Primi cani geneticamente modificati segnalati in Cina

Il migliore amico dell'uomo è ora il suo nuovo progetto di ingegneria genetica.

I Beagle di nome Hercules, a sinistra, e Tiangou sono i primi cani al mondo modificati geneticamente.

Gli scienziati in Cina affermano di essere i primi a utilizzare l'editing genetico per produrre cani personalizzati. Hanno creato un beagle con il doppio della massa muscolare eliminando un gene chiamato miostatina.

I cani hanno più muscoli e dovrebbero avere una capacità di corsa più forte, il che è buono per la caccia, le applicazioni di polizia (militari), ha affermato Liangxue Lai, un ricercatore del Key Laboratory of Regenerative Biology presso il Guangzhou Institutes of Biomedicine and Health. e-mail.

Lai e 28 colleghi hanno riportato i loro risultati la scorsa settimana nel Giornale di biologia cellulare molecolare , dicendo che intendono creare cani con altre mutazioni del DNA, comprese quelle che imitano malattie umane come il Parkinson e la distrofia muscolare. L'obiettivo della ricerca è esplorare un approccio alla generazione di nuovi modelli di cani affetti da malattie per la ricerca biomedica, afferma Lai. I cani sono molto vicini all'uomo in termini di caratteristiche metaboliche, fisiologiche e anatomiche.

Lai ha detto che il suo gruppo non aveva in programma di allevare i beagle extra-muscolari come animali domestici. Altri team, tuttavia, potrebbero muoversi rapidamente per commercializzare cani geneticamente modificati, modificando potenzialmente il loro DNA per cambiarne le dimensioni, migliorare la loro intelligenza o correggere malattie genetiche. Un altro istituto cinese, BGI, detto a settembre aveva iniziato a vendere maialini in miniatura, creati tramite l'editing genetico, per $ 1.600 ciascuno come animali domestici di novità.

Il progetto del beagle cinese è stato guidato da Lai e Gao Xiang, uno specialista in ingegneria genetica dei topi all'Università di Nanchino. I cani sono tenuti presso il Guangzhou General Pharmaceutical Research Institute, che sul suo sito web dice che si riproduce più di 2.000 beagle all'anno per la ricerca. I beagle sono comunemente usati nella ricerca biomedica sia in Cina che negli Stati Uniti.

L'editing del genoma si riferisce a tecniche di nuova concezione che consentono agli scienziati di disabilitare facilmente i geni o riorganizzare le lettere del loro DNA. Il metodo utilizzato per cambiare i beagle, noto come CRISPR-Cas9, è particolarmente economico e preciso (vedi 10 Breakthrough Technologies 2014: Genome Editing).

Il mese scorso, Duanqing Pei, un rappresentante dell'Accademia cinese delle scienze, ha evidenziato il lavoro di Lai come parte di quello che ha definito un grande sforzo cinese per modificare gli animali usando il CRISPR. L'elenco degli animali già ingegnerizzati utilizzando l'editing genetico in Cina include capre, conigli, ratti e scimmie. Pei ha descritto gli sforzi come una priorità scientifica nazionale e parte dello sforzo della Cina per stabilire una ricerca di livello mondiale.

La facilità con cui è possibile eseguire l'editing genetico ha sollevato preoccupazioni sul fatto che gli esseri umani potrebbero essere i prossimi (vedi Engineering the Perfect Baby). Quei timori sono stati alimentati ad aprile quando un altro team cinese ha riferito di aver alterato embrioni umani in laboratorio nel tentativo di correggere un difetto genetico che causa la beta-talassemia (vedi Chinese Team Reports Gene-Editing Human Embryos ).

Una mutazione del DNA naturale nel gene della miostatina porta a whippet altamente muscolosi, a sinistra, come riportato nella rivista Neuromuscular Disorders. Gli scienziati in Cina affermano che ora possono progettare lo stesso cambiamento in altri cani.

I ricercatori sui cani hanno adottato più o meno lo stesso approccio, introducendo direttamente le sostanze chimiche di modifica del gene - un enzima di cattura del DNA, Cas9, e una molecola guida che si concentra su un particolare tratto di DNA - in più di 60 embrioni di cani. Il loro obiettivo era quello di danneggiare o eliminare entrambe le copie del gene della miostatina in modo che i corpi dei beagle non producessero nessuna delle proteine ​​che inibiscono i muscoli prodotte dal gene.

Alla fine, dei 65 embrioni che hanno modificato, sono nati 27 cuccioli, ma solo due, una femmina e un maschio, hanno avuto interruzioni in entrambe le copie del gene della miostatina. Hanno chiamato la femmina Tiangou, in onore del cane del paradiso nel mito cinese. Hanno chiamato il maschio Ercole.

