Träffa kvinnan som använder CRISPR för att föda upp terminatorboskap av hanetyp

Aleksandra Domanovic och Spencer Lowell

En doktorand väntade på Alison Van Eenennaam i dörröppningen till hennes labb vid University of California, Davis. En australisk genetiker, hon tillbringar dagar på vägen och argumenterar med kritiker av Monsantos genetiskt modifierade sojabönor, medverkar i dokumentärer och berättar för allmänheten varför genetisk modifiering är säker.

Hennes vetenskapliga arbete involverar dock boskap. Nu, när studenten, Joey Owen, viskade något i hennes öra, gav hon ifrån sig ett rejält Jaaaaa i hennes Down Under drabbning. Vi har knock-in!

Efter ett års försök hade labbet precis använt genredigeringsverktyget CRISPR för att lägga till en gen som heter SRY till vissa bovina hudceller. Och SRY är ingen vanlig bit av DNA. Allt på egen hand, närvaron av SRY kan få en kvinna att visa sig vara i huvudsak manlig – med större muskler, en penis och testiklar (även om den inte kan göra spermier).

Det här är inte en vanlig dag i labbet, sa Van Eenennaam.

Genredigeringsteknik har stor potential hos husdjur. Det har använts för att skapa grisar som är immuna mot virus och får vars ull växer längre. Van Eenennaam deltog i ett framgångsrikt försök att redigera mjölkkor för att eliminera deras horn.

Nu, i projektet hon kallar Boys Only, siktar hon på att skapa en tjur som bara kommer att bli far till manliga avkommor: antingen normala tjurkalvar eller sådana med två X-kromosomer men också de haneskapande SRY . Inga honor alls.

Det skulle vara värdefullt för nötköttsodlarna, tror hon, eftersom hanarna växer sig större och snabbare. Det är så mycket mer biff. Nötkött är redan USA:s mest värdefulla jordbruksprodukt. Föreställ dig, säger hon, CRISPR-tjurar som strövar omkring på betesmarken, snedvrider oddsen mot manlighet och gör branschen mer effektiv.

Det är därför jag kämpar för innovation inom djuruppfödningen, säger hon. Dess fri , när du väl har gjort den genetiska förbättringen.

Regulatoriska problem

Van Eenennaam är en stark förespråkare av GMO i alla dess former. I en tvist där anti-GMO-mammor har organiserat sig för att argumentera för att maten är osäkra, hon tvekar inte att påpeka att hon också är mamma. 2014, tillsammans med Monsantos chefsforskare, besegrade hon skeptiker i en offentlig diskussion deltog av vetenskapspersonligheten Bill Nye.

GMO-debatten har ironiskt nog haft sina mest skrämmande effekter på djurforskare som Van Eenennaam, som har titeln kooperativ förlängningsspecialist. Jobbet är att sprida praktiskt vetenskapligt kunnande till lantbrukare. Men det visar sig vara nästan omöjligt att göra. Endast en enda genmodifierad art - en supersnabbväxande lax - har någonsin godkänts för konsumtion i USA.

Forskare hoppades att genredigering kunde få en lättare touch från tillsynsmyndigheter, vilket påskyndade nya idéer i näringskedjan. Men i januari 2017, som en av Obama-administrationens sista handlingar, sa US Food and Drug Administration att de hade för avsikt att behandla CRISPR-redigerade djur som om de vore nya läkemedel, vilket kräver utarbetade och kostsamma säkerhetsstudier.

De föreslagna reglerna sätter ett enormt regulatoriskt block för att använda denna genredigeringsteknik hos djur, säger Van Eenennaam, som avfyrade ett sju och en halv sida långt brev till FDA och ifrågasatte beslutet.

Företag lobbar nu Trump-administrationen för att döda reglerna och förklara genredigerade djur oreglerade. De har varnat Vita huset för att USA kan hamna efter länder som Argentina och Brasilien.

Vissa förväntade sig till och med att president Donald J. Trump skulle tillkännage förändringen den här veckan under ett livetal till bönder i Nashville. Istället erbjöd Trump ett mer allmänt löfte om att 'strömlinjeforma regleringar som har blockerat banbrytande bioteknik, vilket frigör våra bönder att förnya, frodas och växa.'

Terminatorfrö

Tillkomsten av CRISPR – en ny typ av molekylär sax som exakt kan klippa DNA – har gjort det mycket lättare att förändra generna hos nästan vilken organism som helst. Men rädslan för skenande teknologi betyder att det är lättare att vinna finansiering för att studera CRISPR:s risker och faror än att göra något användbart med det.

