10 förutsägelser för framtiden för genredigering i boskap
Om genredigering kunde skapa tamgrisar som är resistenta mot viruset African Swine Fever (ASF), vilket värde skulle det ha för svinnäringen över hela världen?
Med ett förödande ASF-utbrott i minst 10 provinser just nu, Kina är förmodligen för upptaget av att städa upp gårdar för att kunna beräkna. I Skottland, professor i djurbioteknik Bruce Whitelaw, ordförande för genomik vid Roslin Institute i Edinburgh, arbetar med just denna forskning. Detaljer om ASF-studierna är topphemliga, men Whitelaw kommer att säga att forskningen pågår och att ASF-virusutmaningen på grisarna "kommer att hända senare i år." Världen väntar.
I USA., det är full fart för genredigering inom djurlantbruket. I Augusti, bioteknikföretaget Recombinetics, baserad i St. Paul, Minnesota, fick 34 miljoner dollar i ny finansiering för att påskynda forskning och utveckling av sina genredigeringsprodukter. Företagets huvudfokus är att förbättra boskapens hälsa och välfärd och att odla mänskliga organ i grisar.
Kommer genredigering att accepteras av allmänheten? "Jag är försiktigt optimistisk att vi kan flytta den här tekniken framåt utan att återuppleva GMO-upplevelsen, säger John Johnson, operativ chef för Fläskstyrelsen. "Det finns ett engagemang från de inblandade industrierna, såväl som akademiker, att ha transparenta samtal om detta. De försöker inte dölja någonting. Tillvägagångssättet är mycket annorlunda än det var med GMO för 30 år sedan. Transparensen, dialog, och konversation kan leda oss in på en väg där vi kan uppnå konsumentacceptans lättare och med mer självförtroende."
På frågan om vad genredigeringsforskning skulle kunna producera på vägen, University of California-Davis genetiker Alison Van Eenennaam och Mitch Abrahamsen, kommersiell och vetenskaplig chef för Recombinetics, gav dessa 10 förutsägelser för nästa decennium.
1. Fler produkter kommer att finnas på marknaden för bönder.
Recombinetics har redan kommersiella avtal med Hendrix Genetics, DNA svingenetik, och Semex, ett kanadensiskt AI-kooperativ för mejeri. Abrahamsen kan inte offentligt tala om alla partners de förhandlar med, men det är en växande lista. "Vi förväntar oss ytterligare bekräftelser med kommersiella partners – både i Nordamerika och Europa – inom det kommande året, " han säger. "Hälso- och välfärdsegenskaper kommer att användas och tillgängliga för hela branschen genom våra kommersiella partnerskap."
Det finns för närvarande en produkt som går igenom FDA:s regulatoriska process – en genredigerad gris som är resistent mot PRRS-viruset (porcint reproductive and respiratory syndrome). Det utvecklades av University of Missouri och licensieras av Genus.
Arbetet som Recombinetics gör med Semex för att introducera den polled (hornlösa) egenskapen i deras elitära mejerifaderslinjer, är uppmuntrande, säger Van Eenennaam. Andra djurskyddstillämpningar som grisar som inte kräver kastrering och ytterligare sjukdomsresistensegenskaper är i pipelinen. "Om dessa kommer ut på marknaden beror på regulatoriska krav och om de är kompatibla med utformningen av djuruppfödningsprogram, " hon säger.
2. Djurens välbefinnande ska förbättras.
Hornlösa boskap är här. Semex samarbetar med Recombinetics för att kommersialisera polled-egenskapen. "Det kommer inte att vara det enda genetikföretaget som erbjuder vår lösning för avhorningsprocessen, ” säger Abrahamsen.
Svin kommer att kastreras naturligt. "I dag på marknaden, vi har ett kastrationsfritt svinprojekt, " han säger.
