Globální oteplování negativně ovlivňuje i zvířata, skot nevyjímaje. Současný trend zvyšování teplot rychle mění prostředí a podmínky, za nichž se skot pase. Většina plemen není dobře adaptována na delší období vysokých letních teplot, což negativně ovlivňuje jejich welfare i produktivitu.

Holštýnský skot je velké černobílé plemeno šlechtěné na vysokou mléčnou užitkovost. Jde o nejrozšířenější plemeno skotu na světě, chované především v Severní Americe a Evropě. Typická je pro něj černobílá barva srsti, přičemž určité procento jedinců se rodí jako recesivní homozygoti s červenobílým zbarvením (tzv. redholštýn). Černá srst na rozdíl od světlé absorbuje více slunečního záření, což vede ke zvýšení tělesné teploty zvířat a ke zvýšenému tepelnému stresu.

Zesvětlení barvy srsti by mohlo tyto dopady zmírnit a podpořit adaptaci mléčného skotu na vysoké teploty. Jak toho dosáhnout? Například mutací genu PMEL, u něhož bylo v předchozích výzkumech prokázáno, že jeho mutace souvisí se zesvětlením barvy kůže a srsti u koní, psů, kuřat, myší a zebřiček. Tento gen kóduje premelanosomální protein, který je považován za příčinnou variantu semidominantního fenotypu ředění barvy srsti (tj. zesvětlení), pozorovaného např. u plemen Galloway a skotského náhorního skotu (Highland). Plemena skotu s přirozenou mutací genu PMEL, konkrétně heterozygoti pro mutaci p.Leu18del (např. Highland), vykazují světlejší formu černé nebo červené části srsti, zatímco homozygoti mají srst ještě světlejší, téměř bílou či stříbřitou.

Vědci z Nového Zélandu se pokusili zesvětlit srst mléčného plemene skotu pomocí editace genomu (GE) technologií CRISPR/Cas9. Delece tří párů bazí (bp) v genu PMEL (mutace p.Leu18del) byla zavedena do genomu holštýnského skotu. Po editaci bylo vybráno 128 mitotických buněk, z nichž 96 vytvořilo buněčné klony. Ty byly následně analyzovány pomocí mutačně specifické polymerázové řetězové reakce (PCR) na přítomnost konkrétní 3bp delece. Z tohoto screeningu bylo vybráno 30 kandidátních klonů pro editaci pomocí HDR rekombinace. Digitální dPCR odhalila sedm klonů s alespoň jednou rekombinovanou alelou. Sekvenací a analýzou indelů (vložených nebo deletovaných úseků DNA) byly tři klony potvrzeny jako monoalelické (jedna HDR, jedna wt) a čtyři jako bialelické (dvě HDR alely). Z vybraných klonů byla metodou transferu jader somatických buněk vytvořena GE telata. Z buněk klonu CC14, který byl bialelicky editován, bylo připraveno 36 rekonstruovaných embryí, z nichž se sedm uchytilo. Narodila se dvě telata s mutací genu PMEL a tři kontrolní. Jedno z editovaných telat mělo při narození komplikace způsobené nahromaděním tekutiny v tělních dutinách a tkáních. Druhé bylo při narození zdravé, avšak ve čtyřech týdnech věku uhynulo v důsledku infekce. Všechna tři kontrolní telata byla zdravá a vyvíjela se normálně.

Telata s homozygotní mutací genu PMEL vykazovala zřetelné zesvětlení srsti. Černé partie byly výrazně světlejší, měly stříbřitě šedou barvu, zatímco bílé zůstaly nezměněny. Tento nový fenotyp potvrzuje kauzální roli mutace PMEL v ředění barvy srsti. Studie také ukázala, že pomocí GE lze cíleně vytvářet přirozeně se vyskytující genetické varianty a tím adaptovat hospodářská zvířata na měnící se klimatické podmínky. Telata s homozygotní mutací vykazovala nový šedobílý vzor srsti, odlišný od černobílého zbarvení kontrolních zvířat. To poprvé jednoznačně prokázalo příčinný vztah mezi mutací PMEL a zesvětlením barvy srsti skotu.

Přestože přežilo pouze jedno GE tele a i to později uhynulo na infekci, studie ukázala, že editace je u skotu technicky proveditelná a umožňuje podrobné zkoumání účinků konkrétních mutací i dalších alelických variant. Kombinace specifické gRNA/Cas9 a donorové DNA pro HDR nesoucí přirozenou 3bp deleci v genu PMEL umožnila přesnou editaci bez nutnosti zásahu do PAM motivu.

Cílem zesvětlení srsti bylo zmírnit tepelný stres a zvýšit adaptabilitu skotu na vysoké teploty. Ačkoli byla mutace p.Leu18del ověřena u mléčného plemene, tato strategie by mohla být snadno aplikována i na masná plemena. Vzhledem k celosvětovému rozšíření chovu skotu by i mírné zvýšení produktivity v důsledku zesvětlení srsti mohlo přinést významné environmentální přínosy. Je však třeba zdůraznit, že světlejší srst představuje pouze jeden z možných adaptačních mechanismů. Pro další zlepšení termotolerance bude nutné uplatnit i jiné genetické varianty. Navzdory úhynu GE telat studie ukazuje potenciál CRISPR technologie jako nástroje pro rychlou adaptaci hospodářských zvířat na klimatické změny.

Obr. 1 Fenotyp telete s upraveným genomem. Zobrazeny jsou obrázky telete s mutací v genu PMEL (vlevo) s kontrolním teletem bez genetické úpravy (vpravo). Srovnání umožňuje přímé porovnání zbarvení srsti a rozmístění bílých a tmavých znaků. 

Aktualizace ke dni: 29.5.2025