Cosmo, en tjurkalv på 110 pund föddes i april 2020 vid UC Davis. Forskare har framgångsrikt genomredigerat honom som ett embryo för att producera fler manliga avkommor. Kredit:Alison Van Eenennaam/UC Davis
Forskare använder CRISPR-teknik för att infoga könsbestämmande gen.
Forskare vid University of California, Davis, har framgångsrikt producerat en tjurkalv, som heter Cosmo, som genomredigerades som ett embryo så att han skulle få fler manliga avkommor. Forskningen presenterades i en affisch igår (23 juli 2020) på American Society of Animal Science möte.
Med hjälp av genomredigeringstekniken CRISPR kan forskare göra riktade nedskärningar i arvsmassan eller infoga användbara gener, vilket kallas en gen-knock-in. I det här fallet har forskare framgångsrikt infogat eller knackat in nötkreatur SRY-genen, genen som är ansvarig för att initiera manlig utveckling, i ett bovint embryo. Det är den första demonstrationen av en riktad gen-knock-in för stora sekvenser av DNA via embryomedierad genomredigering hos nötkreatur.
"Vi förväntar oss att Cosmos avkommor som ärver denna SRY-gen kommer att växa och se ut som hanar, oavsett om de ärver en Y-kromosom", säger Alison Van Eenennaam, djurgenetiker vid UC Davis Department of Animal Science.
Fler hanar, mer nötkött
Van Eenennaam säger att en del av motivationen för att producera fler nötkreatur av hankön är att nötkreatur av hankön är cirka 15 procent effektivare på att omvandla foder till viktökning. De är mer bränslesnåla än kvinnor. Dessutom tenderar de att bearbetas med en tyngre vikt.
Det kan också vara en vinst för miljön, med färre nötkreatur som behövs för att producera samma mängd nötkött. "Ranchers skulle kunna producera några honor som ersättningar och rikta en högre andel handjur för marknaden", säger Joey Owen, en postdoktor i djurvetenskap som leder projektet tillsammans med Van Eenennaam.
En mödosam resa
SRY-genen infogades i bovin kromosom 17, som är en genomisk säker hamnplats. Det säkerställer att de genetiska elementen fungerar förutsägbart och inte stör uttrycket eller regleringen av intilliggande gener. Kromosom 17 valdes efter misslyckade försök att slå in genen på X-kromosomen, vilket skulle ha resulterat i en tjur som endast producerade manliga avkommor. Cosmo förväntas producera 75 procent manlig avkomma – de normala 50 procent XY-djuren och ytterligare 25 procent XX-djur som ärver SRY-genen.
"Det tog två och ett halvt år att utveckla metoden för att infoga en gen i det utvecklande embryot och ytterligare två år för att framgångsrikt etablera en graviditet," sa Owen. Men i april 2020 föddes en frisk hankalv på 110 pund.
"Detta har varit ett verkligt kärleksarbete", sa Van Eenennaam.
Hon sa att detta bara är början på forskningen. Cosmo kommer att bli sexuell mognad om ett år, och han kommer att avlas för att studera om det är tillräckligt att ärva SRY-genen på kromosom 17 för att trigga den manliga utvecklingsvägen i XX-embryon, och resultera i avkommor som kommer att växa och se ut som hanar. Eftersom Food and Drug Administration reglerar genredigering av djur som om de vore droger kommer Cosmo och hans avkomma inte in i matförsörjningen.
Andra forskare i teamet inkluderar James Murray, Pablo Ross, Sadie Hennig och Jason Lin med UC Davis Department of Animal Science och Bret McNabb och Tamer Mansour från UC Davis School of Veterinary Medicine.
Detta projekt stöddes av Biotechnology Risk Assessment Grant Program från U.S. Department of Agriculture, California Agricultural Experiment Station vid UC Davis och USDA NIFA National Needs Graduate and Postgraduate Fellowship.
