Mød kvinden, der bruger CRISPR til at opdrætte alle mandlige terminatorkvæg

Aleksandra Domanovic og Spencer Lowell

En kandidatstuderende ventede på Alison Van Eenennaam i døren til hendes laboratorium på University of California, Davis. Hun er australsk genetiker og tilbringer dage på farten med at skændes med kritikere af Monsantos GM-sojabønner, optræde i dokumentarer og fortælle offentligheden, hvorfor genetisk modifikation er sikker.

Hendes videnskabelige arbejde involverer dog kvæg. Nu, da den studerende, Joey Owen, hviskede noget i hendes øre, sagde hun et hjerteligt Yeaaaah i hendes Down Under-drawl. Vi har knock-in!

Efter et års forsøg havde laboratoriet netop brugt genredigeringsværktøjet CRISPR til at tilføje et gen kaldet SRY til nogle bovine hudceller. Og SRY er ikke en almindelig smule DNA. Alt på egen hånd, tilstedeværelsen af SRY kan få en kvinde til at vise sig at være en mand – med større muskler, en penis og testikler (selv om den ikke er i stand til at lave sæd).

Dette er ikke en normal dag i laboratoriet, sagde Van Eenennaam.

Genredigeringsteknologi har et stort potentiale i husdyr. Det er blevet brugt til at skabe grise, der er immune over for virus og får, hvis uld bliver længere. Van Eenennaam deltog i et vellykket forsøg på at redigere malkekøer for at fjerne deres horn.

Nu, i projektet, hun kalder Boys Only, sigter hun mod at skabe en tyr, der kun vil være far til mandlige afkom: enten normale tyrekalve eller dem med to X-kromosomer, men også de han-skabende SRY . Ingen hunner overhovedet.

Det ville være værdifuldt for oksekødsproducenter, mener hun, fordi hannerne vokser sig større og hurtigere. Det er så meget mere bøf. Oksekød er allerede USAs mest værdifulde landbrugsprodukt. Forestil dig, siger hun, at CRISPR-tyre strejfer rundt på græsmarkerne, forvrider oddsene mod mandlighed og gør industrien mere effektiv.

Derfor kæmper jeg for innovation i dyreavl, siger hun. det er gratis , når du har lavet den genetiske forbedring.

Regulatoriske problemer

Van Eenennaam er en ihærdig fortaler for GMO'er i alle deres former. I en tvist, hvor anti-GMO-mødre har organiseret sig for at argumentere for, at fødevarerne er usikre, hun tøver ikke at påpege, at hun også er mor. I 2014 besejrede hun sammen med Monsantos chefvidenskabsmand skeptikere i en offentlig diskussion deltog af videnskabspersonligheden Bill Nye.

GMO-debatten har ironisk nok haft sine mest skræmmende virkninger på dyreforskere som Van Eenennaam, der har titlen kooperativ udvidelsesspecialist. Jobbet er at udbrede praktisk videnskabelig viden til landmændene. Alligevel viser det sig næsten umuligt at gøre. Kun en enkelt genmodificeret art - en superhurtigt voksende laks - er nogensinde blevet godkendt til konsum i USA

Forskere håbede, at genredigering kunne få en lettere berøring fra tilsynsmyndighederne, hvilket fremskyndede nye ideer i fødekæden. Men i januar 2017, som en af ​​Obama-administrationens sidste handlinger, sagde den amerikanske fødevare- og lægemiddeladministration, at den havde til hensigt at behandle CRISPR-redigerede dyr, som om de var nye lægemidler, hvilket kræver omfattende og dyre sikkerhedsundersøgelser.

De foreslåede regler sætter en enorm reguleringsblokering på at bruge denne genredigeringsteknik hos dyr, siger Van Eenennaam, der affyrede et syv-en-halv-sides brev med enkelt afstand til FDA, hvor han satte spørgsmålstegn ved beslutningen.

Virksomheder lobbyer nu Trump-administrationen for at dræbe reglerne og erklære genredigerede dyr for uregulerede. De har advaret Det Hvide Hus om, at USA kan komme bagud i lande som Argentina og Brasilien.

Nogle forventede endda, at præsident Donald J. Trump ville annoncere ændringen i denne uge under en direkte adresse til bønder i Nashville. I stedet tilbød Trump et mere generelt løfte om 'strømlining af reguleringer, der har blokeret banebrydende bioteknologi, og sætter vores landmænd fri til at innovere, trives og vokse'.

Terminator frø

Fremkomsten af ​​CRISPR - en ny slags molekylær saks, der præcist kan klippe DNA - har gjort det langt nemmere at ændre generne for næsten enhver organisme. Men frygten for løbsk teknologi betyder, at det er lettere at vinde finansiering til at studere CRISPRs risici og farer end at gøre noget nyttigt med det.

