů. (např. knockout genu pro beta-laktoglobulin) a welfare (např. bezrohost). Editace genomu plemen skotu, která umožňuje využít prospěšné alely (např. odolnost vůči tepelnému stresu, odolnost k chorobám) může urychlit tempo genetického zisku dosaženého pomocí konvenčních šlechtitelských programů a je tedy výhodnější než zdlouhavý proces introgrese těchto stejných alel genů ze vzdálených plemen. Důležitým aspektem šlechtitelských programů využívajících omezený počet geneticky cenných zvířat (např. zvířat s editovaným genomem) je riziko zvýšení příbuzenské plemenitby v populaci a s tím spojené problémy – zhoršení znaků fitness, snížení schopnosti přizpůsobit se novým podmínkám prostředí nebo ztráta možnosti selektovat na některé znaky. Genomické hodnocení a nástroje pro úpravu genů mohou potenciálně zvýšit genetické zisky při zachování genetické rozmanitosti. Aby bylo možné celosvětově splnit zvýšené požadavky na produkci, bude nutné zrychlit tempo růstu genetického zisku v globálních šlechtitelských programech masného i dojeného skotu.

Použití editace genomu u hospodářských zvířat

Původní metody přenosu genů u hospodářských zvířat vedly k náhodnému začlenění genu do genomu, měly velmi nízkou úspěšnost, vysokou variabilitu a často vedly k inaktivaci přenesených genů či narušení jejich genové exprese. Tyto nedostatky byly částečně překonány vývojem specifických nukleáz fungujících jako přesné molekulárních nůžky, které přeruší DNA v požadovaném místě genomu (lokusu). Mezi nejběžněji využívané nukleázy patří ZNF nukleázy (Zinc Finger Nuclease), TALEN (Transcription Activator-Like Effector Nuclease) a především CRISPR/Cas9 (Clustered Regularly Interspaced Short Palindromic Repeats-Associated Nuclease-9). Tato technologie byla použita k vytvoření geneticky modifikovaných zvířat s žádoucími vlastnostmi, jako je odolnost vůči metabolickým chorobám či virovým infekcím nebo zvýšená produkce masa. Například gen pro myostatin může být užitečným cílem pro genetickou manipulaci nejen skotu, ale i jiných hospodářských zvířat jako jsou ovce či prasata. Dosavadní snahy podchytit křížením alelu bezrohosti polled přirozeně se vyskytující u holštýnského skotu nevedly ani po několika desetiletích ke vzniku bezrohé linie holštýnského skotu se špičkovou mléčnou užitkovostí. Editace genomu to dokázala velmi rychle. Molekulární nástroj označovaný jako TALEN byl využit pro vystřižení alely pro rohatost a vnesení keltské alely genu polled, která řídí bezrohost. Upravené buňky byly následně použity k vytvoření embrya, ze kterého se narodilo bezrohé tele s vynikajícím genetickým potenciálem. Tento úspěch však přinesl i nečekané důsledky. Bylo zjištěno, že kromě alely bezrohosti byla do DNA buněk vložena „cizí“ sekvence pocházející z plazmidu, který vědcům posloužil pro namnožení alely bezrohosti. Alela bezrohosti byla do genomu holštýnského skotu vnesena i metodou CRISPR/Cas9, která zahrnuje mikroinjekci syntetické naváděcí mRNA (sgRNA) a nukleázy Cas9 do oplodněných embryí in vitro.


Obrázek 2: Editace genu bezrohosti

Cílená změna „genu SLICK“, neboli mutace v prolaktinovém receptoru, která způsobuje, že zvířata mají kratší srst a lépe tolerují vysoké teploty, je dalším příkladem zlepšení welfare a produktivity dojnic pomocí editace genomu.

Závěr

Editace genomu otevírá nové možnosti ve šlechtění hospodářských zvířat s žádoucími vlastnostmi. Využitím přirozeně se vyskytujících systémů k úpravě genomu lze dosáhnout přesných a rychlých změn, kterých by konvenční šlechtění dosáhlo mnohem pomaleji. Technologie jako CRISPR/Cas9, ZNF a TALEN umožňují vědcům a chovatelům ovlivňovat konkrétní geny. Cílená mutageneze představuje významný pokrok v oblasti chovu a šlechtění zvířat. Tento proces není vždy jednoduchý, může trvat dlouho a vést ke genetickým ztrátám u jiných znaků. Komplexní strategie pro zlepšení produkce masného skotu spojuje tradiční šlechtitelské metody s moderními nástroji genomiky. Sekvenování genomu, studium mikrobiomu a exozomů, spolu s editací genomu, poskytují detailní pohled na biologické procesy a umožňují identifikovat a využít prospěšné genetické varianty. Závěrem lze říci, že editace genomu nabízí slibné perspektivy pro budoucnost chovu hospodářských zvířat. V kombinaci s dalšími moderními technologiemi může přispět k udržitelnější a efektivnější produkci masa, aniž by došlo ke kompromisu v oblasti zdraví a welfare zvířat.

Autoři:

Ing. Kateřina Kheilová, Ph.D. (kheilova@af.czu.cz)
Doc. Ing. Eva Chmelíková, Ph.D. (chmelikova@af.czu.cz)
MVDr. Romana Krejčířová, Ph.D.
Ing. Natálie Zelenková

Česká zemědělská univerzita v Praze
Katedra veterinárních disciplín, Fakulta agrobiologie, potravinových a přírodních zdrojů

Příspěvek byl publikován v časopisu Náš Chov Náš Chov 9/2024 str. 68 - 71.