„Megpecsételt sorsok”
Ennek egyik fő oka az, hogy az állatok génmódosítása, az egereket leszámítva, eddig meglehetősen lassú és fáradságos, ráadásul sok-sok pénzt és még több szerencsét igénylő feladat volt. A színfalak mögött azonban csöndes forradalom zajlott és zajlik.
Az új módszereknek köszönhetően ma már sokkal könnyebben és pontosabban módosíthatók az állatok génjei. Ez nem csupán a génsebészetet alakítja át, hanem – várhatóan már a közeljövőben – az asztalunkra kerülő húst, tojást vagy tejet is – állítja a New Scientist című lap.
Az első transzgenikus (génsebészeti eljárás révén más fajok génjeit vagy saját, mutációt hordozó génjeiket tartalmazó) állatokat úgy hozták létre, hogy petesejtjükbe örökítőanyagot (DNS-t) juttattak, majd a petesejtet beültették az anyaállatokba, aztán heteket, hónapokat vártak arra, hogy kiderüljön, vajon a megszületett utód tartalmazza-e a korábban bejuttatott extra DNS-t. Gyakran száz állatból csupán egyben sikerült ezt elérni.
A genetikusok egérkísérletekben bevezetett új módszerében először létrehozták a kívánt módosítást tartalmazó sejtet, és csak később kezdték tenyészteni az állatokat.
Lombikokban szaporított embrionális őssejtekben változtatták meg a DNS-t, majd a sikeresen módosított sejteket juttatták be embriókba. Így olyan sejtkeverékből álló kimérákat (kettőnél több ivarsejtből létrejött élőlényeket) hoztak létre, melyek kizárólag módosított sejteket tartalmazó egerek tenyésztését tették lehetővé. Ez már olcsó és egyszerű eljárás: eredményeként sok millió GM-egér éldegél világszerte a laborokban. Vannak társaiknál kétszer gyorsabban szaladó szuperegerek vagy agyműködés közben különböző színben felvillanó idegsejtekkel rendelkező, netán macskától nem félő GM-egerek is.
Tavaly létrehozták a GM-patkányokat is, azonban más állatokból származó embrionális őssejtet egyelőre nem sikerült szaporítani, tehát a módszer egyéb fajok esetében még nem alkalmazható. A klónozási technikák fejlődése azonban azt jelenti, hogy sok faj esetében közönséges sejteket is meg lehet változtatni, majd a teljes állat is létrehozható a kívánt módosítást tartalmazó sejtek klónozásával.
Ezzel egyidejűleg a biológusok még hatékonyabb módszert dolgoztak ki a DNS sejtekbe való bejuttatására: „természetes génpostásokat” vesznek rá a feladatra, pl. az önmaguk lemásolására és megsokszorozására képes vírusokat vagy ugráló géneket. Ezzel a GM-állatok létrehozásához szükséges erőfeszítések és költségek századrészükre csökkenthetők – állítja Scott Fahrenkrug amerikai genetikus.
A véletlenszerű beillesztésre alapuló technika helyett pedig egy sokkal pontosabb módszert dolgoztak ki a kutatók a DNS megváltoztatására. Új és ígéretes eszközeik az ún. cink-ujj nukleázok (DNS-hasító enzimek), melyek úgy alakíthatók, hogy speciál is DNS-szakaszokhoz kötődjenek. Ily módon a génsebészek egy előre kijelölt ponton képesek elvágni a sejt örökítőanyagát. Amikor az elvágott részt a sejt megpróbálja kijavítani, gyakran kihagy néhány DNS-alegységet vagy beilleszt néhány feleslegest, így a módszer speciális gének kiütésére vagy tönkretételére használható. Bruce Whitelaw, a világhírű Dolly bárányt létrehozó skóciai Roslin Intézet genetikusa szerint ez forradalmasítani fogja az állatok génmódosítását.
