Første genredigerede hunde rapporteret i Kina

Menneskets bedste ven er nu hans nyeste genteknologiske projekt.

Beagler ved navn Hercules, til venstre, og Tiangou er verdens første genredigerede hunde.

Forskere i Kina siger, at de er de første til at bruge genredigering til at producere skræddersyede hunde. De skabte en beagle med dobbelt så stor mængde muskelmasse ved at slette et gen kaldet myostatin.

Hundene har flere muskler og forventes at have stærkere løbeevne, hvilket er godt til jagt, politi (militær) applikationer, sagde Liangxue Lai, en forsker ved Key Laboratory of Regenerative Biology ved Guangzhou Institutes of Biomedicine and Health, i en e-mail.

Lai og 28 kolleger rapporterede deres resultater i sidste uge i Journal of Molecular Cell Biology , og siger, at de har til hensigt at skabe hunde med andre DNA-mutationer, inklusive dem, der efterligner menneskelige sygdomme som Parkinsons og muskeldystrofi. Målet med forskningen er at udforske en tilgang til generering af nye sygdomshundemodeller til biomedicinsk forskning, siger Lai. Hunde er meget tæt på mennesker med hensyn til metaboliske, fysiologiske og anatomiske egenskaber.

Lai sagde, at hans gruppe ikke havde planer om at opdrætte de ekstramuskulære beagler som kæledyr. Andre hold kunne imidlertid rykke hurtigt for at kommercialisere gen-ændrede hunde, potentielt redigere deres DNA for at ændre deres størrelse, forbedre deres intelligens eller korrigere genetiske sygdomme. Et andet kinesisk institut, BGI, sagde i september det var begyndt at sælge miniature grise, skabt via genredigering, for $1.600 hver som nyhedskæledyr.

Det kinesiske beagle-projekt blev ledet af Lai og Gao Xiang, en specialist i gensplejsning af mus ved Nanjing Universitet. Hundene bliver holdt på Guangzhou General Pharmaceutical Research Institute, som siger på sin hjemmeside, at de yngler mere end 2.000 beagler om året til forskning. Beagler er almindeligt anvendt i biomedicinsk forskning i både Kina og USA.

Genom redigering refererer til nyudviklede teknikker, der lader videnskabsmænd nemt deaktivere gener eller omarrangere deres DNA-bogstaver. Metoden, der bruges til at ændre beagles, kendt som CRISPR-Cas9, er særlig billig og præcis (se 10 Breakthrough Technologies 2014: Genome Editing).

I sidste måned fremhævede Duanqing Pei, en repræsentant for det kinesiske videnskabsakademi, Lais arbejde som en del af det, han kaldte en stor kinesisk indsats for at modificere dyr ved hjælp af CRISPR. Listen over dyr, der allerede er konstrueret ved hjælp af genredigering i Kina, omfatter geder, kaniner, rotter og aber. Pei beskrev indsatsen som en national videnskabelig prioritet og en del af Kinas indsats for at etablere forskning i verdensklasse.

Den lethed, hvormed genredigering kan udføres, har givet anledning til bekymringer om, at mennesker kunne være den næste (se Engineering the Perfect Baby). Denne frygt blev vækket i april, da et andet kinesisk hold rapporterede, at de ændrede menneskelige embryoner i laboratoriet i et forsøg på at rette op på en genetisk defekt, der forårsager beta-thalassæmi (se Chinese Team Reports Gene-Editing Human Embryos).

En naturligt forekommende DNA-mutation i myostatingenet fører til meget muskuløse whippets til venstre, som rapporteret i tidsskriftet Neuromuscular Disorders. Forskere i Kina siger, at de nu kan konstruere den samme ændring i andre hunde.

Hundeforskerne tog stort set samme tilgang, idet de direkte introducerede de genredigerende kemikalier - et DNA-udskæringsenzym, Cas9, og et guidemolekyle, der nulstilles til en bestemt DNA-strækning - i mere end 60 hundeembryoner. Deres mål var at beskadige eller slå begge kopier af myostatingenet ud, så beaglernes kroppe ikke ville producere noget af det muskelhæmmende protein, som genet fremstiller.

I sidste ende blev der af 65 embryoner, de redigerede, født 27 hvalpe, men kun to, en hun og en han, havde forstyrrelser i begge kopier af myostatingenet. De opkaldte hunnen Tiangou efter himmelhunden i kinesisk myte. De kaldte hannen Hercules.