Van Eenennaam fik faktisk midlerne til kvægprojektet fra en U.S. Department of Agriculture program ser på de potentielle farer ved genmodificerede organismer. Afdelingen ønsker måder at sterilisere GM-organismer, herunder havkat og poppeltræer, så deres DNA-modifikationer ikke spredes til vilde slægtninge.

Fordi dyr blev hankøn af SRY forventes at være sterile, vil de ikke videregive den genetiske ændring eller andre DNA-ændringer forbundet med den. Det tilbyder en form for genetisk indeslutning.

Det er dybest set 'terminator'-teknologi, siger Van Eenennaam og refererer til en idé, der engang blev drevet af landbrugsgiganter om at skabe planter med sterile frø, så landmændene ikke kunne indsamle og genplante dem. Det var den linje, vi argumenterede for, der fik det finansieret.

Det oprindelige terminatorforslag viste sig at være kontroversielt. Så meget, at i 1999 Monsanto lovede aldrig at kommercialisere sterile GM-planter . (I stedet underskriver landmænd kontrakter, der er enige om ikke at gemme frø.) Selvom den blev opgivet, viste ideen sig berygtet nok til, at GMO-kritikere stadig taler om det.

Relateret historie

Relateret historie Forskere har opdrættet genredigerede grise fri for vira, der udgør en potentiel sundhedsrisiko for mennesker.

Jeg hader at bruge det udtryk, for aktivister har altid sagt Oh my God, Monsanto's using terminator technology', og det gjorde de aldrig. siger Van Eenennaam. Jeg vil gerne have en mere nuanceret diskussion omkring denne teknologi, snarere end bare den samme gamle samme-gamle ... Det er ligesom, 'Ugh, skyd mig.' Vi bliver blokeret fra at bruge disse teknologier på grund af diskussionen omkring afgrøder.

afløser hanner

Fordi kvæg er mærket, mærket, indfanget og slagtet, såvel som at de er langsomme til at reproducere, er de faktisk blandt de mindst sandsynlige organismer, der forårsager en genetisk flugt. Van Eenennaams langsigtede mål er at gøre oksekødsproduktionen mere effektiv. Hanner giver mere kød end hunner og bliver ikke gravide eller går i brunst. Hun mener, at ersatz-hannene burde være omkring 15 procent mere effektive til at omdanne græs og korn til muskler end hunnerne.

For at skabe dem er hendes laboratorium nulstillet SRY , også kendt som testis-bestemmende faktor. Hos pattedyr kan dette gen alene afgøre, om et dyr er fysisk hankøn. Som du ville forvente, er det normalt placeret på Y-kromosomet.

Nogle gange hopper genet dog naturligt over til X-kromosomet. Det kan ske for mennesker. I 1992 begyndte Den Internationale Olympiske Komité at teste kvindelige atleter for SRY , at finde om 13 sager blandt mere end 5.000 kvinder, selvom obligatorisk kønstest senere blev opgivet som påtrængende og potentielt uretfærdig.

Indtil videre er der aldrig fundet nogen hunkvæg, der er blevet hankvæg, som naturligt kan huse SRY . Owen, hendes elev, tror, ​​at det kunne være sket, uden at nogen havde bemærket det: De fleste kødkvæg af hankøn bliver alligevel kastreret.

Van Eenennaams laboratorium sigter mod at skabe en tyr med en ekstra kopi af SRY redigeret på dets X-kromosom, så alle døtre ender med det. Den dag, jeg besøgte, rapporterede Owen det første skridt: tilføjelse SRY til et X-kromosom i mandlige hudceller. For at lave en levende tyr skal Van Eenennaam lave en lignende redigering i et kvægembryo. Hvis det ikke virker, kan hun bruge en hudcelle i Owens petriskål til at lave en tyr ved kloning.

Kvægavlere har allerede en måde at lave kun hanner på. Fordi en sædcelle, der bærer et Y-kromosom, har lidt mindre DNA end sin X-modstykke og dermed er lettere, kan tyresæd indeholdende disse celler adskilles efter vægt. Sæd udelukkende af mænd sælges i kataloger.

Men terminatortyre kunne være en bedre løsning. Kunstig befrugtning bruges kun hos omkring 4 procent af kødkvæget på grund af den indsats, der er involveret i at vandre rundt i området, samle køer og gøre dem drægtige. Van Eenennaam mener, at hendes tyre, der kun er hankøn, ville være en billigere måde.

En tyr er meget bedre til at gøre det, end vi er, siger hun. Og han nyder det meget mere.

Præcisering: En sætning, der nævner end Alison Van Eenennaam, er selv en mor, er blevet ændret fra den originale version for at løse en tvetydig formulering.

skjule