Eerste gen-bewerkte honden gerapporteerd in China

De beste vriend van de mens is nu zijn nieuwste genetische manipulatieproject.

Beagles genaamd Hercules, aan de linkerkant, en Tiangou zijn 's werelds eerste gen-bewerkte honden.

Wetenschappers in China zeggen dat ze de eersten zijn die genbewerking gebruiken om aangepaste honden te produceren. Ze creëerden een beagle met een dubbele hoeveelheid spiermassa door een gen genaamd myostatine te verwijderen.

De honden hebben meer spieren en zullen naar verwachting een sterker loopvermogen hebben, wat goed is voor jacht-, politie- (militaire) toepassingen, zei Liangxue Lai, een onderzoeker bij het Key Laboratory of Regenerative Biology aan de Guangzhou Institutes of Biomedicine and Health, in een e-mail.

Lai en 28 collega's rapporteerden vorige week hun resultaten in de Journal of Molecular Cell Biology , zeggende dat ze van plan zijn om honden te creëren met andere DNA-mutaties, waaronder die welke menselijke ziekten zoals Parkinson en spierdystrofie nabootsen. Het doel van het onderzoek is om een ​​benadering te verkennen voor het genereren van nieuwe modellen voor ziektehonden voor biomedisch onderzoek, zegt Lai. Honden staan ​​heel dicht bij de mens in termen van metabolische, fysiologische en anatomische kenmerken.

Lai zei dat zijn groep geen plannen had om de extra-musculaire beagles als huisdier te fokken. Andere teams zouden echter snel kunnen handelen om gen-gewijzigde honden op de markt te brengen, door mogelijk hun DNA te bewerken om hun grootte te veranderen, hun intelligentie te verbeteren of genetische ziekten te corrigeren. Een ander Chinees Instituut, BGI, zei in september het was begonnen met het verkopen van miniatuurvarkens, gemaakt via genbewerking, voor $ 1.600 elk als nieuw huisdier.

Het Chinese beagle-project werd geleid door Lai en Gao Xiang, een specialist in genetische manipulatie van muizen aan de Nanjing University. De honden worden gehouden in het Guangzhou General Pharmaceutical Research Institute, dat op zijn website zegt dat hij fokt meer dan 2.000 beagles per jaar voor onderzoek. Beagles worden veel gebruikt in biomedisch onderzoek in zowel China als de VS.

Genoombewerking verwijst naar nieuw ontwikkelde technieken waarmee wetenschappers gemakkelijk genen kunnen uitschakelen of hun DNA-letters kunnen herschikken. De methode die wordt gebruikt om de beagles te vervangen, bekend als CRISPR-Cas9, is bijzonder goedkoop en nauwkeurig (zie 10 Breakthrough Technologies 2014: Genome Editing).

Vorige maand benadrukte Duanqing Pei, een vertegenwoordiger van de Chinese Academie van Wetenschappen, het werk van Lai als onderdeel van wat hij een grote Chinese inspanning noemde om dieren aan te passen met CRISPR. De lijst met dieren die in China al zijn ontwikkeld met behulp van genbewerking, omvat geiten, konijnen, ratten en apen. Pei beschreef de inspanningen als een nationale wetenschappelijke prioriteit en onderdeel van China's inspanningen om onderzoek van wereldklasse op te zetten.

Het gemak waarmee genetische modificatie kan worden uitgevoerd, heeft geleid tot bezorgdheid dat de mens de volgende zou kunnen zijn (zie Engineering the Perfect Baby). Die angst werd in april aangewakkerd toen een ander Chinees team rapporteerde dat menselijke embryo's in het laboratorium werden veranderd in een poging een genetisch defect te corrigeren dat bèta-thalassemie veroorzaakt (zie Chinese teamrapporten Gene-Editing Human Embryo's).

Een natuurlijk voorkomende DNA-mutatie in het myostatine-gen leidt tot zeer gespierde whippets, links, zoals gerapporteerd in het tijdschrift Neuromuscular Disorders. Wetenschappers in China zeggen dat ze nu dezelfde verandering in andere honden kunnen aanbrengen.

De hondenonderzoekers volgden vrijwel dezelfde benadering en introduceerden rechtstreeks de gen-editingchemicaliën - een DNA-knipenzym, Cas9, en een gidsmolecuul dat inzoomt op een bepaald stuk DNA - in meer dan 60 hondenembryo's. Hun doel was om beide kopieën van het myostatine-gen te beschadigen of uit te schakelen, zodat de lichamen van de beagles geen van de spierremmende eiwitten zouden produceren die het gen produceert.

Uiteindelijk werden van de 65 embryo's die ze bewerkten 27 puppy's geboren, maar slechts twee, een vrouwtje en een mannetje, hadden verstoringen in beide kopieën van het myostatine-gen. Ze noemden het vrouwtje Tiangou, naar de hemelhond in de Chinese mythe. Ze noemden het mannetje Hercules.

