Xi-jun Yin
Deze vlezige varkens zouden de eerste genetisch gemanipuleerde dieren kunnen worden die voor menselijke consumptie worden goedgekeurd.
Belgian Blue-runderen zijn logge dieren die ongewoon grote hoeveelheden gewaardeerd, mager rundvlees leveren, het resultaat van decennia van selectief fokken. Nu zegt een team van wetenschappers uit Zuid-Korea en China dat het het varkensequivalent heeft gecreëerd met behulp van een veel snellere methode.
Deze ‘dubbel gespierde’ varkens worden gemaakt door het verstoren, of bewerken, van een enkel gen – een verandering die veel minder dramatisch is dan die welke wordt gemaakt bij conventionele genetische modificatie, waarbij genen van de ene soort worden getransplanteerd in een andere. Als gevolg daarvan hopen de makers dat de regelgevende instanties een milde houding zullen aannemen ten opzichte van de varkens – en dat het ras een van de eerste genetisch gemanipuleerde dieren zou kunnen zijn die voor menselijke consumptie worden goedgekeurd.
Jin-Soo Kim, een moleculair bioloog aan de Seoul National University die het werk leidt, stelt dat zijn gen-edits slechts een proces versnellen dat, althans in principe, via een meer natuurlijke route zou kunnen plaatsvinden. “
Geen enkel genetisch gemanipuleerd dier is goedgekeurd voor menselijke consumptie waar ook ter wereld, uit vrees voor negatieve milieu- en gezondheidseffecten. Snelgroeiende transgene Atlantische zalm is 20 jaar lang in het ongewisse gebleven over de regelgeving door de Amerikaanse Food and Drug Administration (zie Nature 497, 17-18; 2013).
Kim en zijn collega’s maken deel uit van een groeiende groep onderzoekers die hopen dat gen-editing, dat kan worden gebruikt om een enkel gen uit te schakelen – of knock-out – dit zal voorkomen. Verslagen van toepassingen van gen-editing in de landbouw omvatten het creëren van hoornloos vee. (Hoorns maken de dieren moeilijk te hanteren en worden momenteel in een pijnlijke procedure afgebrand). Onderzoekers hebben ook varkens ontwikkeld die immuun zijn voor het Afrikaanse varkenspestvirus.
Nature special: CRISPR
De sleutel tot het creëren van de dubbel gespierde varkens is een mutatie in het myostatinegen (MSTN). MSTN remt de groei van spiercellen, waardoor de spieromvang onder controle blijft. Maar bij sommige runderen, honden en mensen is MSTN verstoord en gaan de spiercellen woekeren, waardoor een abnormale massa spiervezels ontstaat.
Om deze mutatie in varkens te introduceren, gebruikte Kim een gen-editing technologie, TALEN genaamd, die bestaat uit een DNA-snijdend enzym gekoppeld aan een DNA-bindend eiwit. Het eiwit leidt het snijenzym naar een specifiek gen in cellen, in dit geval in MSTN, dat het vervolgens doorsnijdt. Het natuurlijke reparatiesysteem van de cel hecht het DNA weer aan elkaar, maar daarbij worden vaak enkele basenparen geschrapt of toegevoegd, waardoor het gen disfunctioneel wordt.
Het team bewerkte varkensfoetale cellen. Na het selecteren van één bewerkte cel waarin TALEN beide kopieën van het MSTN-gen had uitgeschakeld, bracht Kim’s medewerker Xi-jun Yin, een onderzoeker naar het klonen van dieren aan de Yanbian University in Yanji, China, het over naar een eicel, en creëerde 32 gekloonde biggen.
Kim en zijn team hebben hun resultaten nog niet gepubliceerd. Maar foto’s van de varkens “tonen het typische fenotype” van dubbel gespierde dieren, zegt Heiner Niemann, een pionier in het gebruik van gen-editing tools bij varkens die aan het Friedrich Loeffler Instituut in Neustadt, Duitsland werkt. In het bijzonder, merkt hij op, hebben zij de geprononceerde achterspieren die typisch zijn voor dergelijke dieren.
Yin zegt dat uit voorlopig onderzoek blijkt dat de varkens veel van de voordelen van de dubbel gespierde koe bieden – zoals magerder vlees en een hogere opbrengst aan vlees per dier. Zij delen echter ook enkele van de problemen. Zo zijn er problemen bij de geboorte als gevolg van de grote omvang van de biggen. En slechts 13 van de 32 dieren werden 8 maanden oud. Daarvan zijn er nog twee in leven, zegt Yin, en slechts één wordt als gezond beschouwd.
In plaats van te proberen vlees van deze varkens te maken, zijn Kim en Yin van plan ze te gebruiken om sperma te leveren dat aan boeren wordt verkocht om met normale varkens te fokken. De resulterende nakomelingen, met één verstoord MSTN-gen en één normaal gen, zouden gezonder zijn, zij het minder gespierd, zeggen ze; het team doet nu hetzelfde experiment met een andere, nieuwere gen-editing technologie genaamd CRISPR/Cas9. Afgelopen september rapporteerden onderzoekers dat ze een andere methode van genbewerking gebruikten om nieuwe rassen van dubbelgespierde koeien en dubbelgespierde schapen te ontwikkelen (C. Proudfoot et al. Transg. Res. 24, 147-153; 2015).
Omdat genbewerking een relatief nieuw fenomeen is, zijn landen nog maar net begonnen na te denken over hoe het te reguleren in landbouwplanten en dieren. Er zijn tekenen dat overheidsinstanties het milder zullen bekijken dan conventionele vormen van genetische modificatie: regelgevers in de Verenigde Staten en Duitsland hebben al verklaard dat een paar genetisch gemodificeerde gewassen buiten hun bevoegdheid vallen omdat er geen nieuw DNA in het genoom is opgenomen. Maar Tetsuya Ishii, die internationale biotechnologieregelgeving bestudeert aan de Hokkaido Universiteit in Sapporo, Japan, en die een internationale vergelijking van GM-regelgeving heeft gemaakt, zegt dat gen-editing steeds meer alarm zal slaan naarmate het bij dieren vordert.
Kim hoopt het bewerkte varkenssperma op de markt te kunnen brengen bij boeren in China, waar de vraag naar varkensvlees toeneemt. Het regelgevingsklimaat daar kan zijn plan bevorderen. China investeert zwaar in gen-editing en heeft van oudsher een laks regelgevend systeem, zegt Ishii. Regelgevers zullen voorzichtig zijn, zegt hij, maar sommigen zouden genetische manipulatie die geen genoverdracht met zich meebrengt kunnen vrijstellen van strenge regelgeving. “Ik denk dat China als eerste zal gaan,” zegt Kim.