Biomics

Хотя материал данной статьи больше похож на научную фантастику, создание в недалеком будущем с помощью генной инженерии «говорящих» собак исключать нельзя. Ключевой мишенью может стать транскрипционный фактор FOXP2, отвечающий у человека за коммуникационные способности и членораздельную речь. Данный белок очень консервативен и, помимо некоторых отличий в полиглутаминовом участке, различается у разных организмов единичными заменами аминокислот. FOXP2 человека и его ближайшего родственника шимпанзе отличаются двумя аминокислотами, а человека и собаки - только одной (p.N303T), вызываемой заменой лишь одного нуклеотида, что может быть исправлено с помощью технологии геномного редактирования CRISPR/Cas. Попытки создания говорящих собак могут внести существенный вклад в развитие исследований, посвященных изучению эффектов, вызываемых нормальным и дефектным генами FOXP2 человека. В этом случае собаки могут послужить более подходящим модельным объектом для такого рода исследований. Наибольший интерес в плане придания способности собакам говорить представляют породы собак-компаньонов, а также декоративные породы ввиду их большей востребованности и, соответственно, коммерческой привлекательности. При этом лай собак, который практически не используют их предки – волки, можно считать некой самостоятельной попыткой собак при одомашнивании установить коммуникацию с человеком. Несомненно, что появление говорящих собак должно повлечь за собой разработку новых биоэтических принципов.

собака, Canis familiaris, ДНК, геном, трансгенные собаки, «говорящие» собаки, CRISPR/Cas геномное редактирование

1. Бородин П.М., Малиновская Л.П. Кошки и гены: 40 лет спустя // Наука из первых рук. №4(84). С.6-31.
2. Гарафутдинов Р.Р., Чемерис Д.А., Сахабутдинова А.Р., Алексеев Я.И., Геращенков Г.А., Гиниятов Ю.Р., Аминев Ф.Г., Чемерис А.В. Полиморфизм ДНК собак (Canis familiaris ). III. VNTR- и STR-локусы. Их применение в собаководстве и криминалистике // Biomics. 2021. Т.13(3). С.321-346.              DOI: https://doi.org/10.31301/2221- 6197.bmcs.2021-23
3. Геращенков Г.А., Рожнова Н.А., Кулуев Б.Р., Кирьянова О.Ю., Гумерова Г.Р., Князев А.В., Вершинина З.Р., Михайлова Е.В., Чемерис Д.А., Матниязов Р.Т., Баймиев Ан.Х., Губайдуллин И.М., Баймиев Ал.Х., Чемерис А.В. Дизайн РНК-гидов для CRISPR/CAS-редактирования геномов растений // Молекулярная биология. Т.54, №1, с. 1–22. DOI: https://doi.org/10.1134/S0026898420010061
4. Гиниятов Ю.Р., Чемерис Д.А., Яхин О.И., Гарафутдинов Р.Р., Чемерис А.В. Прасобаки, собаки и их будущее // Biomics. 2021. Т.13(3). С. 288-297. DOI: https://doi.org/31301/2221-6197.bmcs.2021-20
5. Кирьянова О.Ю., Гарафутдинов Р.Р., Чемерис Д.А., Гиниятов Ю.Р., Губайдуллин И.М., Чемерис А.В. Полиморфизм ДНК собак (Canis familiaris ). Геномное in silico штрих-кодирование собачьих геномов и геномов их диких сородичей // Biomics. 2022. Т.14(1). С.59-67.   DOI: https://doi.org/10.31301/2221-6197.bmcs.2022-4
6. Сахабутдинова А.Р., Чемерис Д.А., Гарафутдинов Р.Р., Алексеев Я.И., Гиниятов Ю.Р., Аминев Ф.Г., Чемерис А.В. Полиморфизм ДНК собак (Canis familiaris) и его применение. IV. Митохондриальная ДНК // Biomics. 2021. Т.13(3). С.347-359. DOI: https://doi.org/31301/2221-6197.bmcs.2021-24
7. Чемерис А.В., Аминев Ф.Г., Гарафутдинов Р.Р., Анисимов В.А., Сагитов А.М., Хуснутдинова Э.К., Сахабутдинова А.Р., Чемерис Д.А., Михайленко К.И. ДНК-криминалистика. М.: Наука. 2022. 466 С.
