Xi-jun Yin
Näistä lihaisista sioista voisi tulla ensimmäiset geenimanipuloidut eläimet, jotka hyväksytään ihmisravinnoksi.
Belgian Blue -naudat ovat kookkaita eläimiä, jotka tuottavat vuosikymmeniä kestäneen valikoivan jalostuksen tuloksena epätavallisen suuria määriä arvostettuja, vähärasvaisia naudanlihapaloja. Nyt eteläkorealainen ja kiinalainen tutkijaryhmä kertoo, että se on luonut sikojen vastineen paljon nopeammalla menetelmällä.
Nämä ”kaksoismuskelipossut” on luotu häiritsemällä eli muokkaamalla yhtä geeniä – muutos on paljon vähemmän dramaattinen kuin tavanomaisessa geenimuuntelussa, jossa yhden lajin geenejä siirretään toiseen lajiin. Tämän seurauksena niiden luojat toivovat, että sääntelyviranomaiset suhtautuvat sikoihin lempeästi – ja että rotu voisi olla ensimmäisten geenimuunneltujen eläinten joukossa, jotka hyväksytään ihmisravinnoksi.
Jin-Soo Kim, Soulin kansallisessa yliopistossa työskentelevä molekyylibiologi, joka johtaa työtä, väittää, että hänen tekemänsä geenimuokkaukset vain nopeuttavat prosessia, joka voisi ainakin periaatteessa tapahtua luonnollisempaa tietä. ”Voisimme tehdä tämän jalostuksen avulla”, hän sanoo, ”mutta silloin se kestäisi vuosikymmeniä.”
Yhtään geenimanipuloitua eläintä ei ole hyväksytty ihmisravinnoksi missään päin maailmaa, koska pelätään kielteisiä ympäristö- ja terveysvaikutuksia. Nopeasti kasvava siirtogeeninen merilohi on junnannut 20 vuotta Yhdysvaltain elintarvike- ja lääkeviraston (Food and Drug Administration) lainsäädännöllisessä limbossa (ks. Nature 497, 17-18; 2013).
Kim kollegoineen kuuluu kasvavaan tutkijaryhmään, joka toivoo, että geenieditoinnilla, jolla voidaan lamauttaa – tai tyrmätä – yksittäinen geeni, voidaan välttää tämä. Maatalouden geenimuuntelusovelluksista on raportoitu muun muassa sarvettomien nautojen luomisesta. (Sarvet tekevät eläimistä vaikeasti käsiteltäviä, ja nykyisin ne poltetaan pois kivuliaalla menetelmällä). Tutkijat ovat myös muokanneet sikoja, jotka ovat immuuneja afrikkalaiselle sikaruttovirukselle.
Nature special: CRISPR
Avain kaksoismuskelisten sikojen luomiseen on mutaatio myostatiinigeenissä (MSTN). MSTN estää lihassolujen kasvua ja pitää lihasten koon kurissa. Mutta joillakin naudoilla, koirilla ja ihmisillä MSTN on häiriintynyt ja lihassolut lisääntyvät, jolloin lihassäikeiden määrä kasvaa epänormaalisti.
Siittääkseen tämän mutaation sioihin Kim käytti TALEN-nimistä geeninmuokkaustekniikkaa, joka koostuu DNA:ta leikkaavasta entsyymistä, joka on liitetty DNA:ta sitovaan proteiiniin. Proteiini ohjaa leikkausentsyymin tiettyyn geeniin solujen sisällä, tässä tapauksessa MSTN:ään, jonka se sitten leikkaa. Solun luonnollinen korjausjärjestelmä ompelee DNA:n takaisin kasaan, mutta prosessissa poistetaan tai lisätään usein joitakin emäspareja, mikä tekee geenistä toimimattoman.
Ryhmä muokkasi sian sikiösoluja. Valittuaan yhden muokatun solun, jossa TALEN oli tyrmännyt MSTN-geenin molemmat kopiot, Kimin yhteistyökumppani Xi-jun Yin, eläinten kloonauksen tutkija Yanbianin yliopistossa Yanjissa, Kiinassa, siirsi sen munasoluun ja loi 32 kloonattua porsasta.
