Genredigerade nötkreatur har en stor smuts i sitt DNA

En ko och hennes kviga Alison Van Eenennaam, UC Davis

De var affischdjuren för genredigeringsrevolutionen, som dök upp i berättelsen efter berättelse . Genom att bara lägga till några DNA-bokstäver till mjölkboskapens genom hade ett amerikanskt startup-företag utarbetat ett sätt att se till att djuren aldrig odlade besvärliga horn.

För Recombinetics – genredigeringsföretaget i St. Paul, Minnesota som tillverkade den hornlösa boskapen – var djuren budbärare för en ny era av bättre, snabbare, molekylärt jordbruk. Samma resultat skulle kunna uppnås genom avel på gården, förklarade företagets dåvarande vd Tammy Lee Stanoch 2017. Detta är precisionsavel.

Förutom att det inte var det.

Forskare från Food and Drug Administration som tittade närmare på genomsekvensen för ett av de redigerade djuren, en tjur vid namn Buri, har upptäckt dess genom innehåller en sträcka av bakteriellt DNA inklusive en gen som ger antibiotikaresistens.

Det oavsiktliga tillägget av DNA från en annan art inträffade under själva genredigeringsprocessen, säger regeringen. Det gick oupptäckt av företaget trots att det utropade djuren som 100 % nötkreatur och attackerade FDA för att säga att djuren överhuvudtaget behövde regleras.

Det var inget förväntat, och vi letade inte efter det, säger Tad Sontesgard, VD för Acceligen, ett dotterbolag till Recombinetics som äger djuren. Han säger att en mer fullständig kontroll borde ha gjorts.

Misstaget är ett bakslag för Recombinetics, vars banbrytande prototyper av genredigerade djur inkluderar värmebeständiga nötkreatur såväl som grisar som aldrig når puberteten. Det är också en strejk mot ansträngningar att göra sådan genredigering till en rutinmässig praxis vid djurreproduktion. Hela tiden hade Recombinetics högljutt protesterat mot tillsyn av FDA, som kategoriserar genredigerade djur som nya läkemedel som behöver omfattande tester och godkännande. Den lobbade till och med Trump-administrationen för att ta bort tillsynen från hälsomyndigheten och sa att den höll tillbaka en ladugårdsrevolution.

Men genredigering är ännu inte så förutsägbar eller tillförlitlig som promotorerna säger. Istället kan proceduren, avsedd att göra exakta förändringar i DNA, introducera betydande oväntade förändringar utan att någon märker det. I takt med att genomredigeringstekniken utvecklas, så utvecklas också vår förståelse för de oavsiktliga förändringarna den producerar, skrev FDA-forskarna, ledda av Alexis Norris och Heather Lombardi, i en tidning de släppte i juli . De tror att genredigeringsfel är underrapporterade och en blind fläck för forskare.

Risken för slumpartad ingenjörskonst är inte bara för djur i ladugården. Genomredigeringsbehandlingar för att bota sällsynta sjukdomar testas på människor och det är möjligt att patienter kommer att sluta med oplanerade genetiska mutationer. Oavsiktliga konsekvenser är ett särskilt problem i samband med försök att modifiera mänskliga barn före födseln med genredigering - vilket inträffade för första gången i Kina förra året.

Oberoende forskare har fortfarande inte haft en chans att bekräfta om de kinesiska barnen – tvillingflickor – också har oavsiktliga misstag i sitt DNA. I år Världshälsoorganisationen sa alla ytterligare försök att göra genredigerade personer skulle vara oansvarigt delvis på grund av teknisk osäkerhet.

Kändisdjur

För att göra sina hornlösa kor började Recombinetics med hudceller från holsteinska mjölktjurar. Det var där de bakteriella generna kom in: för att förmedla DNA-instruktioner till cellen använde företaget, i arbete som utfördes 2013, plasmider - en typ av cirkulär minikromosom som finns i bakterier.

Plasmiderna (avsedda att bara bestå tillfälligt) bar DNA-instruktioner både för det genetiska redigeringsverktyget (känd som TALENs) och den genetiska förändringen utan horn, som finns i andra raser, och som innebär att man byter ut cirka 200 genetiska bokstäver. Senare användes redigerade hudceller i ett kloningsförfarande för att generera två nya djur, som heter Buri och Spotigy. Dessa var kopior av de ursprungliga tjurarna, men de odlade inte horn.

