Inheritance of a Single Edited CD46 Allele Is Associated with Reduced Ex Vivo Susceptibility to Bovine Viral Diarrhea Virus

L'allevamento di bovini dipende fortemente dalla salute delle mandrie, eppure una persistente minaccia virale nota come virus della diarrea virale bovina continua a causare perdite economiche significative nonostante i diffusi sforzi di vaccinazione. Questo virus non attacca direttamente il sistema immunitario dell'animale, ma entra nelle cellule agganciandosi a una specifica proteina sulla superficie cellulare, agendo molto come una chiave che si inserisce in una serratura. Nei bovini, questa serratura è una proteina chiamata CD46. Se gli scienziati riuscissero ad alterare la forma di questa serratura in modo che la chiave virale non si adatti più, il virus non potrebbe entrare nella cellula e l'animale diventerebbe resistente all'infezione. La questione se un tale cambiamento genetico possa essere trasmesso alla prole e fornire comunque protezione è centrale per lo sviluppo di bestiame più resiliente senza fare affidamento esclusivamente su interventi chimici.

I ricercatori hanno recentemente rivolto l'attenzione a una specifica modifica genetica che aveva già mostrato promessa in un singolo animale. Una femmina di bovino Gir, conosciuta come Ginger, era stata modificata geneticamente per portare una variazione nella proteina CD46. Questa modifica consisteva nello scambio di sei specifici mattoni all'interno della parte della proteina che il virus utilizza per agganciarsi. Studi precedenti avevano confermato che Ginger era altamente resistente al virus. Tuttavia, affinché questo tratto fosse utile in una mandria, doveva funzionare anche se l'animale avesse ereditato una sola copia del gene modificato invece di due. In genetica, un animale con due copie identiche di un gene è omozigote, mentre uno con un mix tra la versione modificata e quella normale è eterozigote. L'incognita critica era se il gene modificato potesse prevalere sul gene normale o se la presenza del gene normale avrebbe permesso al virus di infiltrarsi.

Per investigare su questo, gli scienziati hanno incrociato Ginger con un toro che non portava alcuna modifica genetica. Il vitello risultante, un maschio di nome Giraldo, ha ereditato un allele CD46 modificato dalla madre e un allele normale, non modificato, dal padre. I ricercatori hanno confermato attraverso il sequenziamento dell'intero genoma che Giraldo possedeva il gene modificato esattamente come previsto, con la sostituzione dei sei amminoacidi intatta. Hanno poi testato quanto bene il virus potesse infettare le cellule prelevate da Giraldo rispetto a quelle della madre. I risultati sono stati sorprendenti: le cellule di Giraldo mostravano un livello di resistenza al virus altrettanto forte quanto quello di Ginger. Ciò accadeva nonostante le cellule di Giraldo stessero producendo sia la versione modificata e resistente della proteina CD46, sia la versione normale e suscettibile.

Per garantire che questa resistenza non fosse semplicemente dovuta al fatto che il gene normale era stato silenziato o spento, il team ha analizzato l'RNA, le istruzioni molecolari che le cellule usano per costruire le proteine. Hanno scoperto che sia la versione modificata che quella selvatica (wild-type) del gene CD46 venivano espresse attivamente nelle cellule di Giraldo. Inoltre, quando hanno isolato la proteina CD46 normale e l'hanno posta in cellule che non possedevano alcuna proteina CD46, quella proteina normale ha permesso con successo al virus di entrare. Ciò ha confermato che il gene normale era pienamente funzionale ed era capace di supportare l'infezione se fosse stata l'unica opzione disponibile. Il fatto che Giraldo rimanesse resistente nonostante possedesse un gene normale pienamente funzionante suggerisce che la versione modificata della proteina interferisca con la capacità del virus di infettare la cellula, anche in presenza della sua controparte suscettibile.

Questi risultati indicano che la specifica modifica genetica può conferire protezione contro il virus della diarrea virale bovina in uno stato eterozigote. La ricerca suggerisce che gli allevatori potrebbero potenzialmente introdurre questa resistenza nelle popolazioni bovine più rapidamente utilizzando maschi che portano il gene modificato, poiché la loro prole erediterebbe il tratto e rimarrebbe protetta anche se portasse un gene normale dal genitore opposto. Ciò offre una via per disseminare la resistenza alle malattie attraverso metodi di allevamento convenzionali, fornendo un modo sostenibile per ridurre l'impatto di questo virus economicamente dannoso sulle mandrie di bovini.