Supermuskuläre Schweine, Die Durch Kleine Genetische Optimierung Erzeugt Wurden
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Anonim

Die Forscher hoffen, dass die gentechnisch veränderten Tiere für den menschlichen Verzehr zugelassen werden.

Supermuskuläre Schweine, die durch kleine genetische Optimierung erzeugt wurden
Supermuskuläre Schweine, die durch kleine genetische Optimierung erzeugt wurden

Belgische blaue Rinder sind riesige Tiere, die ungewöhnlich viele wertvolle, magere Rindfleischstücke liefern, das Ergebnis jahrzehntelanger selektiver Zucht. Jetzt sagt ein Team von Wissenschaftlern aus Südkorea und China, dass es das Schweineäquivalent mit einer viel schnelleren Methode hergestellt hat.

Diese Schweine mit doppelter Muskulatur werden hergestellt, indem ein einzelnes Gen gestört oder bearbeitet wird - eine Veränderung, die viel weniger dramatisch ist als bei konventionellen genetischen Veränderungen, bei denen Gene einer Art in eine andere transplantiert werden. Infolgedessen hoffen ihre Schöpfer, dass die Aufsichtsbehörden den Schweinen gegenüber eine nachsichtige Haltung einnehmen - und dass die Rasse zu den ersten gentechnisch veränderten Tieren gehören könnte, die für den menschlichen Verzehr zugelassen sind.

Jin-Soo Kim, ein Molekularbiologe an der Seoul National University, der die Arbeit leitet, argumentiert, dass seine Genbearbeitungen lediglich einen Prozess beschleunigen, der zumindest im Prinzip auf einem natürlicheren Weg ablaufen könnte. "Wir könnten dies durch Zucht tun", sagt er, "aber dann würde es Jahrzehnte dauern."

Aufgrund der Befürchtungen negativer Auswirkungen auf Umwelt und Gesundheit wurde weltweit kein gentechnisch verändertes Tier für den menschlichen Verzehr zugelassen. Der schnell wachsende transgene Atlantische Lachs ist seit 20 Jahren bei der US-amerikanischen Food and Drug Administration in der Schwebe (siehe Nature) 497, 17–18; 2013).

Kim und seine Kollegen sind Teil einer wachsenden Gruppe von Forschern, die hoffen, dass die Gen-Bearbeitung, mit der ein einzelnes Gen deaktiviert oder ausgeschaltet werden kann, dies vermeiden wird. Berichte über Gen-Editing-Anwendungen in der Landwirtschaft beinhalten die Erzeugung von hornlosen Rindern. (Hörner erschweren den Umgang mit den Tieren und werden derzeit in einem schmerzhaften Verfahren verbrannt.) Forscher haben auch Schweine entwickelt, die gegen das afrikanische Schweinepestvirus immun sind.

Der Schlüssel zur Erzeugung der Schweine mit doppelter Muskulatur ist eine Mutation im Myostatin-Gen (MSTN). MSTN hemmt das Wachstum von Muskelzellen und hält die Muskelgröße in Schach. Bei einigen Rindern, Hunden und Menschen ist das MSTN jedoch gestört und die Muskelzellen vermehren sich, wodurch eine abnormale Masse an Muskelfasern entsteht.

Um diese Mutation bei Schweinen einzuführen, verwendete Kim eine Gen-Editing-Technologie namens TALEN, die aus einem DNA-schneidenden Enzym besteht, das an ein DNA-bindendes Protein gebunden ist. Das Protein führt das Schneidenzym zu einem bestimmten Gen innerhalb der Zellen, in diesem Fall in MSTN, das es dann schneidet. Das natürliche Reparatursystem der Zelle näht die DNA wieder zusammen, aber einige Basenpaare werden dabei häufig gelöscht oder hinzugefügt, wodurch das Gen funktionsunfähig wird.

Das Team bearbeitete fötale Schweinezellen. Nach der Auswahl einer bearbeiteten Zelle, in der TALEN beide Kopien des MSTN-Gens ausgeschaltet hatte, übertrug Kims Mitarbeiter Xi-jun Yin, ein Tierklonierungsforscher an der Yanbian-Universität in Yanji, China, diese auf eine Eizelle und erzeugte 32 klonierte Ferkel.

Kim und sein Team haben ihre Ergebnisse noch nicht veröffentlicht. Fotos der Schweine „zeigen jedoch den typischen Phänotyp“von Tieren mit zwei Muskeln, sagt Heiner Niemann, ein Pionier in der Verwendung von Gen-Editing-Tools bei Schweinen, der am Friedrich-Loeffler-Institut in Neustadt arbeitet. Insbesondere, so stellt er fest, haben sie die ausgeprägten hinteren Muskeln, die für solche Tiere typisch sind.

Yin sagt, dass vorläufige Untersuchungen zeigen, dass die Schweine viele der Vorteile der Kuh mit doppelter Muskulatur bieten - wie mageres Fleisch und einen höheren Fleischertrag pro Tier. Sie teilen jedoch auch einige ihrer Probleme. Geburtsschwierigkeiten ergeben sich beispielsweise aus der Größe der Ferkel. Und nur 13 der 32 wurden 8 Monate alt. Von diesen leben zwei noch, sagt Yin, und nur einer gilt als gesund.

Anstatt zu versuchen, Fleisch aus solchen Schweinen herzustellen, planen Kim und Yin, daraus Sperma zu liefern, das an Landwirte zur Zucht mit normalen Schweinen verkauft wird. Die resultierenden Nachkommen mit einem gestörten MSTN-Gen und einem normalen wären gesünder, wenn auch weniger muskulös, sagen sie; Das Team führt jetzt das gleiche Experiment mit einer anderen, neueren Gen-Editing-Technologie namens CRISPR / Cas9 durch. Im vergangenen September berichteten Forscher, dass sie mit einer anderen Methode der Geneditierung neue Rassen von Kühen mit doppelter Muskulatur und Schafen mit doppelter Muskulatur entwickelten (C. Proudfoot et al., Transg. Res. 24, 147–153; 2015).

Da das Editieren von Genen ein relativ neues Phänomen ist, haben die Länder gerade erst begonnen, darüber nachzudenken, wie es in landwirtschaftlichen Pflanzen und Tieren reguliert werden kann. Es gibt einige Anzeichen dafür, dass Regierungsbehörden dies milder sehen als herkömmliche Formen der genetischen Veränderung: Regulierungsbehörden in den USA und in Deutschland haben bereits erklärt, dass einige gentechnisch veränderte Pflanzen nicht in ihren Zuständigkeitsbereich fallen, da keine neue DNA aufgenommen wurde in das Genom. Tetsuya Ishii, der an der Hokkaido-Universität in Sapporo, Japan, internationale Biotechnologieregulierung studiert und einen internationalen Vergleich der gentechnisch veränderten Vorschriften durchgeführt hat, sagt jedoch, dass die Bearbeitung von Genen mit fortschreitendem Fortschritt bei Tieren zunehmend Alarm auslösen wird.

Kim hofft, das bearbeitete Schweinsperma an Landwirte in China vermarkten zu können, wo die Nachfrage nach Schweinefleisch steigt. Das regulatorische Klima dort könnte seinen Plan begünstigen. China investiert stark in die Bearbeitung von Genen und hat historisch gesehen ein laxes Regulierungssystem, sagt Ishii. Die Regulierungsbehörden werden vorsichtig sein, sagt er, aber einige könnten die Gentechnik, die keinen Gentransfer beinhaltet, von strengen Vorschriften ausnehmen. "Ich denke, China wird an erster Stelle stehen", sagt Kim.

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