Nötkreatur kommer att vara naturligt värmetoleranta. Ett program på Recombinetics fokuserar på att förbättra värmetoleransen hos både kött och mjölkboskap. Detta kommer att möjliggöra förbättrad effektivitet i produktionen i de tropiska regionerna. "Om mjölkkor i de tropiska miljöerna värmeanpassas, vi skulle se en sjufaldig minskning av antalet djur som krävs för att producera den mjölk vi gör idag i dessa regioner, ” säger Abrahamsen.
Nötkreatur och svin blir friskare. Nötkreatur kommer att vara fria från bovin tuberkulos, säger Abrahamsen. Recombinetics arbetar med ett samarbete i Europa. Andra program fokuserar på mul- och klövsjuka, samt PRRS-viruset. "Just nu är det de två stora vi kan prata om offentligt, " han säger. "Det finns helt klart andra sjukdomar som har påverkan runt om i världen som skulle vara mycket mottagliga för en forskningsansträngning för att identifiera den genetiska variationen som ger den resistensen." ASF är en av dessa sjukdomar.
3. Boskapens genetiska kvalitet och produktion kan skjuta i höjden.
"Jag är intresserad av att använda redigering för att slå ut könscellen, eller testiklar, av en tjur och ersätt den med testiklarna från ett mycket bättre genetiskt djur, ” säger Van Eenennaam. "Du kan ha en tjur som är väl lämpad för din miljö men som bär på genetiken – eller bara testiklarna – från den allra bästa tjuren i rasen. Det har stor potential i utvecklingsländer som Afrika, där anläggningar inte finns för reproduktionsteknik. Jag kallar det surrogatfaderidén. I Nya Zeeland, de arbetar med det i får.”
4. Egenskaper kommer att staplas.
"Vårt mål är att göra flera redigeringar i ett djur, ” säger Abrahamsen. Se det som att stapla egenskaper. "Vi skulle ha djur som är hornlösa, sjukdomsresistent, värmetolerant, och producera mindre metan och mindre avfall jämfört med djur idag i våra produktionssystem.”
5. Konsumenter kommer bättre att förstå att genredigering är skild från GMO-transgen teknologi.
Hur väl konsumenterna förstår genredigering "beror förmodligen på vem som sprider budskapet, ” säger Van Eenennaam. Genredigering kan faktiskt användas för att introducera DNA från en annan art, så det är inte nödvändigtvis skilt från transgen teknologi, förklarar hon. På samma gång, den kan också användas för att göra förändringar som exakt efterliknar existerande genetiska varianter inom en art eller spontana genomiska förändringar.
"Ingen av dessa är unikt riskabel, som demonstrerats av årtionden av GMO-säkerhetsstudier och konventionell avel, " hon säger. "Dock, vissa grupper har framgångsrikt spridit rädsla kring GMO, vilket resulterar i en lukrativ icke-GMO-märkt marknad. De kan också finna det till sin fördel att blanda ihop genredigering med GMO-teknik och fortsätta att tjäna pengar på det rädslabaserade meddelandet kring genredigering."
6. Tillsynsmyndigheter kommer att fortsätta att reglera säkerheten för genredigerade produkter.
Förhoppningsvis, de fortsätter inte att reglera själva processen om den resulterande produkten inte kan skiljas från en naturlig produkt, säger Abrahamsen. – Fokus ligger på att påskynda den naturliga förädlingsprocessen. Vi identifierar den genetiska variationen som styr välfärds- och hälsoegenskaper, och sedan ökar vi frekvensen av den variationen inom vår elit, effektiva djur.”
USDA reglerar genredigerade växter med tillvägagångssättet att om växten inte innehåller något nytt DNA och kunde ha producerats med konventionell förädling, då är det inte föremål för ytterligare reglering. När det gäller redigerade djur, FDA är ansvarig. Den efterfrågar en ansökan om godkännande av "nytt djurläkemedel" på förhand för alla avsiktliga redigeringar i matdjur, säger Van Eenennaam. "Det är svårt att förstå vilka potentiella risker från att redigera djurgenom kan motivera en så hög regleringsbar, överväger förändringar som kunde ha erhållits med konventionell uppfödning – såsom pollad mjölkboskap.”