Van Eenennaam fick faktiskt finansieringen för boskapsprojektet från en U.S. Department of Agriculture program tittar på de potentiella farorna med genmodifierade organismer. Avdelningen vill ha sätt att sterilisera GM-organismer, inklusive havskatt och poppelträd, så att deras DNA-modifieringar inte sprids till vilda släktingar.

Eftersom djur blev manliga förbi SRY förväntas vara sterila, kommer de inte att överföra den genetiska förändringen eller några andra DNA-förändringar kopplade till den. Det erbjuder en form av genetisk inneslutning.

Det är i grunden 'terminator'-teknologi, säger Van Eenennaam, med hänvisning till en idé som en gång flöt av jordbruksjättar för att skapa växter med sterila frön så att bönder inte kunde samla in och plantera om dem. Det var den linje vi hävdade som fick det finansierat.

Det ursprungliga terminatorförslaget visade sig vara kontroversiellt. Så mycket att 1999 Monsanto lovade att aldrig kommersialisera sterila GM-växter . (Istället skriver bönder på kontrakt som går med på att inte spara frön.) Även om den övergavs visade sig idén vara ökända nog att GMO-kritiker fortfarande pratar om den.

Relaterad berättelse

Relaterad berättelse Forskare har fött upp genredigerade grisar fria från virus som utgör en potentiell hälsorisk för människor.

Jag hatar att använda den termen, för aktivister har alltid sagt Oh my God, Monsanto's using terminator technology' och det gjorde de aldrig. säger Van Eenennaam. Jag vill ha en mer nyanserad diskussion kring den här tekniken, snarare än bara samma gamla samma gamla ... Det är precis som 'Usch, skjut mig.' Vi blockeras från att använda dessa tekniker på grund av diskussionen kring gröda.

ersättare hanar

Eftersom nötkreatur är märkta, märkta, inkapslade och slaktade, samt att de är långsamma att reproducera, är de faktiskt bland de minst sannolika organismerna att orsaka en genetisk flykt. Van Eenennaams långsiktiga mål är att göra nötköttsproduktionen mer effektiv. Hanar ger mer kött än honor och blir inte gravida eller blir brunstiga. Hon tycker att ersatzhanarna borde vara cirka 15 procent effektivare på att förvandla gräs och spannmål till muskler än honor.

För att skapa dem nollställer hennes labb SRY , även känd som testikelbestämmande faktor. Hos däggdjur kan denna gen på egen hand avgöra om ett djur är fysiskt manligt. Som du kan förvänta dig är den normalt placerad på Y-kromosomen.

Men ibland hoppar genen naturligt över till X-kromosomen. Det kan hända människor. 1992 började Internationella olympiska kommittén testa kvinnliga idrottare för SRY , hitta om 13 fall bland fler än 5 000 kvinnor, även om obligatorisk könstestning senare övergavs som påträngande och potentiellt orättvis.

Hittills har ingen nötkreatur som blivit hane någonsin hittats som naturligt hyser SRY . Owen, hennes elev, tror att det kunde ha hänt utan att någon märkte det: de flesta nötkreatur av hankön kastreras ändå.

Van Eenennaams labb syftar till att skapa en tjur med en extra kopia av SRY redigeras på sin X-kromosom så att alla döttrar kommer att sluta med den. Dagen jag besökte rapporterade Owen det första steget: att lägga till SRY till en X-kromosom i manliga hudceller. För att göra en levande tjur måste Van Eenennaam skapa en liknande redigering i ett boskapsembryo. Om det inte fungerar kan hon använda en hudcell i Owens petriskål för att göra en tjur genom kloning.

Boskapsuppfödare har redan ett sätt att bara göra hanar. Eftersom en spermiecell som bär en Y-kromosom har något mindre DNA än sin X-motsvarighet och därmed är lättare, kan tjursperma som innehåller dessa celler separeras efter vikt. Sperma från män säljs i kataloger.

Men terminatortjurar kan vara en bättre lösning. Konstgjord insemination används endast hos cirka 4 procent av nötkreatur på grund av ansträngningen som är involverad i att ströva runt på fältet, samla kor och göra dem dräktiga. Van Eenennaam tror att hennes tjurar endast för hanar skulle vara ett billigare sätt.

En tjur är mycket bättre på att göra det än vad vi är, säger hon. Och han njuter mycket mer av det.

Förtydligande: En mening som nämner än Alison Van Eenennaam är själv en mamma har ändrats från den ursprungliga versionen för att lösa en tvetydig formulering.

Dölj