Az olcsó és könnyen kivitelezhető GM-technikákkal létrehozott, megpecsételt sorsú állatok kétségkívül hatalmas hasznot hoznak majd az orvostudomány, illetve a gyógyszeripar számára. A génsebészet ma már standard technikának számít számos fehérjealapú gyógyszer előállításában. A humán inzulint pl. már régóta humán inzulingént tartalmazó baktériumok tenyészeteivel termeltetik. Azonban a gyógyszercégek örömmel alakíttatnák át az állatokat is gyógyszergyárakká. Ezek ugyanis számos fehérjéjüket úgy változtatják meg, hogy cukrokat és egyéb „dekorációt” bigygyesztenek a fehérjékhez. Ennek hatására számos fehérje, pl. az antitestek, sokkal jobban hatnak. Erre az extra lépésre a baktériumok nem képesek. Ilyen állat által termelt fehérje klinikai használatát már jóváhagyta az USA Élelmiszer- és Gyógyszer-engedélyezési Hivatala (FDA). Az antithrombin III nevű véralvadásgátlót például génmódosított kecskék tejéből tisztítja egy amerikai biotechnológiai cég. Számos más eljárás is fejlesztés alatt áll. Hollandiában többek között a humán laktoferrint termeltetik tejelő tehenekkel. Ez a mikrobaellenes vegyület élelmiszerekhez, pl. joghurthoz adható hozzá. Egy kaliforniai cég GM-patkányokat hozott létre humán antitestek előállítása céljából. Első termékük, egy a nyirokdaganat kezelésére használható rákellenes antitest, 2-3 éven belül kerülhet klinikai tesztelésre. Egy másik amerikai cég tehenek génjeit akarja módosítani, hogy azok potenciális biológiai fegyverek, pl. a lépfene és a himlő elleni antitesteket termeljenek.
Az emberi betegségek tanulmányozásához az új technikákkal a sok szempontból nem tökéletes egér modelleket helyettesítő állatok is létrehozhatók. Például amerikai kutatók cisztás fibrózis tüneteit mutató GM-sertéseket hoztak létre. Kimutatták, hogy az emberekben kifejlődő betegségre jellemző tüdőgyulladás bakteriális fertőzés eredménye. Korábban ezt GM-egerekkel nem sikerült modellezni, mert egerekben nem alakult ki ez a tüdőbetegség.
Fahrenkrug kutatócsoportja magas vérkoleszterinszintű sertéseket hozott létre úgy, hogy az állatokból kiiktatták az LDL koleszterint eltüntető fehérjét kódoló gént. Miután a sertések szív- és érrendszere méretben is nagyon hasonlít az emberekéhez, a GM-sertések ideális alanyok a különböző érsebészeti eszközök teszteléséhez.
Mi, emberek nagyjából 23 500 génnel rendelkezünk. Az, hogymelyiknek mi a szerepe, és melyik génvariáns milyen betegség kialakulásához járul hozzá, úgy tudható meg, hogy a genetikusok kiiktatnak egy vagy több gént, és megnézik, mi történik ennek hatására. A korábban említett cink-ujj eljárással amerikai kutatók 43 gént „ütöttek ki” olyan GM-patkányokban, melyeknél megnövelték a magas vérnyomás vagy bizonyos vesebetegségek kockázatát. A kapott GM-állatokban most folyik az egyes gének hatásának vizsgálata.
Még napjainkban is sokan halnak meg transzplantációra várva. Az állatok korlátlan mennyiségben biztosíthatnák a szükséges szerveket, ha a humán immunrendszer nem vetné ki őket rövid időn belül. A genetikusok évek óta dolgoznak a kilökődést megindító molekulákat nem tartalmazó sertések kifejlesztésén. Az új technikákkal ez a kutatási terület is új lendületet kaphat. Németországban GM-eljárással majmok immunrendszerével összeférhetővé tett sertésszerveket kezdtek tesztelni. Céljuk az, hogy a sertésszervet kapó majmok a transzplantáció után 180 napig életben maradjanak. A bűvös szám átlépése után elkezdődhetnének a humán kísérletek.
Az amerikai Fahrenkrug kollégáival egy másik problémán is dolgozik: a sertésgenomban lehetnek olyan alvó vírusok, melyek elméletileg a szervet megkapó egyénben felébredhetnek, és fertőzést okozhatnak. E célból egy humán antivirális fehérjét kódoló gént építettek be sertésekbe annak reményében, hogy ez majd elnyomja a sertésgenomban lévő vírusokat. Ha eljárásuk sikeres lesz, elsőként sertéshasnyálmirigy Langerhans-szigeteiből származó inzulintermelő sejteket ültetnének be emberekbe. A kutató szerint az orvosi célú állati génsebészet eredményei nem csupán könnyen leszakítható gyümölcsöt, de politikailag is könnyebben kezelhető ügyet jelentenek. Az ilyen kutatások a legtöbb ember számára elfogadhatóbbak, mint a GM-állatok mezőgazdasági célú alkalmazása. (Vélhetően, amiről nem, vagy csak keveset tudunk, és ami csak áttételesen érint minket, az kevésbé zavar alapon.) Az viszont, hogy a génmódosítás milyen hatással lesz a fogyasztásra szánt állati termékekre, még kérdés.