7. Internationell acceptans för genredigering kommer att växa.
I Augusti, Japan meddelade att man anser att ett genredigerat djur inte skiljer sig från ett normalt djur i näringskedjan, säger Abrahamsen. Sydamerika har godkänt genredigerade djur. Kanada reglerar processen baserat på om produkten är ny eller inte. "Dessa länder reglerar produkten – inte processen, " han säger.
Huruvida andra länder accepterar genredigering är komplicerat, säger Van Eenennaam. "Det finns ingen konsekvens eller ens vetenskapsbaserad logik för att utlösa reglering. Det verkar nästan godtyckligt. Med tanke på bristen på harmonisering mellan länderna, det är nästan omöjligt att förutse internationell acceptans. Snarare, det är troligt att det kan förekomma handelsstörningar och bedrägerier, eftersom många redigeringar inte kan upptäckas."
8. Jordbrukare kommer att fortsätta att stödja tekniken.
Bönder är ombord, säger Abrahamsen. "När Semex tillkännagav sitt avtal med oss, den fick positiv feedback från andelsägarna.” Om tio år, bönder kommer att acceptera innovationerna ännu mer än de gör idag, förutspår han.
"Bönder är mycket pragmatiska och affärsmässiga, ” säger Van Eenennaam. "Om en teknik hjälper till att lösa ett problem på ett kostnadseffektivt sätt, de kommer att anta det."
9. Statliga anslag till forskning kan vara svåra.
Recombinetics får viss finansiering från USDA och FFAR (Foundation of Food and Agriculture Research), som finansierade företagets kastrationsfria program, men konflikten mellan USDA och FDA:s regler har skadat industrin, säger Abrahamsen.
Om reglerna innebär ett godkännande av "nytt djurläkemedel" för varje redigering, detta kommer att begränsa kommersiell utveckling till stora företag, säger Van Eenennaam, effektivt stänga ute den offentliga sektorn och små företag. "Det här hände med genteknik. Det är inte meningsfullt att utveckla applikationer som aldrig kan kommersialiseras.”
10. Biomedicinska lösningar för människors hälsa kommer att blomstra på grund av genredigerade boskap.
Recombinetics har två affärsenheter utanför lantbruket. En är inriktad på att använda grisar som modeller för forskning om mänskliga sjukdomar. Fysiologin och metabolismen hos en gris (mot en mus) är mer lik en människa, säger Abrahamsen. "Våra djurmodeller kommer att tillåta oss att förutsäga och identifiera de förändringar som sker innan sjukdomen uppträder. Vi kommer att förstå vilka djur som kommer att få sjukdomen och vilka djur som inte kommer att få det."
Till exempel, företaget har utvecklat grisar med högt blodtryck. "Vi borde kunna identifiera biomarkörer som indikerar innan det höga blodtrycket ökar, att dessa djur är de som kommer att behöva terapi, " han förklarar. "Vi kan utveckla förebyggande medicin kontra behandlingsmedicin."
Den andra biomedicinska enheten är inriktad på regenerativ medicin. "Vi använder grisar som "oinkubatorer" för att producera mänskliga celler, vävnader, och organ, ” säger Abrahamsen. Inom sex år, han förutspår, företaget kommer att producera mänskliga celler och vävnader som kommer att lösa problem med blodbrist, lagring av blodprodukter, diabetes, och leversjukdom.
"I sista hand, under de kommande 10 åren, vi kommer att utveckla mänskliga organ för transplantation, speciellt med fokus på hornhinnan, hjärta, njure, och lever, " han säger.
Någon annanstans, Genetikern George Church från Harvard University använder genredigeringsteknik för att skapa grisar som är fria från skadliga virus, ett viktigt steg mot att transplantera grisorgan till människor.
Till och med världens största grisköttsproducent, Smithfield Foods, har etablerat en biovetenskaplig enhet i hopp om att odla grisorgan som en dag skulle kunna transplanteras till människor.
