Pierwsze psy poddane edycji genetycznej zgłoszone w Chinach

Najlepszy przyjaciel człowieka jest teraz jego najnowszym projektem inżynierii genetycznej.

Beagle o imieniu Hercules (po lewej) i Tiangou to pierwsze na świecie psy edytowane genetycznie.

Naukowcy z Chin twierdzą, że jako pierwsi wykorzystali edycję genów do produkcji dostosowanych psów. Stworzyli psa rasy beagle o podwójnej masie mięśniowej, usuwając gen zwany miostatyną.

Psy mają więcej mięśni i oczekuje się, że będą miały silniejszą zdolność biegania, co jest dobre do polowań, zastosowań policyjnych (wojskowych) - powiedział Liangxue Lai, naukowiec z Kluczowego Laboratorium Biologii Regeneracyjnej przy Instytutach Biomedycyny i Zdrowia w Kantonie. e-mail.

Lai i 28 kolegów poinformowali o swoich wynikach w zeszłym tygodniu w Journal of Molecular Cell Biology , mówiąc, że zamierzają stworzyć psy z innymi mutacjami DNA, w tym takimi, które naśladują ludzkie choroby, takie jak choroba Parkinsona i dystrofia mięśniowa. Celem badań jest zbadanie podejścia do generowania nowych modeli psów chorych na potrzeby badań biomedycznych, mówi Lai. Psy są bardzo zbliżone do ludzi pod względem cech metabolicznych, fizjologicznych i anatomicznych.

Lai powiedział, że jego grupa nie ma planów, aby hodować pozamięśniowe beagle jako zwierzęta domowe. Inne zespoły mogą jednak szybko przystąpić do komercjalizacji psów ze zmienionymi genami, potencjalnie edytując ich DNA, aby zmienić ich rozmiar, zwiększyć inteligencję lub skorygować choroby genetyczne. Inny Chiński Instytut, BGI, powiedział we wrześniu zaczęła sprzedawać miniaturowe świnie, stworzone przez edycję genów, po 1600 dolarów za sztukę jako nowe zwierzęta domowe.

Projekt dotyczący chińskiego beagle był prowadzony przez Lai i Gao Xiang, specjalistów od inżynierii genetycznej myszy z Uniwersytetu w Nanjing. Psy są trzymane w Guangzhou General Pharmaceutical Research Institute, który na swojej stronie internetowej podaje, że hoduje ponad 2000 beagle rocznie na badania. Beagle są powszechnie używane w badaniach biomedycznych zarówno w Chinach, jak i USA.

Edycja genomu odnosi się do nowo opracowanych technik, które pozwalają naukowcom łatwo wyłączać geny lub zmieniać ich litery DNA. Metoda używana do zmiany beagle, znana jako CRISPR-Cas9, jest szczególnie tania i precyzyjna (patrz 10 Breakthrough Technologies 2014: Genome Editing ).

W zeszłym miesiącu Duanqing Pei, przedstawiciel Chińskiej Akademii Nauk, podkreślił pracę Lai w ramach tego, co nazwał dużym chińskim wysiłkiem na rzecz modyfikacji zwierząt za pomocą CRISPR. Lista zwierząt już zmodyfikowanych za pomocą edycji genów w Chinach obejmuje kozy, króliki, szczury i małpy. Pei określił wysiłki jako krajowy priorytet naukowy i część wysiłków Chin na rzecz ustanowienia światowej klasy badań.

Łatwość, z jaką można przeprowadzić edycję genów, wzbudziła obawy, że ludzie mogą być następni (patrz Inżynieria idealnego dziecka). Obawy te zostały podsycone w kwietniu, gdy inny chiński zespół zgłosił zmiany w ludzkich embrionach w laboratorium w celu naprawienia defektu genetycznego, który powoduje beta-talasemię (patrz Raporty chińskiego zespołu dotyczące edycji genów ludzkich embrionów).

Naturalnie występująca mutacja DNA w genie miostatyny prowadzi do wysoce umięśnionych whippetów, po lewej stronie, jak doniesiono w czasopiśmie Neuromuscular Disorders. Naukowcy z Chin twierdzą, że mogą teraz wprowadzić tę samą zmianę w inne psy.

Badacze zajmujący się psami przyjęli prawie to samo podejście, bezpośrednio wprowadzając substancje chemiczne edytujące geny - enzym wycinający DNA, Cas9 i cząsteczkę kierującą, która zeruje się w określonym odcinku DNA - do ponad 60 psich embrionów. Ich celem było uszkodzenie lub wybicie obu kopii genu miostatyny, aby ciała beagle nie produkowały żadnego białka hamującego mięśnie, które wytwarza gen.

Ostatecznie z 65 embrionów, które zredagowali, urodziło się 27 szczeniąt, ale tylko dwa, samica i samiec, miały zaburzenia w obu kopiach genu miostatyny. Nazwali samicę Tiangou, po niebiańskim psie z chińskiego mitu. Nazwali męskiego Herkulesa.

