Onderzoekers hebben een methode ontwikkeld om veedieren zodanig genetisch te manipuleren dat ze vooral vrouwelijke nakomelingen produceren. Dat zou de hoeveelheid dierenleed verminderen en de winst van boerderijen kunnen verhogen. Daarentegen zal het idee waarschijnlijk op veel weerstand stuiten van partijen die tegen genetische modificatie zijn.

Als een veedier als mannetje geboren wordt, betekent dat meestal een onmiddellijk doodvonnis. Mannelijke kalfjes zijn ongewenst omdat ze geen melk kunnen produceren, en mannelijke kippen worden routinematig gedood omdat ze geen eieren kunnen leggen.

Onder leiding van Motti Gerlic en Udi Qimron van de Tel Aviv-universiteit in Israël hebben onderzoekers een manier gevonden om ervoor te zorgen dat er nauwelijks mannelijke dieren geboren worden. Voor hun onderzoek gebruikten zij muizen, geen veedieren, dus vooralsnog is hun werk een proof of principle en niet iets dat direct op boerderijen kan worden gebruikt.

Wetenschapsjournalisten zijn niet simpelweg een bron van ruis
LEES OOK
Wetenschapsjournalisten zijn niet simpelweg een bron van ruis

Bye bye Y

Net als mensen hebben vrouwelijke muizen twee X-chromosomen, terwijl mannelijke muizen één X en één Y hebben. De onderzoekers gebruikten DNA-bewerkingsmethode CRISPR om Y-chromosomen in ongeboren embryo’s automatisch te vernietigen, wat mannelijke embryo’s in een vroeg stadium afbreekt.

Het team heeft in het genoom van een eerste groep muizen het CRISPR-enzym Cas9 toegevoegd. Dat enzym knipt gemarkeerde plekken in het DNA weg. In een tweede groep muizen voegden de onderzoekers vervolgens markers toe aan drie genen op het Y-chromosoom, waardoor die een doelwit voor Cas9 werden. Elk gen is essentieel voor de ontwikkeling van embryo’s, dus zelfs als maar een van de drie genen beschadigd raakt, zou dat voldoende zijn om de ontwikkeling van het embryo in de kiem te smoren. De extra markeringen dienden slechts als extra verzekering.

Wanneer muizen uit deze twee groepen met elkaar paren, zou dat in theorie alleen vrouwelijke nakomelingen moeten opleveren. Het team ontdekte dat er in de praktijk twintig vrouwtjes en drie mannetjes geboren werden. De methode is dus veelbelovend, maar het kan nodig zijn om meer genen te markeren om de effectiviteit van de methode te garanderen.

In een controlegroep werden mannetjes met gemarkeerde genen gekruist met niet-gemodificeerde vrouwtjes. In deze groep werden 23 mannetjes en 14 vrouwtjes geboren. Op die manier kunnen dus mannetjes gefokt worden zodat de dieren zich kunnen blijven voortplanten.

CRISPR/Cas9 is een methode om in DNA te knippen en plakken. Credit: Ernesto del Aguila III, National Human Genome Research Institute, NIH

Muggen en kippen

De methode is een gene drive – een manier om een bepaalde mutatie in een populatie te verspreiden – zegt Andrea Crisanti van het Imperial College London. In 2018 ontwikkelde het team van Crisanti een gene drive om populaties van malariamuggen uit te roeien. Ze deden dat door een stuk DNA te verspreiden dat ervoor zorgt dat vrouwen zich ontwikkelen als mannetjes, waardoor geen verdere voortplanting mogelijk is. ‘Dit is een belangrijke stap, een proof of principle dat de technologie ook voor zoogdieren werkt’, zegt Crisanti.

De meningen zijn echter verdeeld over of de methode toe te passen is op vee. Een probleem is dat niet alle dieren XY-geslachtschromosomen kennen. Bij kippen en andere vogels werkt het precies andersom: mannetjes zijn ZZ en vrouwtjes zijn ZW. Dat betekent dat exact dezelfde methode niet zou werken. Maar Crisanti zegt dat daar wel een mouw aan te passen valt. ‘Ik denk niet dat dat een groot probleem is.’

Realiteit

Het past misschien ook niet bij de economische aspecten van het houden van koeien, zegt Stephen Butler van de Ierse Agriculture and Food Development Authority. De methode vereist dat koeien herhaaldelijk geïnsemineerd worden en foetussen automatisch worden afgebroken, totdat een vrouwelijk kalf is verwekt. Dat zou zeer inefficiënt zou zijn, zegt Butler. Hij vermoedt dat bestaande technieken die ‘mannelijk’ en ‘vrouwelijk’ sperma scheiden effectiever zijn.

Maar het grootste probleem is dat de techniek waarschijnlijk niet zal worden goedgekeurd voor commercieel gebruik, wegens de publieke opinie tegen genetische modificatie en strenge regelgeving, zegt Alison Van Eenennaam van de University of California. Het Cas9-enzym komt uit bacteriën, wat betekent dat de muizen transgeen worden: ze zullen een gen afkomstig van een andere diersoort in hun erfelijk materiaal dragen. Zulke transgene toepassingen zullen nooit op de markt komen, zegt ze.

boekcover dna-bewerking
LEESTIP. Meer weten over DNA-bewerking? Bestel dit deel van Pocket Science in onze webshop.