Lai en zijn collega's meldden dat in Hercules de genbewerking onvolledig was en dat een percentage van de spiercellen van de hond nog steeds myostatine aanmaakte. Maar in Tiangou was de verstoring van myostatine volledig en vertoonde de beagle een duidelijk spierfenotype of kenmerken. Zo waren haar dijspieren groot in vergelijking met die van haar nestgenoten.

De effecten van het verliezen van het myostatine-gen zijn bekend uit de natuur. Eén ras van ultra-vlezige runderen genaamd Belgian Blues mist normaal gesproken het gen en groeit uit tot kolossale grootte. Bij honden komt de mutatie van nature alleen voor bij whippets, zegt Eva Engvall, een gepensioneerde wetenschapper en whippetfokker die in 2007 hielp identificeren de mutatie die dat ras aantast. De dubbelgespierde honden worden bully whippets genoemd.

In zeldzame gevallen kan een persoon ook geboren worden zonder een werkkopie van myostatine. In 2004 dokters meldden een pasgeborene die buitengewoon gespierd leek, met uitstekende spieren in zijn dijen en bovenarmen. Ze bevestigden dat hij het myostatine-gen miste en merkten op dat de jongen op de leeftijd van vierenhalf jaar zijn armen kon strekken terwijl hij dumbbells van drie kilo vasthield.

Omdat het myostatine-gen goed is bestudeerd - en omdat het niet bekend is dat dubbele bespiering duidelijke nadelen heeft - wordt het vaak aangehaald in debatten over hypothetische toekomstige genetische doping onder atleten. Amerikaanse artsen proberen al myostatine te blokkeren in gentherapie-experimenten die spierverlies willen vertragen bij jongens die lijden aan spierdystrofie van Duchenne.

Engvall zegt dat ze onder de indruk was van het Chinese werk, dat volgens haar laat zien hoe genbewerking ook kan worden gebruikt om genetische ziekten te corrigeren die sommige hondenrassen treffen. Het doel van dit werk was niet om myostatin-knockouts opnieuw te creëren, zegt Engvall. Het doel was om de CRISPR-technologie bij honden te gebruiken. En in dit project hebben de auteurs enkele obstakels overwonnen, in die zin dat honden een beetje lastig zijn als het gaat om het manipuleren van embryo's.

Eliane Ostrander, een wetenschapper bij de National Institutes of Health die myostatine bij honden heeft bestudeerd, zegt echter dat het op basis van de publicatie voor haar onduidelijk blijft of de beagles extreem merkbare toenames in spiermassa vertoonden, zoals te zien is bij whippets. Het aantal honden is nog klein, zegt ze. Het zal interessant zijn om te zien welke soorten variatie naar voren komen naarmate meer honden het proces ondergaan.

Wanneer DNA-veranderingen worden geïntroduceerd in het embryostadium, kunnen ze elke cel in het lichaam van een dier aantasten, inclusief sperma en ei, de cellen van de kiembaan. Lai's team zegt dat het het sperma van Hercules controleerde en ontdekte dat, als hij was gefokt, hij de myostatine-mutatie verder zou doorgeven. De gunstige eigenschappen die het resultaat zijn van gen-editing kunnen van generatie op generatie worden doorgegeven, zegt Lai, en het zal mogelijk zijn om grote aantallen gen-edited honden te fokken die op de markt kunnen worden gebracht.

Mensen beïnvloeden al millennia de genetica van honden. Ten minste 36.000 jaar geleden hadden vroege mensen al begonnen om wolven te temmen en vorm te geven aan de metgezellen die we vandaag hebben. Charles Darwin citeerde vaak het fokken van honden in Het ontstaan ​​van soorten om aan te tonen hoe evolutie geleidelijk verloopt door een selectieproces. Met CRISPR is evolutie echter niet langer geleidelijk of onderhevig aan toeval. Het is onmiddellijk en onder menselijke controle.

Het is precies die macht die een breed debat en bezorgdheid over CRISPR oproept. Toch denken sommige onderzoekers dat gen-bewerkte honden de technologie een harig, vriendelijk gezicht kunnen geven. In een interview deze maand zei George Church, een professor aan de Harvard University die een grote inspanning levert om CRISPR-bewerking toe te passen, dat hij denkt dat het mogelijk zal zijn om honden te vergroten door DNA-bewerkingen te gebruiken om ze langer te laten leven of ze gewoon slimmer te maken.

Church zei ook dat hij geloofde dat de verandering van honden en andere grote dieren een weg zou kunnen openen naar eventuele genetische modificatie van mensen. Kiemlijnbewerking van varkens of honden biedt een lijn daarin, zei hij. Mensen zouden kunnen zeggen: 'Hé, het werkt.'

zich verstoppen