8. Чемерис Д.А., Гарафутдинов Р.Р., Кулуев А.Р., Сахабутдинова А.Р., Кулуев Б.Р., Чемерис А.В. Разнообразие методов детекции полиморфных нуклеотидов в известных снипах. III. Аллель- специфичная ПЦР // Биомика. 2021. Т.14(1). С. 32-51. DOI: https://doi.org/31301/2221-6197.bmcs.2022-2
9. Чемерис Д.А., Гиниятов Ю.Р., Гарафутдинов Р.Р., Чемерис А.В. Полиморфизм ДНК собак (Canis familiaris ). I. Происхождение, распространение собак в свете молекулярно-биологических данных об их митохондриальных и ядерных геномах // Biomics. 2021.         Т.13(3). С.298-308.           DOI: https://doi.org/10.31301/2221-6197.bmcs.2021-21
10. den Hoed J., Fisher S.E. Genetic pathways involved in human speech disorders // Curr. Opin. Genet. 2020.                    V.65. P.103-111.           doi: https://doi.org/10.1016/j.gde.2020.05.012
11. den Hoed J., Devaraju K., Fisher S.E. Molecular networks of the FOXP2 transcription factor in the brain // EMBO Rep. 2021. 22(8). e52803. doi: https://doi.org/10.15252/embr.202152803
12. Enard W., Gehre S., Hammerschmidt K. et al. A humanized version of Foxp2 affects cortico-basal ganglia circuits in mice // Cell. 2009. 137(5). P.961-971. doi: https://doi.org/10.1016/j.cell.2009.03.041
13. Enard W., Przeworski M., Fisher S.E., Lai C.S., Wiebe V., Kitano T., Monaco A.P., Pääbo S. Molecular evolution of FOXP2, a gene involved in speech and language // Nature. V.418(6900). P.869-872. doi: https://doi.org/10.1038/nature01025
14. Fisher S.E., Vargha-Khadem F., Watkins K.E., Monaco A.P., Pembrey M.E. Localisation of a gene implicated in a severe speech and language disorder // Nat Genet. V.18(2). P.168-70. doi: https://doi.org/10.1038/ng0298-168
15. Gopnik Feature-blind grammar and dysphagia // Nature. 1990. V.344(6268). P.715. doi: https://doi.org/10.1038/344715a0
16. Haesler S., Rochefort C., Georgi B., Licznerski P., Osten P., Scharff C. Incomplete and inaccurate vocal imitation after knockdown of FoxP2 in songbird basal ganglia nucleus Area X // PLoS Biol. 2007. 5(12). e321. doi: https://doi.org/10.1371/journal.pbio.0050321
17. Hiroshige K., Soejima M., Nishioka T., Kamimura S., Koda Y. Simple and sensitive method for identification of human DNA by allele-specific polymerase chain reaction of FOXP2 // J Forensic Sci. 2009.  V.54(4).  P.857-861.  doi:  https://doi.org/10.1111/j.1556-4029.2009.01063.x
18. Hong G., Kim M.K., Jang G., Oh H.J., Park J.E., Kang J.T., Koo O.J., Kim T., Kwon M.S., Koo B.C., Ra J.C., Kim D.Y., Ko C., Lee B.C. Generation of red fluorescent protein transgenic dogs // Genesis. 2009. V.47(5). P.314-322. doi: https://doi.org/10.1002/dvg.20504
19. Hunter P. The riddle of speech: After FOXP2 dominated research on the origins of speech, other candidate genes have recently emerged. EMBO Rep. 2019. V.20(2). e47618. doi: https://doi.org/15252/embr.201847618
20. Hurst J.A., Baraitser M., Auger E., Graham F., Norell An extended family with a dominantly inherited speech disorder // Dev Med Child Neurol. 1990. V.32(4). P.352-355. doi: https://doi.org/10.1111/j.1469-8749.1990.tb16948.x
21. Kim J., Oh H.J., Park J.E., Kim G.A., Hong S.G., Jang G., Kwon M.S., Koo B.C., Kim T., Kang S.K., Ra J.C., Ko C., Lee B.C. Generation of transgenic dogs that conditionally express green fluorescent protein // Genesis. 2011. V.49(6). P.472-478. doi: https://doi.org/10.1002/dvg.20737
22. Krause J., Lalueza-Fox C., Orlando L. et al. The derived FOXP2 variant of modern humans was shared with Neandertals // Curr. 2007. V.17(21). P.1908- 1912. doi: https://doi.org/10.1016/j.cub.2007.10.008