Az FDA még nem hagyta jóvá az első ilyen állat mezőgazdasági alkalmazását, a gyorsan növő lazacot. Ez az első jelölt már vagy tíz éve várja az elbírálást, mivel sokan tartanak attól, hogy tenyésztése hatással lesz a vadon élő lazacpopulációkra. Ilyen aggályok a többi haszon- vagy hobbiállattal kapcsolatban nincsenek, és a múlt évben az FDA elkezdte előkészíteni a terepet a GM-állatok kereskedelmi célú előállításához. Ehhez közzétette azokat az irányelveket, amelyeket egy FDA-engedélyt megszerezni kívánó cégnek teljesítenie kell. Az Európai Unió is dolgozik hasonló irányelveken, de ezek 2012 előtt nem készülnek el.
A génmanipulált haszonállatok alkalmazása az általuk biztosított előnyök iránti igényektől, illetve leginkább a közvéleménytől függ. Várhatóan olyan országokban lesz rá leghamarabb igény, ahol a húsfogyasztás rekordsebességgel nő. James Murray amerikai állatgenetikus szerint pl. Kínában és Kubában, és innen terjed át Amerikába.
Ezek szerint húsz éven belül a GM-állatok ugyanolyan elterjedtek lesznek, mint a GM-növények? Fahrenkrug szerint technikailag már semmi nem áll a kutatók és a tenyésztők útjában.
A génmódosított állatok pártján állók szerint a GM-állatok táplálóbb húst, tejet vagy tojást adhatnak, miközben tenyésztésük során kevesebb környezetszennyező anyag keletkezik, és az állatok talán kevesebbet is szenvednek. Lássunk néhány konkrét példát.
Omega-3 zsírsavakban gazdagabb húsú sertés már létezik. Kanadai kutatók kifejlesztettek egy bakteriális enzimet kódoló gént tartalmazó sertést, ami lehetővé teszi, hogy az állatok több foszfort hasznosítsanak a takarmányból. A „környezetbarát” sertés a közönséges disznóknál 50 százalékkal kevesebb foszfort ürít a környezetébe, így mérsékli az intenzív sertéstenyésztéssel együtt járó környezetszennyezést. Emberi fogyasztásra még nem hagyták jóvá ezeket az állatokat, ám Kína tesztelésre máris importálni kezdte őket.
Egy amerikai cég a kergemarha-kórral szemben védett GM-szarvasmarhát hozott létre. Sertéseket vagy csirkéket pedig az influenzával szemben lehetne ellenállóvá tenni.
Génmódosítással az állatok közérzetét is javítani lehet. Például létezik olyan GM-szarvasmarha, mely a tőgygyulladással szemben védelmet nyújtó anyagot termel. Mi több, elkerülhető lenne az utódok felének gyors levágása pl. tejelő tehenészetekben vagy tojástermelő tyúkfarmokon, ahol a hímnemű állatoknak nem veszik hasznát. Ez pl. úgy érhető el, hogy a hímek Y-kromoszómájába a hím utódokat eredményező spermákat tönkretevő géneket építenek be. Ez a téma már 15 éve aktuális, ám most lett annyira hatékony a transzgénikus állatok létrehozása, hogy néhány éven belül a probléma megoldhatóvá is váljon.
A kereskedelemben is kapható első GM-hobbiállat, a medaka nevű hal. A zöld fluoreszkálást biztosító medúzagénnel felturbózott akváriumi halat 2003-ban dobták piacra Tajvanon. Más GM-halak is beszerezhetők Amerikában és Ázsiában, ám Ausztráliában, Kanadában vagy Európában kereskedelmük nem engedélyezett. Néhány éve ugyan szó volt olyan génmanipulált kutyák és macskák létrehozásáról, melyek szőrére az emberek nem allergiásak, ilyen állatokat mégsem hoztak létre. Ma már sokkal könnyebb lenne előállításuk. Bár jogosan aggódhatunk a GM-állatok közérzete miatt, ne feledjük el, hogy a hagyományos tenyésztéssel is elég sok deformitást sikerült elérniük a tenyésztőknek pl. egyes kutyafajtáknál.