Lai i jego koledzy poinformowali, że w Herkulesie edycja genów była niekompletna i że pewien procent komórek mięśniowych psa nadal wytwarza miostatynę. Ale w Tiangou zakłócenie miostatyny było całkowite, a beagle wykazywał oczywisty fenotyp mięśni lub cechy. Na przykład jej mięśnie ud były duże w porównaniu z jej miotami.

Skutki utraty genu miostatyny są dobrze znane z natury. Jedna rasa bydła o bardzo mocnej budowie, zwana Belgian Blues, zwykle nie ma tego genu i rośnie do ogromnych rozmiarów. Wśród psów mutacja występuje naturalnie tylko u whippetów, mówi Eva Engvall, emerytowana naukowiec i hodowczyni whippetów, która w 2007 roku pomógł zidentyfikować mutacja wpływająca na tę rasę. Podwójnie umięśnione psy nazywane są bully whippetami.

W rzadkich przypadkach osoba może urodzić się bez żadnej roboczej kopii miostatyny. W 2004 lekarze zgłosili noworodka, który wydawał się niezwykle muskularny, z wystającymi mięśniami ud i ramion. Potwierdzili, że brakuje mu genu miostatyny i zauważyli, że w wieku czterech i pół roku chłopiec mógł wyprostować ramiona, trzymając trzykilogramowe hantle.

Ponieważ gen miostatyny jest dobrze zbadany – i ponieważ nie wiadomo, czy podwójne umięśnienie ma oczywiste wady – jest często cytowany w debatach na temat hipotetycznego przyszłego dopingu genowego wśród sportowców. Amerykańscy lekarze już próbują blokować miostatynę w eksperymentach terapii genowej, które mają na celu spowolnienie utraty mięśni u chłopców cierpiących na dystrofię mięśniową Duchenne'a.

Engvall mówi, że była pod wrażeniem chińskiej pracy, która, jak mówi, pokazuje, w jaki sposób edycja genów może być również wykorzystana do korygowania chorób genetycznych, które dotykają niektóre rasy psów. Celem tej pracy nie było odtworzenie nokautów miostatyny, mówi Engvall. Chodziło o zastosowanie technologii CRISPR u psów. W tym projekcie autorzy pokonali pewne przeszkody, ponieważ psy są nieco podstępne, jeśli chodzi o manipulowanie zarodkami.

Jednak Eliane Ostrander, naukowiec z National Institutes of Health, która badała miostatynę u psów, mówi, że na podstawie publikacji pozostaje dla niej niejasne, czy beagle wykazywały wyjątkowo zauważalny wzrost masy mięśniowej, jak to widać u whippetów. Liczba psów jest wciąż niewielka, mówi. Ciekawe będzie zobaczyć, jakie rodzaje zmienności pojawiają się, gdy więcej psów przechodzi ten proces.

Kiedy zmiany DNA są wprowadzane na etapie embrionalnym, mogą wpływać na każdą komórkę w ciele zwierzęcia, w tym plemnik i komórkę jajową, komórki linii zarodkowej. Zespół Lai twierdzi, że sprawdził plemniki Herkulesa i stwierdził, że gdyby był hodowany, przekazywałby mutację miostatyny dalej. Korzystne cechy, które wynikają z edycji genów, mogą przechodzić z pokolenia na pokolenie, mówi Lai, i będzie możliwe wyhodowanie dużej liczby psów z edycją genów, które będą mogły być skomercjalizowane.

Ludzie od tysiącleci wpływają na genetykę psów. Co najmniej 36 000 lat temu pierwsi ludzie mieli już zacząłem oswajać wilki i kształtować towarzyszy, których mamy dzisiaj. Charles Darwin często cytował hodowlę psów w Pochodzenie gatunków aby pokazać, jak ewolucja stopniowo zachodzi w procesie selekcji. Jednak w przypadku CRISPR ewolucja nie jest już stopniowa ani uzależniona od przypadku. Jest natychmiastowy i pod kontrolą człowieka.

To właśnie ta władza wzbudza szeroką debatę i niepokój w sprawie CRISPR. Jednak przynajmniej niektórzy badacze sądzą, że psy poddane edycji genów mogą nadać tej technologii futrzaną, przyjazną twarz. W wywiadzie udzielonym w tym miesiącu, George Church, profesor na Uniwersytecie Harvarda, który prowadzi duże wysiłki na rzecz zastosowania edycji CRISPR, powiedział, że uważa, że ​​będzie można ulepszyć psy za pomocą edycji DNA, aby żyć dłużej lub po prostu uczynić je mądrzejszymi.

Church powiedział, że wierzy również, że zmiany psów i innych dużych zwierząt mogą otworzyć drogę do ewentualnej edycji genów ludzi. Dodał, że edycja linii zarodkowych świń lub psów daje pewne wskazówki. Ludzie mogą powiedzieć: „Hej, to działa”.

ukryć