23. Lai C.S., Fisher S.E., Hurst J.A., Levy E.R., Hodgson S., Fox M., Jeremiah S., Povey S., Jamison D.C., Green E.D., Vargha-Khadem F., Monaco A.P. The SPCH1 region on human 7q31: genomic characterization of the critical interval and localization of translocations associated with speech and language disorder // Am J Hum Genet. V.67(2). P.357-368. doi: https://doi.org/10.1086/303011
24. Lai S., Fisher S.E., Hurst J.A., Vargha-Khadem F., Monaco A.P. A forkhead-domain gene is mutated in a severe speech and language disorder // Nature. 2001. V.413(6855). P.519-523. doi: https://doi.org/10.1038/35097076
25. Lee H.,  Oh  H.J.,  Kim  M.J.,  Kim  G.A., Setyawan E.M.N., Ra K., Abdillah D.A., Lee B.C. Dog cloning-no longer science fiction // Reprod Domest Anim. 2018. V.53. Suppl 3. P.133-138. doi: https://doi.org/10.1111/rda.13358
26. Linnaei C. Systema naturae per regna tria naturae, secundum classes, ordines, genera, species, cum characteribus, differentiis, synonymis, locis. 824 P. doi https://doi.org/10.5962/bhl.title.542
27. MacDermot K.D., Bonora E., Sykes N., Coupe A.M., Lai C.S., Vernes S.C., Vargha-Khadem F., McKenzie F., Smith R.L., Monaco A.P., Fisher S.E. Identification of FOXP2 truncation as a novel cause of developmental speech and language deficits // Am J Hum Genet. V.76(6). P.1074-1080. doi: https://doi.org/10.1086/430841
28. Maricic T., Günther V., Georgiev O., Gehre S., Curlin M., Schreiweis C., Naumann R., Burbano H.A., Meyer M., Lalueza-Fox C., de la Rasilla M., Rosas A., Gajovic , Kelso J., Enard W., Schaffner W., Pääbo S. A recent evolutionary change affects a regulatory element in the human FOXP2 gene // Mol Biol Evol. 2013. V.30(4). P.844-852. doi: https://doi.org/10.1093/molbev/mss271
29. Mozzi A., Forni D., Clerici M., Pozzoli U., Mascheretti S., Guerini F.R., Riva S., Bresolin N., Cagliani R., Sironi M. The evolutionary history of genes involved in spoken and written language: beyond FOXP2 // Sci Rep. 2016. V.6. 22157. doi: https://doi.org/10.1038/srep22157
30. Olsson P.O., Jeong Y.W., Jeong Y., Kang M., Park G.B., Choi E., Kim S., Hossein M.S., Son Y.B., Hwang W.S. Insights from one thousand cloned dogs. Sci Rep. 2022. V12(1). 11209. doi: https://doi.org/10.1038/s41598-022-15097-7
31. Reich D., Green R.E., Kircher M. et al. Genetic history of an archaic hominin group from Denisova Cave in Siberia // Nature. 2010. 468(7327). P.1053-1060. doi: https://doi.org/10.1038/nature09710
32. Reimers-Kipping , Hevers W., Pääbo S., Enard Humanized Foxp2 specifically affects cortico-basal ganglia circuits // Neuroscience. 2011. V.175. P.75-84. doi: https://doi.org/10.1016/j.neuroscience.2010.11.042
33. Schreiweis C., Bornschein U., Burguière E. et al. Humanized Foxp2 accelerates learning by enhancing transitions from declarative to procedural performance // Proc. Natl. Acad. Sci. USA. 2014. V.111(39). P.14253- 14258. doi: https://doi.org/1073/pnas.1414542111
34. von Merten S., Pfeifle C., Künzel S., Hoier S., Tautz D. A humanized version of Foxp2 affects ultrasonic vocalization in adult female and male mice // Genes Brain Behav. V.20(7). e12764. doi:https://doi.org/10.1111/gbb.12764
35. Zhang J., Webb D.M., Podlaha O. Accelerated protein evolution and origins of human-specific features: Foxp2 as an example // Genetics. V.162(4). P.1825-1835. doi:https://doi.org/10.1093/genetics/162.4.1825
36. Zou Q., Wang X., Liu Y. et al. Generation of gene-target dogs using CRISPR/Cas9 system // J. Mol. Cell   2015.  V.7(6).  P.580-583.  doi:https://doi.org/10.1093/jmcb/mjv061