Klónozó és szuperimmunizáló magyarok
Génmódosított állatok kutatásával itthon is többen foglalkoznak. Az egyik legnagyobb visszhangot kiváltó eredmény ELTE-s és gödöllői kutatók nevéhez fűződik – ez a szuperimmunizációra fogott egerek és nyulak esete volt.
Ha valamilyen kórokozó kerül szervezetünkbe, az immunrendszer azonnal támadásba lendül, hogy megfékezze a behatolót. Az immunsejtek egy csoportja antitesteket kezd termelni, amelyek hozzákapcsolódnak a kórokozókhoz.
Kacskovics Imre, az ELTE immunológiai tanszékének docense 2007-ben kollégáival az ellenanyagok előállítására egy új eljárást fejlesztett ki. A szuperimmunizálásnak nevezett módszerrel az eddig használt eljárásoknál jóval hatékonyabban lehet ellenanyagokat előállítani, méghozzá 30-40 százalékkal olcsóbban és kevesebb állat felhasználásával.
A magyarok eljárásában a diagnosztikai és terápiás célra fordítható ellenanyag-molekulákat genetikailag módosított egerek és nyulak termelik – a génmódosított állatokat Bősze Zsuzsannával, a gödöllői Mezőgazdasági Biotechnológiai Kutatóközpont tudományos tanácsadójával közösen hozták létre az ELTE-s kutatók. (Bősze Zsuzsanna és munkatársainak másik eredménye: gyógyhatású fehérjéket termeltetnek háziállatok tejében.) Ahogy azt lapunkban korábban megírtuk, a magyar találmány egyedülálló előnyöket biztosít a korábbi ellenanyag-előállítási módszerekhez képest. Mindenekelőtt háromszor-négyszer nagyobb mennyiségű hatóanyag nyerhető ki az állatokból, és az előállítás ideje is kétharmadára csökkent. Az új módszerrel lehetőség nyílik például egyes életveszélyes fertőzések elleni ellenanyag-terápia gyors kialakítására vagy a biológiai terrorizmus elleni ütőképesebb védekezésre is.
A szintén gödöllői Dinnyés András és csoportja nemcsak a génkiütött egerek létrehozása terén sikeres, hanem bonyolultabb módszerek alkalmazására is felkészült. A gödöllői Mezőgazdasági Biotechnológiai Kutatóközpontban, majd a Szent István Egyetemen Közép-Európa első klónozott egereit, majd nyulait 2006–07-ben szintén orvosi kutatási célokra hozta létre. A következő lépés, a génmódosított sejtekből való klónozás egérben sikeres volt, és az utódokban a módszer biztonságosságát is sikerült bizonyítani. Nyúlban azonban a génmódosított sejtekből nem lehetett utódokat klónozni, így most az egyetemi csoport, valamint a gödöllői BioTalentum Kft. közös erővel versenyzik a világ többi kutatójával az első nyúl indukált pluripotens őssejtek létrehozásáért – ezek olyan testi sejtek, amelyeket klónozás helyett négy gén bevitelével tesznek embrionális őssejtekhez hasonlóvá. A remények szerint ezek a sejtek nyúlban és más gazdasági haszonállatokban lehetővé tehetik az egérben elértekhez hasonló, gyors és egyszerű génmódosítást.
Az állati génmódosítások esetében fontos látni, hogy azok hatását, kockázatát esetenként kellene mérlegelni, az általánosítás nem célravezető. Egy emberi fehérje termeltetéséhez az állatban eredetileg nem jelen lévő gént kell bevinni – orvosi célú alkalmazás révén a társadalmi elfogadottsága mégis nagy. Egy betegségnek ellenálló állatban általában a természetesen jelenlévő gének hatását erősítik, vagy csökkentik –ez lényegében nem tér el a hagyományos nemesítés céljától, csak felgyorsítja és pontosabbá teszi a kívánt előnyös hatás elérését. Várhatóan az ilyen alkalmazások hazánkban is gyorsabban és könnyebben válnak majd elfogadhatóvá, mint az élelmezési célú módosító eljárások. (Ö. Z.)
