Genredigerede kvæg har en stor forskruning i deres DNA

En ko og hendes kvie Alison Van Eenennaam, UC Davis

De var plakatdyrene for genredigeringsrevolutionen, der dukkede op i historien efter historie . Ved blot at tilføje nogle få bogstaver af DNA til malkekvægets genomer havde et amerikansk startup-firma udtænkt en måde at sikre, at dyrene aldrig fik generende horn.

For Recombinetics – St. Paul, Minnesota-genredigeringsfirmaet, der lavede det hornløse kvæg – var dyrene budbringere fra en ny æra med bedre, hurtigere, molekylært landbrug. Det samme resultat kunne opnås ved at avle på gården, erklærede virksomhedens daværende administrerende direktør Tammy Lee Stanoch i 2017. Dette er præcisionsavl.

Bortset fra at det ikke var.

Forskere fra Food and Drug Administration, der havde et nærmere kig på genomsekvensen af ​​et af de redigerede dyr, en tyr ved navn Buri, har opdaget dets genom indeholder en strækning af bakterielt DNA, herunder et gen, der giver antibiotikaresistens.

Den utilsigtede tilføjelse af DNA fra en anden art fandt sted under selve genredigeringsprocessen, siger regeringen. Det blev uopdaget af virksomheden, selvom det udråbte dyrene som 100 % kvæg og angreb FDA for at sige, at dyrene overhovedet skulle reguleres.

Det var ikke noget forventet, og vi ledte ikke efter det, siger Tad Sontesgard, administrerende direktør for Acceligen, et datterselskab af Recombinetics, der ejer dyrene. Han siger, at der burde have været foretaget en mere fuldstændig kontrol.

Bommerten er et tilbageslag for Recombinetics, hvis banebrydende prototyper af genredigerede dyr omfatter varmeresistente kvæg såvel som grise, der aldrig når puberteten. Det er også en strejke mod bestræbelser på at gøre sådan genredigering til en rutinemæssig praksis i dyrs reproduktion. Hele tiden havde Recombinetics støjende protesteret mod tilsyn fra FDA, som kategoriserer genredigerede dyr som nye lægemidler, der kræver omfattende testning og godkendelse. Den har endda lobbyet Trump-administrationen for at fjerne tilsynet fra sundhedsagenturet, idet den sagde, at den holdt en gårdrevolution tilbage.

Men genredigering er endnu ikke så forudsigelig eller pålidelig, som promotorerne siger. I stedet kan proceduren, der er beregnet til at foretage præcise ændringer i DNA, introducere betydelige uventede ændringer, uden at nogen bemærker det. I takt med at genomredigeringsteknologi udvikler sig, udvikler vores forståelse af de utilsigtede ændringer, den producerer, også, skrev FDA-forskerne, ledet af Alexis Norris og Heather Lombardi, i et papir, de udgav i juli . De mener, at genredigeringsfejl er underrapporterede og en blind plet for videnskabsmænd.

Risikoen for tilfældig konstruktion er ikke kun for staldedyr. Genom-redigeringsbehandlinger til at helbrede sjældne sygdomme bliver testet på mennesker, og det er muligt, at patienter vil ende med uplanlagte genetiske mutationer. Utilsigtede konsekvenser er en særlig bekymring i forbindelse med forsøg på at modificere menneskelige børn før fødslen med genredigering - som det skete for første gang i Kina sidste år.

Uafhængige videnskabsmænd har stadig ikke haft en chance for at bekræfte, om de kinesiske børn - tvillingepiger - også har utilsigtede fejl i deres DNA. I år er Verdenssundhedsorganisationen sagde ethvert yderligere forsøg på at gøre genredigerede mennesker ville være uansvarlige til dels på grund af teknisk usikkerhed.

Berømthedskvæg

For at lave sine hornløse køer startede Recombinetics med hudceller fra holsteinske malketyre. Det var her, de bakterielle gener kom ind: For at formidle DNA-instruktioner til cellen, brugte virksomheden i arbejdet udført i 2013 plasmider - en type cirkulært minikromosom, der findes i bakterier.

Plasmiderne (ment til kun at vare midlertidigt) bar DNA-instruktioner både for det genetiske redigeringsværktøj (kendt som TALENs) og den genetiske ændring uden horn, der findes i andre racer, og som involverer udskiftning af omkring 200 genetiske bogstaver. Senere blev redigerede hudceller brugt i en kloningsprocedure til at generere to nye dyr, kaldet Buri og Spotigy. Disse var kopier af de originale tyre, men de dyrkede ikke horn.

