Eru erfðabreyttir nautgripir framtíðin?

Kynbætur á búfé og plöntum hefur verið stundað í hundruð ára í þeim tilgangi að bæta einhverja valda eiginleika viðkomandi tegundar.

Þetta ferli er nokkuð seinvirkt enda byggir það á vali einstaklinga, sem svo eru notaðir áfram í framhaldsræktun. Þrátt fyrir að bæði plöntur og búfé séu mögulega mjög ólík forfeðrum sínum í dag en t.d. fyrir einni öld þá er sjaldnast talað um erfðabreyttar tegundir heldur framfarir í kynbótum sem hafa skilað oft á tíðum miklum árangri. Fyrir rétt rúmri hálfri öld var svo stigið nýtt skref á þessu sviði þegar fyrsta erfðabreytta bakterían var búin til í rannsóknastofu, en þá tókst að flytja erfðaefni úr einni bakteríu yfir í aðra.

Síðan hefur þessari tækni fleygt fram og í dag kannast líklega allir við umræðuna um erfðabreyttar plöntur svo dæmi sé tekið. Þrátt fyrir ýmsa augljósa kosti við erfðabreytingar með þessum hætti hefur þetta verið afar umdeilt víða um heim enda verið að blanda saman tegundum sem margir telja afar varhugavert skref.

CRISPR-tæknin

Með bættri tækni og nýjum möguleikum eru nú aftur á móti komin fram ný tækifæri á þessu sviði þar sem unnt er að ná enn hraðari framförum við erfðabreytingu en áður. Sú mest þekkta er líklega CRISPR-aðferðin en hún gerir í raun vísindafólki kleift að breyta erfðaefni nánast að vild og af mikilli nákvæmni. Aðferðin kemur frá bakteríum og er aðferð þeirra við að verjast árásum veira, er sem sagt einskonar ónæmiskerfi baktería sem nú er hægt að nota til þess að breyta erfðaefni allra lífvera. Áður en þessi tækni kom til sögunnar voru erfðabreytingar gerðar með svokölluðum genaferjum sem byggðist á því að stórir bútar af genum úr t.d. einni lífveru voru færðir yfir í aðra eins og þekkt er frá t.d. erfðabreyttum matvælum. Þessi leið er hins vegar mun ónákvæmari en CRISPR-tæknin þar sem með henni má t.d. breyta aðeins örlitlum hluta erfðamengisins. Auk þess er CRISPR-tæknin mun ódýrari í notkun þar sem hún er ekki eins tímafrek og eldri aðferðin þar sem hægt er að fá nokkuð nákvæma niðurstöðu hratt.

Um erfðabreytingar gilda mjög strangar reglur í dag í flestum löndum heims en vegna margra sjáanlegra kosta við CRISPR- tæknina er nú t.d. verið að vinna að breytingum á regluverki Evrópusambandsins, svo dæmi sé tekið, sem mun opna betur á möguleika þess að nota CRISPR.

Hraustari gripir

Á alþjóðavísu hefur mikill kraftur verið settur í rannsókna- og kynbótastarfsemi til þess að efla sjúkómavarnir búfjár og hefur náðst góður árangur í því á liðnum áratugum. Áhersla á þennan eiginleika hefur bein áhrif á dýravelferð og endingu gripa, sem skilar sér áfram í hagkvæmari framleiðslu. Hér á landi er líklega nærtækasta dæmið val á sauðfé með verndandi erfðaefniseiginleikum gegn riðu. Marga aðra sjúkdóma, sem herja á búfé, mætti nefna þar sem vitað er að sumir gripir eru betur settir til þess að takast á við sjúkdómana en aðrir. Með hefðbundnum kynbótaaðferðum tekur þetta þó gríðlega langan tíma en með hinni nýju CRISPR-aðferð má ætla að flýta megi öllu þessu ferli gríðarlega.

En það eru ekki einungis sjúkdómar sem litið er til, einnig hefur verið litið til þátta eins og hitaþols og metanlosunar nautgripa svo dæmi sé tekið. Nú þegar eru til kynbótagripir sem þola mun hærra hitastig en almennt þekkist, eiginleiki sem skiptir verulegu máli fyrir kúabændur í heitum löndum. Með þennan eiginleika geta t.d. kýr tekist betur á við hærri umhverfishita án þess að lenda í svokallaðri hitastreitu. Talið er að með hinni nýju erfðatækni sé hægt að gjörbreyta stöðunni á skömmum tíma. Þetta getur skipt sköpum fyrir mjólkurframleiðsluna í heiminum enda er talið að hitastreita í kúm valdi afurðaminnkun sem nemur milljörðum lítra mjólkur á hverju ári í heiminum.

