Красимира Захариева: ДНК секвениране на мляко — ключът към по-добро здраве на животните
През последните две години кризата с Covid-19 внесе голям тласък в разработването и усъвършенстването на технологиите за секвениране на ДНК с почти ежедневни нови разработки. Секвенирането на ДНК може да се използва за широк спектър от приложения и едно потенциално приложение е извличането на богата информация за здравето на животните и статута на стопанството директно от пробите от сурово мляко (същият вид проби са използвани за определяне на количество мазнини, протеини и качество на млякото).
След като разберем микробиома на суровото / пастьоризираното мляко, имаме възможност да предоставим на земеделските стопани малко допълнителна помощ и подкрепа в стопанството, свързана основно с показателите за здравето на животните.
Технологиите за секвениране на ДНК позволяват вече секвенирането на млечния микробиом, което означава, че всички видове микроорганизми, присъстващи в пробата, са „разчетени“. След това тази информация може да се използва за наблюдение на здравето на стадата и за ранна намеса при наличие на заболяване при животните.
Въпреки че терминът „микробиом„ почти не е чут и споменаван през годините от учените до преди по-малко от десетилетие, напоследък се наблюдава нарастваща публичност относно „човешкия чревен микробиом“ (като източник на информация за здравето и историята на хората). Въпреки че пробите между хората и животните са различни, по отношение на млякото могат да се прилагат принципи, подобни на изследванията на микробиома в човешките черва.
В допълнение към соматичните клетки, кравето мляко съдържа стотици различни видове бактерии, гъбички, вируси и др. Някои видове могат да причинят заболяване, докато други вероятно ще бъдат от полза за животните.
LIC е новозеландска кооперация за агротехнологии и подобряване на стадата и има дълга история на предоставяне на водещи в света иновации за млечната индустрия. Използват нови технологии, базирани на генетиката и новите молекулярни технологии.
С произход от 1909г., този кооператив залага на научноизследователска и развойна дейност (R&D) и разработване на нови продукти, продължаваща и днес със стратегията на LIC за осигуряване на растеж, воден от иновации, с постоянен фокус върху основната новозеландска млечна индустрия. LIC също има офиси в Обединеното кралство, Ирландия и Австралия. Като кооперация, собственост на земеделски производители, цялата печалба на LIC се връща на собствениците/акционерите и на земеделските производители като дивиденти или се реинвестира за нови решения, изследвания и разработки. LIC е един от най-големите частни инвеститори в селскостопанския сектор на Нова Зеландия в научноизследователска и развойна дейност и разработване на нови продукти. Квалифицираните продукти и услуги включват MINDA®, услуги за тестване на стада и изкуствено развъждане.
LIC залага на ДНК секвениране на сурово мляко, като пробите могат да са от вътрешността на вимето, кожата на вимето, доилните системи и от млякото при самото доене. Ранното откриване на патогенни микроорганизми и заболявания е по-добра защита. Обикновено LIC открива 100 - 400 различни видове микроорганизми във всяка анализирана проба от мляко. Целта е тази информация да се използва за разработване на „системи за ранно предупреждение“, които ще позволят на земеделските стопани и ветеринарните лекари да управляват и третират по-ефективно събития, свързани със здравето на животните, чрез разбиране: точно кои патогени присъстват в животното и циркулират във фермата; колко вирулентни са те (подобно на секвенирането на SARS-CoV-2, като ни дават информация кой щам на вируса е налице); и дали са резистентни към антибиотици. Това знание трябва да улесни избора на правилното лечение, вероятно преди дори да се наблюдават клинични симптоми.
Като използват този подход, земеделските стопани и ветеринарите могат да не тестват пробите за един патогенен вид бактерии, когато има подозрение за болни животни в стадата. Не е необходимо да се правят предположения за причините и причинителите на заболяването. Например, вместо да изследваме за болестта на Джон (Болест на Джон, наричана още паратуберкулоза е сериозно инфекциозно заболяване, причинено от Mycobacterium avium paratuberculosis.), бихме могли вместо това да наблюдаваме всички видове, за които е известно, че са патогенни за кравите и/или човешкото здраве, както и видовете, които са новопоявили се в конкретен район, държава, стопанство, ферма (така се получава информация и за нивата на биосигурността във фермите).
Може да се използват международни публично достъпни бази данни за последователността, за да се намерят съвпадения с други геномни последователности на патогенни причинители на заболявания при животните. Базата данни, която повечето учени на LIC използват (за съхранение на геномни секвенции), се намира в Националния институт по здравеопазване на САЩ, който в момента съдържа повече от 63 400 секвенирани бактериални вида (с разнообразие от изолати, представляващи всеки вид).
Екипи от учени работят постоянно в намирането и оптимизирането на протоколите за секвениране на млечния микробиом в рамките на LIC, за да може секвенирането на генома/микробиома на патогенните организми в млякото да се превърне в реалност, а не да е възможно само в лабораторна среда, но и във фермите.
През последните две години са разработени лабораторни процеси за извличане на ДНК от млечни проби и генериране на надеждни ДНК данни.
Вторият етап на този „проект“ е свързан с анализ на проби от пастьоризирано мляко от широк кръг стопанства в Нова Зеландия. Целта на този етап е да се разбере кои видове бактерии (и какви нива на тези видове) обикновено присъстват в пробите от варено/пастьоризирано мляко в новозеландските млекопроизводителни стопанства и как тези нива варират в зависимост от местоположението, системите за отглеждане и времето на годината.
След като бъде разбран микробиома на млякото, има възможност за своевременни и адекватни мерки при наличие/циркулация на патогенни бактерии, както и да бъде предоставена помощ на фермерите и земеделските стопани в стопанството за подобряване на мерките за биосигурност, обезпечаване на здравето и благосъстоянието на животните, и не на последно място осигуряване на здрава и безопасна храна за крайния потребител. Това следва също така да спомогне за защитата на млекопреработвателната промишленост чрез свеждане до минимум на вредните последици, които възникват, когато нови видове бактерии преминават бариерите за биосигурност. Тази дейност е част от научноизследователската програма за устойчиви млечни продукти, която се ръководи от LIC с инвестиции и подкрепа от Министерството на първичните производства (MPI) и DairyNZ.
