Cosmo, het CRISPR-Cas stiertje
Vergeet Dolly het gekloonde schaapje of buldog Pipo de Kloon; The new sensational kid on the block, Cosmo het CRISPR-Cas stiertje, is gearriveerd. Wetenschappers van de Universiteit van Californië hebben met succes een stierkalf gefokt dat als embryo genetisch werd bewerkt, zodat hij 75 procent meer mannelijke nakomelingen zal voortbrengen. CRISPR staat voor: clustered regularly interspaced palindromic repeats. In het genoom van veel micro-organismen zitten stukjes DNA die zich steeds opnieuw herhalen (CRISPR). Met CRISPR-Cas methode kun men heel gericht knippen in het DNA van een cel. Zo kun men genen verwijderen die ernstige ziektes veroorzaken of juist nuttige genen toevoegen, wat een gen-knock-in wordt genoemd.
Amerikaanse wetenschappers hebben het runder SRY-gen, het gen dat verantwoordelijk is voor het initiëren van de mannelijke ontwikkeling, in een runderembryo ingevoegd ofwel knocked in. Dit is het eerste voorbeeld van een gerichte gen knock-in voor een grote reeks van DNA via embryo genoombewerking bij runderen. We verwachten dat Cosmos nakomelingen, die dit SRY-gen erven, zullen groeien en eruit zullen zien als mannen, ongeacht of ze het vrouwelijke Y-chromosoom erven, vertelt Alison Van Eenennaam, geneticus Dierkunde bij het UC Davis Department of Animal Science, dat het onderzoek afgelopen week presenteerde op de bijeenkomst van de American Society of Animal Science.
Vijftien procent efficiënter
De achterliggende reden om meer mannelijk vee te produceren, is dat mannelijk runderen ongeveer 15 procent efficiënter zijn in het omzetten van voer naar groei. Stieren zijn zuiniger (lees duurzamer) dan koeien. Bovendien worden ze meestal met een zwaarder gewicht geslacht, wat ook de efficiëntie in slachterij verhoogd. Een stier die vooral stiertjes voortbrengt, zal dus duurzamer zijn, omdat er minder dieren nodig zijn om dezelfde hoeveelheid rundvlees te produceren. Vleesveehouders zouden de enkele koeien, die dan nog geboren worden, kunnen gebruiken als vervanging van de vrouwelijke fokdieren en een groter aantal mannelijke dieren voor vlees kunnen afzetten, geeft Joey Owen aan, een postdoctoraal onderzoeker in de dierwetenschappen, die samen met Van Eenennaam het project leidt.
Het SRY-gen werd ingebracht in runderchromosoom 17, dat een soort genetische veilige havenplaats is. Dit chromosoom zorgt ervoor dat de genetische elementen voorspelbaar functioneren en de identiteit, functioneren en vorm van de aangrenzende genen niet verstoren. Chromosoom 17 werd gekozen na mislukte pogingen om het gen op het X-chromosoom in te brengen. Dat zou dan hebben geresulteerd in een stier die alleen mannelijke nakomelingen produceert. Van stier Cosmo wordt verwacht dat hij 75 procent mannelijke nakomelingen produceert; de normale 50 procent XY-dieren en nog eens 25 procent XX dieren, die het SRY-gen erven.
Onderzoek in beginfase
Het duurde twee en een half jaar om een methode te ontwikkelen, waarbij het mogelijk is om een gen in een embryo te plaatsen en nog eens twee jaar om met succes een zwangerschap tot stand te brengen. In april 2020 werd uiteindelijk een gezond mannelijk kalf van 110 pond geboren. De geboorte is echter het begin van dit onderzoek. Cosmo zal over een jaar een geslachtsrijp zijn en dan gebruikt worden in een fokprogramma om te bestuderen of het inbrengen van het SRY-gen op chromosoom 17 voldoende is om de mannelijke ontwikkelingsweg in de zogenaamde XX embryo's in gang te zetten en dat de nakomelingen eruit zullen zien als stiertjes. Aangezien de Food and Drug Administration de gen-editing van dieren reguleert, alsof het om medicijnen gaat, zullen Cosmo en zijn nakomelingen niet in de voedselvoorraad terechtkomen. Het project wordt ondersteund door het Biotechnology Risk Assessment Grant Program van het Amerikaanse Ministerie van Landbouw, het California Agricultural Experiment Station van UC Davis en het USDA NIFA National Needs Graduate and Postgraduate Fellowship.
Cosmo, een overbodig gedrocht?
Het onderzoek of liever gezegd een stier die meer stiertjes produceert, is voor Nederland niet echt relevant. In ons land zijn er relatief weinig vleesstierbedrijven en hebben de melkveehouderijen liever vaarskalfjes, omdat boeren deze kunnen opfokken tot melkkoeien. De stierkalfjes gaan naar vleeskalverenbedrijven. Maar CRISPR-Cas kan natuurlijk ook gebruikt worden om een fokstier te ontwikkelingen die vooral vaarskalfjes voortbrengt.
In hoeverre de CRISPR-Cas methode noodzakelijke of een daadwerkelijke toevoeging is op de huidige genetische technieken is niet door de onderzoekers uitgelegd. In de fokkerij wordt namelijk al jaren gebruik gemaakt van zogenaamd gesekst sperma. Dit is een tien jaar oude techniek waarbij sperma wordt gesorteerd in zaadcellen die mannelijke en vrouwelijke dieren produceren en is bewezen effectief. Critici van CRISPR-Cas zullen er daarom op wijzen dat stier Cosmo een overbodig gedrocht is. Sommige veehouders vinden echter het gesekste sperma te duur. CRISPR-Cas en stier Cosmo hebben in ieder geval de potentie om aanzienlijk goedkoper te zijn dan bewerkt en gesorteerd sperma.
Tekst: Reinout Burgers Beeld: Phys.org