Viðgerðir á óæskilegum eiginleikum

Það eru ýmsir eiginleikar í búfé sem eru óæskilegir, s.s. óheppilegar júgur- og spenagerðir hjá kúm eða hreinlega erfðagallar sem geta jafnvel komið til vegna stökkbreytinga á erfðaefni. Stökkbreytingar koma fyrir reglulega, við frumuskiptingar, og geta bæði verið til góðs eða ills. Oft verða bændur ekki varir við nokkur áhrif stökkbreytinga en stöku sinnum verða stökkbreytingar það slæmar að þær geta valdið skaða. Þekkt eru dæmi um þetta svo sem stökkbreytingar sem valda fósturvísisdauða, vansköpun eða einhverjum óæskilegum framleiðslueiginleikum. Stundum hefur einnig komið fyrir að kynbótanaut beri óæskilega eiginleika með sér, sem e,t.v. koma ekki fram fyrr en síðar meir. Hingað til hefur í raun þurft að hætta notkun á afkomendum svona kynbótagripa með tilheyrandi kostnaði og tapaðra framfara í ræktun og jafnvel tapaðs erfðabreytileika. Nú er aftur á móti horft til þess að með einfaldri erfðaefnisbreytingu megi hreinlega gera við erfðaefnið og fjarlægja hinn óæskilega eiginleika svo aðrir kostir kynbótagripanna geti nýst bændum sem best og sem mestum kynbótaframförum sé náð.

Auka tíðni sjaldgæfra eiginleika

Enn einn mögulegur kostur erfðaefnisbreytinga er að með aðferðinni má auka tíðni sjaldgæfra eiginleika án þess að eiga á hættu að auka skyldleikaræktun. Í dag er þetta ákveðið vandamál og t.d. erlendis, þar sem kollótt naut eru sjaldgæf öfugt við á Íslandi, eru bændum settar skorður við notkun á þessum nautum enda hætt við of mikilli skyldleikaræktun ef nautin eru notuð í miklum mæli. Með því að breyta erfðaefninu, fyrir þessum eina eiginleika, væri í raun hægt að gjörbreyta stöðunni á heimsvísu án þess að lenda í nokkrum vandræðum með skyldleikarækt.

Breytt efnainnihald mjólkur

Í dag er vel þekkt hvernig erfðaefni kúa hefur bein áhrif á efnasamsetningu mjólkur, eitt þeirra sem nefnist DGAT1 stýrir t.d. fitusamsetningu mjólkur. Kýr með þetta gen framleiða meiri mjólkurfitu en aðrar kýr og hafa t.d. norskar rannsóknir sýnt að kýr með þetta gen skila um 40-50.000 ÍKR meiri tekjum á ári en aðrar kýr. Þetta gen er þó mjög sjaldgæft og t.d. í norska kúakyninu NFR er tíðni þess um 0,5%. Eins má nefna einstakar próteingerðir mjólkur, svo sem A2 sem töluvert var til umræðu á Íslandi fyrir aldarfjórðungi og talin einkar eftirsóknarverð próteingerð. Ef hefðbundnar kynbætur væru notaðar, til þess að fjölga tíðni þessara sértæku gena í kústofnum, án þess að lenda í skyldleikaræktun, er ljóst að slíkt tæki áratugi þ.e. ef tíðnin er lág í upphafi. Gallinn við þá tímalengd er að markaðsforsendur gætu hæglega breyst á þessum áratugum og þegar tíðnin væri orðin há er allt eins mögulegt að afurðastöðvar þess tíma myndu kalla eftir annars konar efnasamsetningu mjólkurinnar. Með framangreindri tækni væri hins vegar einfalt að hafa áhrif á tíðni þeirra gena sem hafa áhrif á framleiðslu einstakra verðefna sem kunna að vera æskilegar í mjólk. Því er talið, að með erfðaefnisbreytingu, megi betur svara kalli markaðarins á hverjum tíma svo hámarka megi mögulegar tekjur bænda.

Siðferðisleg álitamál

Þrátt fyrir marga augljósa kosti notkunar á aðferðum sem geta breytt erfðaefnum búfjár eru ekki allir sammála því að vísindafólk eigi yfirhöfuð að breyta erfðaefninu með svona inngripi. Eðlilegra sé að gera þetta með hefðbundinni kynbótastarfsemi, þrátt fyrir að slíkt taki vissulega tíma. Inn í þá umræðu koma m.a. siðferðisleg álitamál s.s. hvort unnt sé að takmarka svona vinnu við búfé eingöngu. Ef tæknin nær mikilli útbreiðslu, og þekkingin á henni eykst og dreifist um heiminn, telja sumir að hætta sé á því að næst fari vísindafólkið að snúa sér að mannkyninu með tilheyrandi ófyrirsjáanlegum afleiðingum. Það er flestum ljóst að mikil framþróun á sér stað nú um stundir á þessu sviði og að afar erfitt verði að stöðva þá þróun. Því er dagljóst að mjög mikilvægt er hverri þjóð að setja skýrar reglur um notkun á tækni sem hefur svona bein áhrif á samsetningu erfðaefnis.