2021-9-28 12:31 |
Люди с древних времён улучшают свойства культивируемых ими растений. Традиционно это делается с помощью селекции и скрещивания видов. Но современные технологии позволяют вмешиваться в геном напрямую.
В Японии начали продавать помидоры с отредактированным геномом. Они придутся по вкусу людям с гипертонией: в плодах содержится в пять раз больше гамма-аминомасляной кислоты (ГАМК), которая ответственна за снижение артериального давления и замедление сердечного ритма, чем в обычных томатах.Примечательно, что это не трансгенные (или генно-модифицированные) помидоры, а именно генетически отредактированные. АиФ.ru объясняет, в чём разница, и задаётся вопросом, а нельзя ли таким способом улучшить полезные свойства и других растений, которые мы употребляем в пищу. Нобелевка за «генетические ножницы»Год назад Нобелевская премия по химии была присуждена за разработку метода редактирования генома, известного как CRISPR/Cas9. Лауреатами стали француженка Эммануэль Шарпантье и американка Дженнифер Дудна. Их открытие называют одним из самых важных в области генной инженерии. В 2012 году исследовательницы предположили, что механизм CRISPR/Cas9 можно применить для запрограммированного редактирования генов. Чтобы объяснить суть метода, Нобелевский комитет использовал образ «генетических ножниц»: разрезая молекулу ДНК в определённом месте, учёные вносят изменения в геном с достаточно высокой точностью. С того момента, как Шарпантье и Дудна опубликовали свою работу, на эту тему уже проведены тысячи лабораторных экспериментов по всему миру. Например, агротехники смогли вывести сельхозкультуры, которые благодаря геномному редактированию выдерживают засуху и вредителей. Сообщение о новых японских помидорах — из той же области исследований. Учёные взяли популярный в стране сорт, «отключили» в ДНК растения определённые гены и получили плоды с повышенным содержанием полезной для человека гамма-аминомасляной кислоты. Это соединение снижает артериальное давление и замедляет сердечный ритм. Стоит отметить, что в большинстве стран мира такие помидоры на прилавки бы не попали: законодательства очень строго регламентируют получение и продажу продукции, полученной методом геномного редактирования. Процедура очень долгая и сложная. Но в Японии с этим проще. В конце 2020 года компания, решившая заняться производством генно-отредактированных томатов, запросила на это разрешение, а в сентябре 2021-го они уже поступили в магазины. Лишних следов не остаётся Люди с древних времён улучшают свойства культивируемых ими растений. Традиционно это делается с помощью селекции (отбора) и скрещивания видов. По сути, это тоже является вмешательством в геном, только опосредованным. А метод CRISPR/Cas позволяет вмешиваться в него напрямую. И у него есть преимущества по сравнению с другим, широко применяемым методом генной модификации, против которого давно уже протестует определённая часть общественности, опасаясь риска для здоровья и побочных эффектов. В чём же разница между генно-модифицированными организмами (ГМО) и генетически отредактированными? Под ГМО сейчас понимаются такие организмы, в чьи ДНК были перенесены участки чужеродного генома — либо искусственно созданные, либо выделенные из другого биологического объекта. Так можно улучшать свойства растений и даже животных. Но при этом в геном попадает посторонний генетический материал, что и вызывает обеспокоенность: в самом деле, можно предположить, что, обеспечивая ожидаемое полезное свойство, чужой ген одновременно с этим вызовет и нежданное вредное. И хотя многочисленные исследования привели учёных к выводу, что ГМО не более опасны, чем, к примеру, традиционные методы селекции, общественное мнение изменить трудно. Что до технологии геномного редактирования, она подобного беспокойства вызывать не должна: при ней не происходит привнесения чужеродного генетического материала, и в геноме не остаётся лишних следов, кроме той мутации, которая и нужна учёным. Они меняют ДНК напрямую, удаляя конкретные гены или их последовательности, «включая» их или наоборот «выключая». Чипсы станут менее вреднымиВ принципе, отредактировать таким образом можно любой организм. За годы применения в лабораториях технологии CRISPR/Cas (активно её используют с 2012 года) модификации подверглись десятки видов высших растений. Это рис, томат, кукуруза, картофель, соя, ячмень, огурец, кофе, лён и многие другие. «Сейчас это направление сельскохозяйственной биотехнологии очень бурно развивается, — говорит старший научный сотрудник Института цитологии и генетики СО РАН Сергей Медведев. — Например, получен картофель с низким содержанием определённых сахаров, из которых при жарке образуется токсичное вещество акриламид. А это важно при производстве картофельных чипсов и картошки фри. Теперь эти продукты, сделанные из модифицированного картофеля, будут чуть менее вредными для организма.Другой пример — шампиньоны. Они чернеют на срезе и теряют товарный вид. В Пенсильванском университете были получены модифицированные грибы: у них "выключен" фермент, отвечающий за потемнение на воздухе. Подобные эксперименты проводятся на многих культурных растениях. Подход позволяет относительно быстро (по сравнению с классической селекцией) менять их отдельные признаки — скажем, устойчивость к засухе, бактериям или вирусам и пр. Это поможет сократить использование химикатов на полях, а следовательно, будет полезно для потребителя». А реально ли с помощью геномного редактирования усилить полезные свойства растений, как это было сделано с теми же помидорами в Японии? Все мы знаем, что черника, допустим, полезна для глаз, а орехи — для улучшения памяти и деятельности мозга вообще. Почему бы не сделать их ещё более эффективными и полезными? Почему бы не увеличить с помощью CRISPR/Cas содержание витамина С в болгарском перце или лизина — в гречневой крупе?«В синтезе полезных веществ в растительной клетке участвует, как правило, множество ферментов. Там происходит целая цепочка превращений, поэтому управлять этим сложно, — объясняет Сергей Медведев. — Всё зависит от конкретного случая, но думаю, иногда это можно сделать. Прежде всего необходимо детально изучить сами цепочки превращений веществ и понять, какие именно гены (и белки) принимают в этом участие. Если найти конкретный белок, кодируемый геном и ограничивающий выработку нужного нам вещества, то, управляя работой этого гена, можно добиться определённых успехов.Важное замечание. У растения, которое мы хотим модифицировать, должен быть хорошо изучен геном. И оно должно быть пригодно для искусственного культивирования, поэтому метод годится не для всех растений. Та же черника, как и многие другие ягоды, растущие в лесу, для этой цели не подойдёт».
Подробнее читайте на aif.ru ...