Lai og hans kolleger rapporterede, at i Hercules var genredigeringen ufuldstændig, og at en procentdel af hundens muskelceller stadig producerede myostatin. Men i Tiangou var afbrydelsen af ​​myostatin fuldstændig, og beaglen viste tydelige muskulære fænotyper eller karakteristika. For eksempel var hendes lårmuskler store sammenlignet med hendes kuldkammeraters.

Virkningerne af at miste myostatingenet er velkendte fra naturens side. En race af ultra-beefy kvæg kaldet Belgian Blues mangler normalt genet og vokser til stor størrelse. Blandt hunde forekommer mutationen kun naturligt i whippets, siger Eva Engvall, en pensioneret videnskabsmand og whippet-opdrætter, der i 2007 hjalp med at identificere mutationen, der påvirker racen. De dobbeltmusklede hunde kaldes bølle-whippets.

I sjældne tilfælde kan en person også blive født uden nogen arbejdskopi af myostatin. I 2004 læger rapporterede en nyfødt, der fremstod ekstraordinært muskuløs, med udstående muskler i lårene og overarmene. De bekræftede, at han manglede myostatingenet og bemærkede, at drengen ved fire et halvt års alderen kunne forlænge sine arme, mens han holdt tre kilo håndvægte.

Fordi myostatingenet er velundersøgt - og fordi dobbeltmusklering ikke vides at have åbenlyse ulemper - citeres det ofte i debatter om hypotetisk fremtidig gendoping blandt atleter. Amerikanske læger forsøger allerede at blokere myostatin i genterapi-eksperimenter, der søger at bremse muskeltab hos drenge, der lider af Duchenne-muskulær dystrofi.

Engvall siger, at hun var imponeret over det kinesiske arbejde, som hun siger viser, hvordan genredigering også kan bruges til at korrigere genetiske sygdomme, der påvirker nogle hunderacer. Pointen med dette arbejde var ikke at genskabe myostatin-knockouts, siger Engvall, Pointen var at bruge CRISPR-teknologien til hunde. Og i dette projekt overvandt forfatterne nogle forhindringer, idet hunde er lidt tricky, når det kommer til at manipulere embryoner.

Eliane Ostrander, en videnskabsmand ved National Institutes of Health, som har undersøgt myostatin hos hunde, siger imidlertid, at det stadig er uklart for hende, baseret på publikationen, om beaglerne udviste ekstremt mærkbare stigninger i muskelmasse, som det ses i whippets. Antallet af hunde er stadig lille, siger hun. Det bliver interessant at se, hvilke typer af variation, der kommer op, efterhånden som flere hunde gennemgår processen.

Når DNA-ændringer introduceres på embryostadiet, kan de påvirke hver celle i et dyrs krop, inklusive sæd og æg, cellerne i kimlinien. Lais hold siger, at det tjekkede Hercules' sæd og fandt ud af, at hvis han blev avlet, ville han videregive myostatin-mutationen. De gunstige egenskaber, der følger af genredigering, kan gå generation for generation, siger Lai, og det vil være muligt at opdrætte et stort antal genredigerede hunde, som kan kommercialiseres.

Folk har påvirket hundes genetik i årtusinder. For mindst 36.000 år siden havde de tidlige mennesker allerede startet at tæmme ulve og forme de ledsagere, vi har i dag. Charles Darwin citerede ofte hundeavl i Arternes oprindelse at demonstrere, hvordan evolution gradvist sker ved en udvælgelsesproces. Med CRISPR er evolutionen dog ikke længere gradvis eller underlagt tilfældigheder. Det er øjeblikkeligt og under menneskelig kontrol.

Det er netop den magt, der vækker bred debat og bekymring over CRISPR. Alligevel mener i det mindste nogle forskere, at genredigerede hunde kunne sætte et lodret, venligt ansigt på teknologien. I et interview i denne måned sagde George Church, en professor ved Harvard University, som leder en stor indsats for at anvende CRISPR-redigering, at han tror, ​​det vil være muligt at forstærke hunde ved at bruge DNA-redigeringer for at få dem til at leve længere eller blot gøre dem klogere.

Church sagde, at han også mente, at ændringen af ​​hunde og andre store dyr kunne åbne en vej til eventuel genredigering af mennesker. Kimline-redigering af grise eller hunde giver en linje i det, sagde han. Folk siger måske: 'Hey, det virker.'

skjule