Den hornlösa boskapen, född 2015, blev snart genredigerande kändisar. Medan Spotigy dödades för att analysera sina vävnader, levde Buri tillräckligt länge för att få cirka 17 avkommor, som är uppdelade mellan anläggningar vid University of California, Davis, och en gård i Australien. En hornlös dotterko poserade för skyddet av Trådbunden i april.

Vi vet exakt var genen ska ta vägen, och vi placerar den på sin exakta plats, Recombinetics chefer sa till Bloomberg år 2017. Vi har alla vetenskapliga data som bevisar att det inte finns några effekter utanför målet.

Ät upp djuren

Delvis för att företaget inte höll med bestämmelserna, sökte företaget aldrig formellt godkännande för den hornlösa boskapen i USA. Men dess samarbetspartner vid University of California, Davis, veterinärforskaren Alison Van Eenennaam, öppnade en fil om djuren med FDA förra året, säger hon, för att byta information med byrån.

Enligt Sontesgard valde Van Eenennaam sedan att testa FDA:s tänkande genom att fråga om några av de överskott av genredigerade djur som tar upp plats på Davis-anläggningen kunde gå till ett slakteri, där de skulle göras till biffar och hamburgare.

Sontesgard kallar anbudet att vinna ett livsmedelsundantag ett försök att bedöma FDA:s åsikter. Alison var nyfiken på om djuren skulle godkännas som mat. Jag sa 'Okej, du kan ta ett skott', säger Sontesgård. Om de hade sagt okej, skulle det ha varit ett trevligt resultat, och om de sa nej, skulle de behöva komma med ett logiskt resonemang. Jag ville bara inte att de skulle gå till spillo för det är verkligen inget fel på dem.

Sontesgard tror att djuren är säkra att äta med eller utan plasmiden.

Van Eenennaam hade ekonomiska faktorer i åtanke. Det kostar 60 cent pundet att förbränna försöksdjur, som väger ungefär ett ton, vilket hon anser är en stor kostnad för sitt universitetsprogram. Bättre att sälja dem som hamburgare.

I mars hade dock en bioinformatiker från FDA som genomförde tester på tjurarnas genom snubblat på närvaron av plasmiden – den hade på något sätt integrerats i Buris genom. Byråns tjänstemän den månaden arrangerade ett konferenssamtal sprider de dåliga nyheterna, säger Van Eenennaam. Djuren innehöll bakteriegener och var GMO, oavsett definition.

Vi blev förvånade, men när man får ny information går man vidare, säger Van Eenennaam. Det är vad vetenskapen gör. Hon säger att hälften av Buris avkomma skulle förväntas också ha ärvt bakteriegenerna.

Det kan tyckas svårt att förklara varför företaget och UC Davis misslyckades med att se bakteriegenerna, som hamnade precis bredvid deras 'no-horns'-redigering i djurens genom. Men för att studera DNA måste forskare först bestämma sig för vilka bitar som ska isoleras eller kontrolleras - i själva verket tittar de ofta i lampans ljus, en process som introducerar antaganden och fördomar, enligt FDA-forskarna.

Det är inte klart om bakteriens DNA utgör en större risk. Det är osannolikt att det påverkar kon eller en person som äter den; i stället är oron att genen för antibiotikaresistens kan tas upp av någon av de miljarder bakterier som finns i en kos tarm eller kropp. John Heritage, en pensionerad mikrobiolog från Leeds University, säger att han inte ser en stor chans att genen hoppar längre men säger att dess närvaro i en ko kan skapa oförutsägbara möjligheter för den att sprida sig.

Upptäckten att några av de hornlösa djuren har oönskat DNA från en annan art har beseglat deras öde. Ingen kommer att vinna regulatoriskt godkännande för dem nu. Redan tillsynsmyndigheter i Brasilien avslog en reviderad framställning av Recombinetics kopplat till djuren, bekräftade Sontesgard.

Det är nytt DNA, så just där kastar det in det i hela GMO-debatten, säger Van Eenennaam. Det oroar mig inte ur ett livsmedelssäkerhetsperspektiv, men regulatoriskt - ja, du skulle inte ens försöka. Det är inte en produkt som skulle gå framåt.

Van Eenennaam säger sedan FDA upptäckten att UC Davis har förbränt tre av de fem män som bodde på dess gårdar. Djuret som poserade för omslaget till Wired är dräktigt och kommer att bevaras tills vidare.

Dölj