Det hornløse kvæg, født i 2015, blev hurtigt genredigerende berømtheder. Mens Spotigy blev dræbt for at analysere sit væv, levede Buri længe nok til at føde omkring 17 afkom, som er fordelt mellem faciliteter på University of California, Davis og en farm i Australien. En hornløs datterko stillede op til dække for Kablet i april.

Vi ved præcis, hvor genet skal hen, og vi placerer det på dets nøjagtige placering, Recombinetics ledere fortalte Bloomberg i 2017. Vi har alle de videnskabelige data, der beviser, at der ikke er nogen off-target-effekter.

Spis dyrene

Til dels fordi det var uenigt med reglerne, søgte virksomheden aldrig formel godkendelse af det hornløse kvæg i USA. Men dets samarbejdspartner ved University of California, Davis, veterinærforsker Alison Van Eenennaam, åbnede en fil om dyrene hos FDA sidste år, siger hun, for at handle information med agenturet.

Ifølge Sontesgard valgte Van Eenennaam derefter at teste FDA's tankegang ved at spørge, om nogle af de overskydende genredigerede dyr, der optog plads på Davis-anlægget, kunne gå til et slagteri, hvor de ville blive lavet til bøffer og hamburger.

Sontesgard kalder tilbuddet om at vinde en fødevarefritagelse et forsøg på at vurdere FDA's synspunkter. Alison var spændt på, om dyrene ville blive godkendt som mad. Jeg sagde 'Okay, du kan tage et skud', siger Sontesgard. Hvis de havde sagt okay, ville det have været et pænt resultat, og hvis de sagde nej, skulle de komme med et logisk ræsonnement. Jeg ville bare ikke have, at de skulle gå til spilde, for der er virkelig ikke noget galt med dem.

Sontesgard mener, at dyrene er sikre at spise med eller uden plasmidet.

Van Eenennaam havde økonomiske faktorer i tankerne. Det koster 60 øre pundet at forbrænde forsøgsdyr, som vejer omkring et ton, hvilket hun betragter som en stor udgift for sit universitetsprogram. Bedre at sælge dem som hamburgere.

I marts havde en FDA-bioinformatiker, der kørte tests på tyrenes genomer, imidlertid stødt på tilstedeværelsen af ​​plasmidet - det var på en eller anden måde integreret i Buris genom. Agenturets embedsmænd arrangerede den måned et telefonmøde, fortæller de dårlige nyheder, siger Van Eenennaam. Dyrene indeholdt bakteriegener og var GMO'er, uanset definition.

Vi blev overraskede, men når man får ny information, går man videre, siger Van Eenennaam. Det er det, videnskaben gør. Hun siger, at halvdelen af ​​Buris afkom forventes også at have arvet bakteriegenerne.

Det kunne virke svært at forklare, hvorfor virksomheden og UC Davis ikke kunne se bakteriegenerne, som endte lige ved siden af ​​deres 'no-horns'-edit i dyrenes genomer. Men for at studere DNA skal forskerne først beslutte, hvilke bits de skal isolere eller tjekke efter - faktisk kigger de ofte i lampelyset, en proces, der introducerer antagelser og skævheder, ifølge FDA-forskerne.

Det er ikke klart, om det bakterielle DNA udgør en større risiko. Det er usandsynligt, at det påvirker koen eller en person, der spiser den; i stedet er bekymringen, at genet for antibiotikaresistens kan optages af en hvilken som helst af de milliarder af bakterier, der findes i en ko's tarm eller krop. John Heritage, en pensioneret mikrobiolog fra Leeds University, siger, at han ikke ser en stor chance for, at genet springer yderligere, men siger, at dets tilstedeværelse i en ko kan skabe uforudsigelige muligheder for, at det kan sprede sig.

Opdagelsen af, at nogle af de hornløse dyr har uønsket DNA fra en anden art, har beseglet deres skæbne. Ingen kommer til at vinde myndighedsgodkendelse for dem nu. Allerede tilsynsmyndigheder i Brasilien afviste et revideret andragende af Recombinetics forbundet med dyrene, bekræftede Sontesgard.

Det er nyt DNA, så lige dér kaster det det ind i hele GMO-debatten, siger Van Eenennaam. Det bekymrer mig ikke ud fra et fødevaresikkerhedsperspektiv, men lovgivningsmæssigt - ja, du ville ikke engang prøve. Det er ikke et produkt, der ville bevæge sig fremad.

Van Eenennaam siger, at UC Davis siden opdagelsen af ​​FDA har forbrændt tre af de fem mænd, der boede på dens gårde. Dyret, der stillede op til forsiden af ​​Wired, er drægtigt og vil blive skånet indtil videre.

skjule