Lai e i suoi colleghi hanno riferito che in Hercules l'editing genetico era incompleto e che una percentuale delle cellule muscolari del cane stava ancora producendo miostatina. Ma a Tiangou, l'interruzione della miostatina era completa e il beagle mostrava evidenti fenotipi o caratteristiche muscolari. Ad esempio, i suoi muscoli della coscia erano grandi rispetto a quelli dei suoi compagni di cucciolata.

Gli effetti della perdita del gene della miostatina sono ben noti in natura. Una razza di bovini ultra robusti chiamata Belgian Blues normalmente non possiede il gene e cresce fino a raggiungere dimensioni enormi. Tra i cani, la mutazione si verifica naturalmente solo nei whippet, afferma Eva Engvall, una scienziata in pensione e allevatrice di whippet che nel 2007 aiutato a identificare la mutazione che colpisce quella razza. I cani a doppia muscolatura sono chiamati bulli whippet.

In rari casi, una persona può anche nascere senza alcuna copia funzionante della miostatina. Nel 2004 hanno riferito i medici un neonato che appariva straordinariamente muscoloso, con muscoli sporgenti nelle cosce e nella parte superiore delle braccia. Hanno confermato che gli mancava il gene della miostatina e hanno notato che a quattro anni e mezzo di età, il ragazzo poteva allungare le braccia tenendo in mano manubri da tre chilogrammi.

Poiché il gene della miostatina è ben studiato e poiché non è noto che il doppio muscolo abbia evidenti inconvenienti, viene spesso citato nei dibattiti sull'ipotetico futuro doping genetico tra gli atleti. I medici statunitensi stanno già tentando di bloccare la miostatina negli esperimenti di terapia genica che cercano di rallentare la perdita muscolare nei ragazzi affetti da distrofia muscolare di Duchenne.

Engvall dice di essere rimasta colpita dal lavoro cinese, che, secondo lei, mostra come l'editing genetico potrebbe essere utilizzato anche per correggere malattie genetiche che colpiscono alcune razze canine. Lo scopo di questo lavoro non era ricreare i knockout della miostatina, afferma Engvall, Il punto era usare la tecnologia CRISPR nei cani. E in questo progetto, gli autori hanno superato alcuni ostacoli, in quanto i cani sono un po' complicati quando si tratta di manipolare gli embrioni.

Tuttavia, Eliane Ostrander, una scienziata del National Institutes of Health che ha studiato la miostatina nei cani, afferma che non le è chiaro, in base alla pubblicazione, se i beagle mostrassero aumenti estremamente evidenti della massa muscolare, come si vede nei whippet. Il numero di cani è ancora piccolo, dice. Sarà interessante vedere quali tipi di variazione emergono man mano che più cani subiscono il processo.

Quando le alterazioni del DNA vengono introdotte allo stadio embrionale, possono interessare ogni cellula del corpo di un animale, inclusi sperma e uova, le cellule della linea germinale. Il team di Lai afferma di aver controllato lo sperma di Ercole e di aver scoperto che, se fosse stato allevato, avrebbe trasmesso la mutazione della miostatina in avanti. I tratti favorevoli che derivano dall'editing genetico possono passare di generazione in generazione, afferma Lai, e sarà possibile allevare un gran numero di cani geneticamente modificati che possono essere commercializzati.

Le persone hanno influenzato la genetica dei cani per millenni. Almeno 36.000 anni fa, i primi umani lo avevano fatto già iniziato per domare i lupi e plasmare i compagni che abbiamo oggi. Charles Darwin citava spesso l'allevamento di cani L'origine delle specie per dimostrare come l'evoluzione avvenga gradualmente attraverso un processo di selezione. Con CRISPR, invece, l'evoluzione non è più graduale né soggetta al caso. È immediato e sotto il controllo umano.

È proprio quel potere che sta suscitando un ampio dibattito e preoccupazione sul CRISPR. Eppure, almeno alcuni ricercatori pensano che i cani geneticamente modificati potrebbero dare un volto peloso e amichevole alla tecnologia. In un'intervista di questo mese, George Church, un professore dell'Università di Harvard che guida un grande sforzo per impiegare l'editing CRISPR, ha detto che pensa che sarà possibile aumentare i cani usando le modifiche del DNA per farli vivere più a lungo o semplicemente per renderli più intelligenti.

Church ha affermato di ritenere anche che l'alterazione di cani e altri animali di grossa taglia possa aprire la strada a un eventuale editing genetico delle persone. L'editing della linea germinale di maiali o cani offre una linea in esso, ha detto. La gente potrebbe dire: 'Ehi, funziona'.

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