Treffen Sie die Frau, die CRISPR verwendet, um rein männliche Terminator-Rinder zu züchten

Aleksandra Domanovic und Spencer Lowell

Eine Doktorandin wartete in der Tür ihres Labors an der University of California, Davis, auf Alison Van Eenennaam. Als australische Genetikerin verbringt sie Tage damit, mit Kritikern von Monsantos gentechnisch veränderten Sojabohnen zu diskutieren, in Dokumentarfilmen aufzutreten und der Öffentlichkeit zu erklären, warum genetische Veränderung sicher ist.

Ihre wissenschaftliche Arbeit bezieht sich jedoch auf Rinder. Jetzt, als der Student, Joey Owen, ihr etwas ins Ohr flüsterte, stieß sie ein herzliches aus Jaaaah in ihrem Down-Under-Zug. Wir haben Knock-in!

Nach einem Jahr des Versuchs hatte das Labor gerade das Gen-Editing-Tool CRISPR verwendet, um ein Gen namens hinzuzufügen SRY zu einigen Rinderhautzellen. Und SRY ist kein gewöhnliches Stück DNA. Ganz allein, die Anwesenheit von SRY kann dazu führen, dass eine Frau im Wesentlichen männlich wird – mit größeren Muskeln, einem Penis und Hoden (obwohl sie kein Sperma produzieren kann).

Dies ist kein normaler Tag im Labor, sagte Van Eenennaam.

Die Gen-Editing-Technologie hat großes Potenzial bei Nutztieren. Es wurde verwendet, um Schweine zu schaffen, die gegen Viren und Schafe immun sind, deren Wolle länger wächst. Van Eenennaam nahm an einem erfolgreichen Versuch teil, Milchkühe zu bearbeiten, um ihre Hörner zu entfernen.

Jetzt will sie in ihrem Projekt „Boys Only“ einen Bullen erschaffen, der nur männliche Nachkommen zeugt: entweder normale Bullenkälber oder solche mit zwei X-Chromosomen, aber auch die männliche Zeugung SRY . Überhaupt keine Weibchen.

Das wäre für Rinderzüchter wertvoll, denkt sie, weil die Männchen größer und schneller werden. Es ist so viel mehr Steak. Rindfleisch ist bereits Amerikas wertvollstes landwirtschaftliches Produkt. Stellen Sie sich vor, sagt sie, dass CRISPR-Bullen das Weideland durchstreifen, die Chancen in Richtung Männlichkeit verzerren und die Industrie effizienter machen.

Deshalb kämpfe ich für Innovationen in der Tierzucht, sagt sie. Es ist kostenlos , sobald Sie die genetische Verbesserung vorgenommen haben.

Regulatorische Probleme

Van Eenennaam ist ein entschiedener Verfechter von GVO in all ihren Formen. In einem Streit, in dem sich Anti-GVO-Mütter organisiert haben, um zu argumentieren, dass die Lebensmittel unsicher sind, sagte sie zögert nicht um darauf hinzuweisen, dass sie auch Mutter ist. 2014 besiegte sie zusammen mit Monsantos Chefwissenschaftler Skeptiker in einem öffentliche Diskussion besucht von der Wissenschaftspersönlichkeit Bill Nye.

Die GVO-Debatte hatte ironischerweise ihre abschreckendsten Auswirkungen auf Tierwissenschaftler wie Van Eenennaam, der den Titel Genossenschaftserweiterungsspezialist trägt. Die Aufgabe besteht darin, praktisches wissenschaftliches Know-how an Landwirte weiterzugeben. Doch das erweist sich als fast unmöglich. Nur eine einzige gentechnisch veränderte Art – ein superschnell wachsender Lachs – wurde jemals für den Verzehr in den USA zugelassen.

Die Wissenschaftler hofften, dass die Genbearbeitung von den Regulierungsbehörden leichter behandelt werden könnte, um neue Ideen schneller in die Nahrungskette zu bringen. Aber im Januar 2017, als eine der letzten Handlungen der Obama-Regierung, erklärte die US-amerikanische Food and Drug Administration, sie beabsichtige, mit CRISPR bearbeitete Tiere so zu behandeln, als wären sie neue Medikamente, was aufwändige und kostspielige Sicherheitsstudien erfordert.

Die vorgeschlagenen Regeln stellen eine enorme regulatorische Blockade für die Verwendung dieser Gen-Editierungstechnik bei Tieren dar, sagt Van Eenennaam, der einen siebeneinhalbseitigen einzeiligen Brief an die FDA abfeuerte und die Entscheidung in Frage stellte.

Unternehmen setzen sich jetzt bei der Trump-Administration dafür ein, die Regeln zu verwerfen und gentechnisch veränderte Tiere für unreguliert zu erklären. Sie haben das Weiße Haus gewarnt, dass die USA hinter Länder wie Argentinien und Brasilien zurückfallen könnten.

Einige erwarteten sogar, dass Präsident Donald J. Trump die Änderung diese Woche während einer Live-Ansprache vor Bauern in Nashville bekannt geben würde. Stattdessen bot Trump ein allgemeineres Versprechen an, „die Vorschriften zu rationalisieren, die modernste Biotechnologie blockiert haben, und unseren Landwirten die Freiheit zu geben, innovativ zu sein, zu gedeihen und zu wachsen“.

Terminator-Samen

Das Aufkommen von CRISPR – einer neuen Art von molekularer Schere, die DNA präzise schneiden kann – hat es viel einfacher gemacht, die Gene von fast jedem Organismus zu verändern. Aber die Angst vor außer Kontrolle geratener Technologie bedeutet, dass es einfacher ist, Mittel zu gewinnen, um die Risiken und Gefahren von CRISPR zu untersuchen, als irgendetwas Nützliches damit zu tun.