Kim ja hänen tiiminsä eivät ole vielä julkaisseet tuloksiaan. Sioista otetuissa valokuvissa ”näkyy kuitenkin tyypillinen fenotyyppi” kaksoismuskelieläimille, sanoo Heiner Niemann, geeninmuokkaustyökalujen käytön edelläkävijä sioilla, joka työskentelee Friedrich Loeffler -instituutissa Neustadtissa, Saksassa. Hän toteaa, että niillä on erityisesti tällaisille eläimille tyypilliset voimakkaat takalihakset.
Yin sanoo, että alustavat tutkimukset osoittavat, että siat tuottavat monia kaksoislihaksikkaan lehmän etuja – kuten vähärasvaisempaa lihaa ja suurempaa lihantuotantoa eläintä kohti. Ne jakavat kuitenkin myös joitakin sen ongelmia. Synnytysvaikeudet johtuvat esimerkiksi porsaiden suuresta koosta. Ja vain 13 porsasta 32:sta eli 8 kuukauden ikäiseksi. Näistä kaksi on Yinin mukaan yhä elossa, ja vain yhtä pidetään terveenä.
Kim ja Yin aikovat sen sijaan, että yrittäisivät tuottaa lihaa tällaisista porsaista, käyttää niitä siittiöiden tuottamiseen, jotka myytäisiin maanviljelijöille kasvatettavaksi tavallisten sikojen kanssa. Tuloksena syntyvät jälkeläiset, joissa on yksi häiriintynyt MSTN-geeni ja yksi normaali, olisivat terveempiä, vaikkakin vähemmän lihaksikkaita, he sanovat; ryhmä tekee nyt saman kokeen toisella, uudemmalla geeninmuokkaustekniikalla nimeltä CRISPR/Cas9. Viime syyskuussa tutkijat kertoivat, että he käyttivät erilaista geeninmuokkausmenetelmää uusien kaksoismuskelisten lehmien ja kaksoismuskelisten lampaiden rotujen kehittämiseen (C. Proudfoot et al. Transg. Res. 24, 147-153; 2015).
Koska geeninmuokkaus on verrattain uusi ilmiö, valtiot ovat vasta alkaneet miettiä, miten sitä voitaisiin säädellä viljelykasveissa ja -eläimissä. On joitakin merkkejä siitä, että viranomaiset suhtautuvat siihen lempeämmin kuin perinteisiin geenimuuntelun muotoihin: Yhdysvaltojen ja Saksan sääntelyviranomaiset ovat jo ilmoittaneet, että muutamat geenimanipuloidut viljelykasvit eivät kuulu niiden toimivaltaan, koska genomiin ei ole lisätty uutta DNA:ta. Tetsuya Ishii, joka tutkii kansainvälistä biotekniikan sääntelyä Hokkaidon yliopistossa Sapporossa Japanissa ja joka on tehnyt kansainvälistä vertailua muuntogeenisten organismien sääntelystä, sanoo kuitenkin, että geeninmuokkaus herättää yhä enemmän hälyä sitä mukaa, mitä pidemmälle se etenee eläimissä.
Kim toivoo voivansa markkinoida muokatun sian siemennestettä maanviljelijöille Kiinassa, jossa sianlihan kysyntä on kasvussa. Siellä vallitseva sääntelyilmapiiri saattaa suosia hänen suunnitelmaansa. Kiina investoi voimakkaasti geenieditointiin, ja sen sääntelyjärjestelmä on perinteisesti ollut löyhä, Ishii sanoo. Sääntelyviranomaiset ovat hänen mukaansa varovaisia, mutta jotkut saattavat vapauttaa tiukasta sääntelystä geenitekniikan, johon ei liity geeninsiirtoa. ”Luulen, että Kiina menee ensin”, Kim sanoo.