دانشمندان با استفاده از کریسپر، ژن تمساح را وارد ژنوم گربه ماهی کردند

سالانه میلیون‌ها ماهی در ایالات متحده پرورش داده می‌شوند، اما بسیاری از آن‌ها براثر عفونت از بین می‌روند. ازنظر تئوری، مهندسی ژنتیک ماهی‌ها با ژن‌هایی که از آن‌ها دربرابر بیماری‌ها محافظت می‌کند، می‌تواند تلفات را کاهش دهد و به محدود کردن اثرات زیست‌محیطی پرورش ماهی کمک کند. گروهی از دانشمندان تلاش کرده‌اند با وارد کردن ژنی از تمساح پوزه‌پهن به ژنوم گربه‌ماهی این کار را انجام دهند.

به‌گزارش تکنولوژی ریویو، در سال ۲۰۲۱، مزارع پرورش گربه‌ماهی در ایالات متحده ۱۳۰ میلیون کیلوگرم از این ماهی را تولید کردند. رکس دانهام که در دانشگاه آبرن در آلاباما روی بهبود ژنتیکی گربه‌ماهی کار می‌کند، می‌گوید: «برحسب پوند، چیزی حدود ۶۰ تا ۷۰ درصد از آبزی‌پروری در ایالات متحده شامل تولید گربه‌ماهی می‌شود.»

اما پرورش گربه‌ماهی همچنین بستر مناسبی برای عفونت‌ها مهیا می‌کند. در سراسر جهان، از زمانی که ماهی‌های پرورشی تازه از تخم خارج می‌شوند تا زمان برداشت، حدود ۴۰ درصد از آ‌ن‌ها به علت بیماری‌های مختلف می‌میرند.

ژن تمساح پوزه پهن که پژوهش دانهام آن را به‌عنوان پاسخ احتمالی پیدا کرده است، پروتئینی به نام کاتلیسیدین را رمزگذاری می‌کند. به‌گفته‌ی دانهام، این پروتئین ضدمیکروب است و تصور می‌شود به محافظت از تمساح‌ها دربرابر ایجاد عفونت در زخم‌هایی که در جریان درگیری‌های تهاجمی با همدیگر دچار آن می‌شوند، کمک می‌کند. دانهام دراین‌باره کنجکاو بود که آیا حیواناتی که این ژن به‌طور مصنوعی وارد ژنوم آن‌ها می‌شود، ممکن است دربرابر بیماری‌ها مقاوم‌تر شوند.

دانهام و همکارانش همچنین می‌خواستند قدمی جلوتر بروند و اطمینان حاصل کنند که ماهی تراریخته حاصل توانایی تولیدمثل ندارد. علت آن است که حیوانات اصلاح‌شده ژنتیکی در صورت فرار از مزارع می‌توانند ویرانی به بار بیاورند و در رقابت بر سر زیستگاه و غذا، از همتایان وحشی خود پیشی بگیرند.

دانهام، بائوفنگ سو و همکارانشان از ابزار ویرایش ژن کریسپر برای وارد کردن ژن کاتلیسیدین تمساح به بخشی از ژنوم گره‌ماهی استفاده کردند که هورمون تولیدمثلی مهمی را رمزگذاری می‌کند تا به‌گفته‌ی دانهام، با یک تیر دو نشان بزنند. بدون این هورمون ماهی‌ها قادر به تخم‌ریزی نیستند.

به‌نظر می‌رسد ماهی حاصل دربرابر عفونت‌ها مقاوم‌تر است. وقتی پژوهشگران دو نوع باکتری عامل بیماری مختلف را در مخزن آب ماهی‌ها قرار دادند، احتمال بقای ماهی‌هایی ویرایش ژن شده نسبت‌به همتایانشان که تحت ویرایش ژن قرار نگرفته بودند، بیشتر بود. دانهام می‌گوید بسته به نوع عفونت، نرخ ماندگاری ماهی‌های تراریخته بین دو تا پنج برابر بیشتر بود.

پژوهشگران که یافته‌های آن‌ها در سرور مقالات پیش‌چاپ bioRxiv منتشر شده است، می‌گویند ماهی‌های تراریخته‌ی آن‌ها عقیم هستند و فقط در صورتی می‌توانند تولیدمثل کنند که هورمون‌های تولیدمثلی به آن‌ها تزریق شود. این مقاله هنوز مورد بازنگری قرار نگرفته است.

گرگ لوتز از دانشگاه ایالتی لوئیزیانا که چندین دهه به مطالعه نقش ژنتیک در آبزی‌پروری مشغول بوده است، درمورد این کار خوشبین است و می‌گوید مقاومت دربرابر بیماری می‌تواند تاثیر زیادی بر مقدار تلفاتی داشته باشد که توسط مزارع پرورش ماهی تولید می‌شود. او می‌گوید کاهش این تلفات یکی از اهداف قدیمی ویرایش ژن در حیوانات پرورشی بوده است. پرورش ماهی‌های مقاوم دربرابر بیماری به منابع کمتری نیاز دارد و به‌طورکلی ضایعات کمتری تولید می‌کند.

اگرچه لوتز در مورد پژوهش جدید نظر مثبتی دارد، متقاعد نشده است که گربه‌ماهی که به کمک کریسپر مهندسی شده است، بتواند آینده آبزی‌پروری را متحول کند. روش ویرایش ژنی که توسط تیم مورد استفاده قرار گرفته است، پیچیده است و احتمالا باید برای هر نوبت تخم‌ریزی برای تولید گربه‌ماهی هیبریدی که در مزارع پرورش ماهی استفاده می‌شود، تکرار شود.

دانشمندان آبرن امیدوارند که درنهایت برای گربه‌ماهی تراریخته خود مجوز بگیرند تا بتوانند آن را به فروش برسانند و مردم آن را مصرف کنند. اما این روند می‌تواند طولانی باشد.

در ایالات متحده، فقط یک نوع ماهی‌ دستکاری‌شده ژنتیکی تایید شده است. در سال ۲۰۲۱، سالمون آکوآ ادونتج، ۲۶ سال پس از اینکه شرکت AquaBounty برای اولین‌بار درخواست دریافت مجوز را برای سازمان غذا و دارو فرستاد، سرانجام وارد بازار ایالات متحده شد. این ماهی سالمون دارای یک ژن اضافی است (از ژنوم نوع دیگری از سالمون گرفته شده است) که موجب می‌شود نسبت‌به حالت طبیعی بسیار بزرگ‌تر شود.

فرض کنید گربه‌ماهی تراریخته درنهایت مجوز فروش را می‌گیرد. آیا مردم تمایلی به مصرف آن‌ها خواهند داشت؟ سو و دانهام فکر می‌کنند که مردم آن‌ها را می‌خورند.

سو می‌گوید، وقتی ماهی پخته شد، پروتئینی که توسط ژن تمساح ساخته شده است، فعالیت زیستی خود را از دست می‌دهد، بنابراین بعید است که عواقبی برای کسی داشته باشند که آن ماهی را می‌خورد. او اضافه می‌کند که بسیاری از مردم درحال‌حاضر گوشت تمساح را می‌خورند. اما لوتز می‌گوید برخی افراد ممکن است علاقه‌ای به خوردن گربه‌ماهی که دارای ژن تمساح است، نداشته باشند و تصور وحشتناکی نسبت به گربه‌ماهی داشته باشند که دارای ژن تمساح است.