Rinder weltweit sind großen Gesundheitsbedrohungen durch eine hoch ansteckende Viruserkrankung ausgesetzt, die jahrzehntelang durch Impfungen und andere Vorsichtsmaßnahmen nicht eingedämmt werden konnte. Wissenschaftler des Bundes, des Privatsektors und der Universität von Nebraska-Lincoln arbeiten gemeinsam an einer neuen Verteidigungslinie, indem sie ein gentechnisch verändertes Kalb produzieren, das gegen das Virus resistent ist.
Wenn die Folgeforschung seine Wirksamkeit bestätigt, bietet der Gen-Editing-Ansatz ein langfristiges Potenzial zur Reduzierung des antimikrobiellen und antibiotischen Einsatzes in der Rinderindustrie.
Das Bovine Virusdiarrhoe-Virus (BVDV) zerstört das Immunsystem der Rinder und kann bei infizierten Rindern und Milchvieh schwere Atemwegs- und Darmschäden verursachen, sagte der Veterinär-Epidemiologe Brian Vander Ley, außerordentlicher Professor an der School of Veterinary Medicine and der University of Nebraska-Lincoln Biomedizinische Wissenschaften.
Kälber im Mutterleib sind besonders anfällig für Infektionen. Wenn sie überleben, können sie lebenslang infiziert bleiben und das Virus wiederholt auf andere Rinder übertragen.
„Sie zeigen sich als normales Vieh, aber in Wirklichkeit scheiden sie eine enorme Menge an Viren aus. Sie sind die ‚Typhoid Marys‘ der BVDV-Ausbreitung“, sagte Vander Ley, stellvertretender Direktor des Great Plains Veterinary Educational Center der UNL im Clay Center .
Die Rinderindustrie hat seit den 1960er Jahren gegen die Krankheit geimpft, aber „die hochgradig wandelbare Natur von BVDV und das Auftreten hochvirulenter BVDV-Stämme tragen zum begrenzten Erfolg der derzeitigen Kontrollprogramme bei“, erklärte die Academy of Veterinary Consultants.
Wissenschaftler identifizierten Anfang dieses Jahrhunderts die spezifische genetische Struktur, die mit der Krankheit verbunden ist. Ein Gemeinschaftsprojekt, an dem Wissenschaftler mit dem Agricultural Research Service des USDA und Acceligen, einem in Minnesota ansässigen Privatunternehmen, beteiligt waren, nutzte die Genbearbeitung, um die kleine Anzahl von Aminosäuren zu verändern, die zu einer BVDV-Anfälligkeit führen, während der Rest des Proteins, CD46, unverändert blieb.
„Unser Ziel war es, die Gen-Editing-Technologie zu verwenden, um CD46 leicht zu verändern, damit es das Virus nicht bindet und dennoch alle seine normalen Rinderfunktionen behält“, sagte Aspen Workman, ein Wissenschaftler des ARS US Meat Animal Research Center (USMARC) in Tonzentrum, Nebraska.
Ein gentechnisch verändertes Kalb namens Ginger wurde am 19. Juli 2021 geboren und eine Woche später zur genauen Überwachung durch Vander Ley zur UNL transportiert. Während der ganzen Zeit ist Ginger ein „helles, gesundes Kalb“ geblieben, sowohl körperlich als auch verhaltensmäßig normal, was eine Woche mit einem BVDV-infizierten Milchkalb beinhaltete, das das Virus in großem Umfang ausschüttete.
Die Forschungsergebnisse werden am 9. Mai online veröffentlicht PNAS-Nexus. Workman ist Hauptautor.
Ginger ist ein Gir, eine tropisch angepasste Rinderrasse, die zur Entwicklung von Brahman-Rindern in Nordamerika verwendet wird. Folgeforschungen werden eine experimentelle Replikation bei anderen Rinderrassen erfordern. Ingwer wird auch während der Schwangerschaft überwacht, falls er auftritt.
Wenn sich der Gen-Editing-Ansatz als realisierbar erweist, könnte er möglicherweise den Einsatz von antimikrobiellen Mitteln im Rindersektor reduzieren, sagte Vander Ley.
„Die erfolgreichste Version der Zukunft, die ich sehen kann, ist eine, in der wir uns nicht mit antimikrobieller Resistenz auseinandersetzen müssen, weil wir einfach nicht so viele antimikrobielle Mittel verwenden“, sagte er. „Das ist besser für alle. Das bedeutet, dass wir die Ursache für einen Großteil des Einsatzes antimikrobieller Mittel beseitigt haben, und wir haben diese Kosten für Viehzüchter eliminiert.“
Michael Heaton, ein USMARC-Forscher für das BVDV-Projekt, stimmte zu. Diese Forschungsrichtung „stellt eine weitere Möglichkeit dar, den Bedarf an Antibiotika in der Landwirtschaft zu verringern“, sagte er.
Mehr Informationen:
Aspen M. Workman et al., Erstes gentechnisch verändertes Kalb mit reduzierter Anfälligkeit für einen wichtigen viralen Krankheitserreger, PNAS-Nexus (2023). DOI: 10.1093/pnasnexus/pgad110. academic.oup.com/pnasnexus/art … /2/5/pgad125/7157271