Xi-jun Yin
Te mięsiste świnie mogą stać się pierwszymi genetycznie zmodyfikowanymi zwierzętami, które zostaną zatwierdzone do spożycia przez ludzi.
Belgian Blue cattle to potężne zwierzęta, które zapewniają niezwykle duże ilości cenionych, chudych kawałków wołowiny, co jest wynikiem dziesięcioleci selektywnej hodowli. Teraz zespół naukowców z Korei Południowej i Chin twierdzi, że stworzył świński odpowiednik przy użyciu znacznie szybszej metody.
Te „podwójnie umięśnione” świnie są wykonane przez zakłócenie lub edycję pojedynczego genu – zmiana, która jest znacznie mniej dramatyczna niż te wykonane w konwencjonalnej modyfikacji genetycznej, w której geny z jednego gatunku są przeszczepiane do innego. W rezultacie, ich twórcy mają nadzieję, że organy regulacyjne wezmą łagodne stanowisko wobec świń – i że rasa może być wśród pierwszych genetycznie zmodyfikowanych zwierząt, które zostaną zatwierdzone do spożycia przez ludzi.
Jin-Soo Kim, biolog molekularny na Seoul National University, który prowadzi pracę, twierdzi, że jego edycje genów tylko przyspieszyć proces, który może, przynajmniej w zasadzie, wystąpić poprzez bardziej naturalną drogę. „Moglibyśmy to zrobić poprzez hodowlę,” mówi, „ale wtedy zajęłoby to dziesięciolecia.”
Żadne genetycznie zmodyfikowane zwierzę nie zostało zatwierdzone do spożycia przez ludzi gdziekolwiek na świecie, z powodu obaw przed negatywnymi skutkami środowiskowymi i zdrowotnymi. Szybko rosnący transgeniczny łosoś atlantycki od 20 lat pozostaje w zawieszeniu w amerykańskiej Agencji ds. Żywności i Leków (patrz Nature 497, 17-18; 2013).
Kim i jego koledzy są częścią rosnącej grupy badaczy, którzy mają nadzieję, że edycja genów, która może być wykorzystana do wyłączenia – lub wybicia – pojedynczego genu, pozwoli tego uniknąć. Doniesienia o zastosowaniach edycji genów w rolnictwie obejmują tworzenie bydła bez rogów. (Rogi sprawiają, że zwierzęta te są trudne w obsłudze i obecnie są boleśnie usuwane). Naukowcy wyhodowali również świnie, które są odporne na wirusa afrykańskiego pomoru świń.
Natura special: CRISPR
Kluczem do stworzenia podwójnie umięśnionych świń jest mutacja w genie miostatyny (MSTN). MSTN hamuje wzrost komórek mięśniowych, utrzymując rozmiar mięśni w ryzach. Ale w niektórych bydła, psów i ludzi, MSTN jest zakłócony i komórki mięśniowe rozmnażają się, tworząc nienormalną masę włókien mięśniowych.
Aby wprowadzić tę mutację u świń, Kim użył technologii edycji genów zwanej TALEN, która składa się z enzymu tnącego DNA dołączonego do białka wiążącego DNA. Białko kieruje enzym tnący do konkretnego genu wewnątrz komórki, w tym przypadku do MSTN, który następnie tnie. Naturalny system naprawczy komórki zszywa DNA z powrotem, ale niektóre pary zasad są często usuwane lub dodawane w tym procesie, czyniąc gen dysfunkcyjnym.
Zespół edytował komórki płodu świni. Po wybraniu jednej edytowanej komórki, w której TALEN znokautował obie kopie genu MSTN, współpracownik Kima, Xi-jun Yin, badacz zajmujący się klonowaniem zwierząt na Uniwersytecie Yanbian w Yanji w Chinach, przeniósł ją do komórki jajowej i stworzył 32 sklonowane prosięta.
Kim i jego zespół nie opublikowali jeszcze swoich wyników. Jednak zdjęcia świń „pokazują typowy fenotyp” podwójnie muskularnych zwierząt, mówi Heiner Niemann, pionier w użyciu narzędzi do edycji genów u świń, który jest w Instytucie Friedrich Loeffler w Neustadt, Niemcy. W szczególności, zauważa, mają wyraźne tylne mięśnie, które są typowe dla takich zwierząt.
Yin mówi, że wstępne badania, pokazują, że świnie zapewniają wiele z podwójnie umięśnionych korzyści krowy – takie jak chudsze mięso i wyższą wydajność mięsa na zwierzę. Jednakże, mają one również pewne problemy. Trudności z porodem wynikają na przykład z dużych rozmiarów prosiąt. Tylko 13 z 32 prosiąt dożyło 8 miesięcy. Spośród nich dwa nadal żyją, mówi Yin, a tylko jeden jest uważany za zdrowego.
Raczej niż próbować tworzyć mięso z takich świń, Kim i Yin planują wykorzystać je do dostarczania spermy, która zostanie sprzedana rolnikom do hodowli z normalnymi świniami. Powstałe w ten sposób potomstwo, z jednym zaburzonym genem MSTN i jednym normalnym, byłoby zdrowsze, choć mniej muskularne, jak twierdzą; zespół robi teraz ten sam eksperyment z inną, nowszą technologią edycji genów zwaną CRISPR/Cas9. We wrześniu ubiegłego roku naukowcy zgłosili użycie innej metody edycji genów w celu opracowania nowych ras krów o podwójnym umięśnieniu i owiec o podwójnym umięśnieniu (C. Proudfoot et al. Transg. Res. 24, 147-153; 2015).
Ponieważ edycja genów jest stosunkowo nowym zjawiskiem, kraje dopiero zaczęły rozważać, jak ją regulować w roślinach i zwierzętach rolniczych. Istnieją pewne oznaki, że agencje rządowe będą patrzeć na to łagodniej niż na konwencjonalne formy modyfikacji genetycznej: organy regulacyjne w Stanach Zjednoczonych i Niemczech już oświadczyły, że kilka roślin uprawnych poddanych edycji genów nie wchodzi w zakres ich kompetencji, ponieważ żadne nowe DNA nie zostało włączone do genomu. Ale Tetsuya Ishii, który bada międzynarodowe regulacje biotechnologii na Uniwersytecie Hokkaido w Sapporo, Japonia, i który zrobił międzynarodowe porównanie na GM przepisów, mówi, że edycja genów będzie podnosić coraz większy alarm, jak to postępuje w animals.
Kim ma nadzieję na rynek edytowane nasienia świń do rolników w Chinach, gdzie popyt na wieprzowinę jest na wzrost. Klimat regulacyjny tam może sprzyjać jego planu. Chiny intensywnie inwestują w edycję genów i historycznie mają luźny system regulacyjny, mówi Ishii. Jego zdaniem, organy regulacyjne będą ostrożne, ale niektóre z nich mogą wyłączyć inżynierię genetyczną, która nie obejmuje transferu genów z rygorystycznych przepisów. „Myślę, że Chiny będą pierwsze” – mówi Kim.