Van Eenennaam erhielt die Finanzierung für das Rinderprojekt tatsächlich von a Programm des US-Landwirtschaftsministeriums Blick auf die potenziellen Gefahren von gentechnisch veränderten Organismen. Die Abteilung sucht nach Möglichkeiten, GV-Organismen, einschließlich Wels und Pappeln, zu sterilisieren, damit sich ihre DNA-Modifikationen nicht auf wilde Verwandte ausbreiten.

Weil Tiere männlich wurden SRY von denen erwartet wird, dass sie steril sind, werden sie die genetische Veränderung oder andere damit verbundene DNA-Veränderungen nicht weitergeben. Das bietet eine Form der genetischen Eindämmung.

Es ist im Grunde eine „Terminator“-Technologie, sagt Van Eenennaam und bezieht sich auf eine Idee, die einst von landwirtschaftlichen Giganten in Umlauf gebracht wurde, um Pflanzen mit sterilen Samen zu schaffen, damit Landwirte sie nicht sammeln und neu pflanzen konnten. Das war die Linie, von der wir argumentierten, dass sie finanziert wurde.

Der ursprüngliche Terminator-Vorschlag erwies sich als umstritten. So sehr, dass im Jahr 1999 Monsanto versprach, niemals sterile gentechnisch veränderte Pflanzen zu kommerzialisieren . (Stattdessen unterzeichnen die Landwirte Verträge, in denen sie sich verpflichten, kein Saatgut aufzubewahren.) Obwohl sie aufgegeben wurde, erwies sich die Idee als berüchtigt genug, dass GVO-Kritiker immer noch darüber sprechen.

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Ich hasse es, diesen Begriff zu verwenden, weil Aktivisten immer gesagt haben, „Oh mein Gott, Monsanto verwendet Terminator-Technologie“, und das haben sie nie getan. sagt Van Eenennaam. Ich möchte eine nuanciertere Diskussion über diese Technologie führen, anstatt nur das Gleiche, das Gleiche ... Das ist einfach so: „Ugh, erschieß mich.“ Wir werden daran gehindert, diese Technologien zu verwenden, wegen der Diskussion um die Pflanzen.

Ersatz males

Da Rinder markiert, gebrandmarkt, eingepfercht und geschlachtet werden und sich nur langsam reproduzieren, gehören sie tatsächlich zu den Organismen mit der geringsten Wahrscheinlichkeit, eine genetische Flucht zu verursachen. Van Eenennaams langfristiges Ziel ist es, die Rindfleischproduktion effizienter zu gestalten. Männchen liefern mehr Fleisch als Weibchen und werden nicht schwanger oder werden läufig. Sie glaubt, dass die Ersatz-Männchen etwa 15 Prozent effizienter darin sein sollten, Gras und Getreide in Muskeln umzuwandeln als Frauen.

Um sie zu erstellen, konzentriert sich ihr Labor darauf SRY , auch Hodenbestimmender Faktor genannt. Bei Säugetieren kann dieses Gen allein bestimmen, ob ein Tier körperlich männlich ist. Wie zu erwarten, befindet es sich normalerweise auf dem Y-Chromosom.

Manchmal springt das Gen jedoch auf natürliche Weise auf das X-Chromosom über. Es kann Menschen passieren. 1992 begann das Internationale Olympische Komitee damit, weibliche Athleten zu testen SRY , ungefähr finden 13 Fälle unter mehr als 5.000 Frauen, obwohl obligatorische Sextests später als aufdringlich und potenziell unfair aufgegeben wurden.

Bisher wurde noch kein weibliches männliches Rind gefunden, das sich auf natürliche Weise beherbergt SRY . Owen, ihr Schüler, meint, es hätte passieren können, ohne dass es jemand bemerkt hätte: Die meisten männlichen Fleischrinder sind ohnehin kastriert.

Van Eenennaams Labor zielt darauf ab, einen Bullen mit einer zusätzlichen Kopie von zu schaffen SRY auf seinem X-Chromosom editiert, so dass alle Töchter damit enden. An dem Tag, an dem ich ihn besuchte, berichtete Owen über den ersten Schritt: das Hinzufügen SRY auf ein X-Chromosom in männlichen Hautzellen. Um einen lebenden Bullen herzustellen, muss Van Eenennaam eine ähnliche Bearbeitung in einem Rinderembryo vornehmen. Wenn das nicht funktioniert, kann sie eine Hautzelle in Owens Petrischale verwenden, um durch Klonen einen Stier zu machen.

Rinderzüchter haben bereits eine Möglichkeit, nur Männchen zu züchten. Da eine Samenzelle, die ein Y-Chromosom trägt, etwas weniger DNA als ihr X-Gegenstück hat und daher leichter ist, kann Bullensperma, das diese Zellen enthält, nach Gewicht getrennt werden. Verkauft wird reines männliches Sperma in Katalogen.

Aber Terminatorbullen könnten eine bessere Lösung sein. Künstliche Befruchtung wird nur bei etwa 4 Prozent der Fleischrinder eingesetzt, da der Aufwand für das Umherstreifen, das Sammeln von Kühen und deren Trächtigkeit erforderlich ist. Van Eenennaam denkt, dass ihre rein männlichen Bullen eine weniger teure Möglichkeit wären.

Ein Bulle kann das viel besser als wir, sagt sie. Und es macht ihm viel mehr Spaß.

Klarstellung: Ein Satz, in dem erwähnt wird, dass Alison Van Eenennaam selbst Mutter ist, wurde gegenüber der Originalversion geändert, um eine mehrdeutige Formulierung zu beseitigen.

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