Genome editing in animal of agricultural species | Геномное редактирование животных сельскохозяйственных видов

English. Genome editing techniques are becoming increasingly widespread, particularly in animal breeding. Genetic engineering must be used in this field for a number of reasons including the acceleration and enhancement of breeding efforts, the creation of disease resistance models, and biomedicine. The performance of such research involving farm animal species remains rather limited. These limitations could be caused by several factors, such as the lack of research on polygenic control of economically valuable traits, the dependence of their manifestation on "founder effects," the influence of environmental factors, the need to consider the structural and functional characteristics of the gene editing targets, and the need to consider sufficiently high economic costs. For these reasons, the monograph examines the potential reliance of genomic editing results on the variability of economically valuable traits in response to the balance of natural and artificial selection factors, as well as the peculiarities of the genetic structure of animal group founders. The complexity of the organization of genetic material, the diversity of genomic elements in terms of the rate of sequence evolution, involvement in evolutionarily conserved blocks of genetic linkage, and participation in the control of different metabolic pathways and their intersections are discussed. It is concluded that the target gene or regulatory network element selected for genomic editing by their structural and functional features, including the three-dimensional organization of the genome, must be thoroughly examined in advance. Such a preliminary analysis and appropriate selection of targets could presumably increase the success rate of controlling phenotypic variability in a desirable direction and reduce the number of negative effects of their editing in work with farm animals.

Russian. Методы геномного редактирования приобретают все более широкое распространение, в частности, в животноводстве. Применение генной инженерии в этой области необходимо, например, для ускорения селекционной работы и повышения ее эффективности, при разработке моделей устойчивости к заболеваниям и биомедицины. Результативность таких исследований на животных сельскохозяйственных видов остается относительно низкой. Возможны следующие причины таких ограничений: недостаточная изученность полигенности контроля хозяйственно ценных признаков; зависимость их проявления от "эффектов основателя", действия факторов окружающей среды; необходимость учета структурно-функциональных особенностей геномных мишеней генного редактирования, а также обусловлено достаточно высокими экономическими затратами. В монографии рассматриваются вопросы о потенциальной зависимости результатов геномного редактирования от изменчивости хозяйственно ценных признаков в ответ на баланс действия факторов искусственного и естественного отборов, особенностей генетической структуры основателей группы животных. Обсуждается сложность организации генетического материала, разнообразие геномных элементов по скорости эволюции последовательностей, вовлеченности в эволюционно консервативные блоки генетического сцепления, по участию в контроле разных метаболических путей и их пересечений. Делается вывод, что необходим предварительный подробный анализ принадлежности целевого гена или элемента регуляторной сети, отбираемого для геномного редактирования, по их структурно-функциональным особенностям, в том числе и к трехмерной организации генома. Такой предварительный анализ и соответствующий подбор мишеней, по-видимому, мог бы увеличить успешность контроля фенотипической изменчивости в желательном направлении и уменьшить количество негативных последствий их редактирования в работе с животными сельскохозяйственных видов.