Анна Теплицкая

Что такое продукты CRISPR и будем ли мы их есть

Редактирование генов сделает растения более выносливыми и жизнеспособными.

©NEO.LIFE
©NEO.LIFE

Когда упоминают CRISPR, люди обычно затаивают дыхание и думают о потенциале для лечения таких болезней, как серповидноклеточная анемия и мышечная дистрофия. Но самое многообещающее применение CRISPR может оказаться не в сфере здравоохранения. А в продовольствии.

CRISPR — что это такое?

CRISPR (clustered regularly interspaced short palindromic repeats) — это не что иное, как метод редактирования генома. Он относительно новый и подходит не только для бактерий, но и для высших организмов, таких как человек. Впервые этот метод был обнаружен в 1987 году.

В 2005 году ученые выяснили, что CRISPR является частью механизма иммунной системы, его своеобразной антивирусной программой. При атаке вируса, последний вычисляется по сигнатуре CRISPR РНК и разрезает вирусную ДНК с помощью специального белка Cas.

Что мы имеем? Ученые утверждают, что на выходе это очень удобный и «естественный» способ исправлять живые организмы, вырезая «ненужные» гены или добавляя новые. Безболезненный идеальный апгрейд иммунной системы.

В чем отличия от ГМО

До CRISPR, выведение таких особенностей, как устойчивость растений к насекомым-вредителям или температурным колебаниям, было неточным, медленным и дорогостоящим. Технология ГМО, которая добавляет гены из других организмов, связана с регулятивными препятствиями и негативной общественной реакцией. С помощью CRISPR ученые могут настраивать только те гены, которые нужны, не вводя чужую ДНК.

©Fotolia / psdesign1
©Fotolia / psdesign1

То есть с помощью CRISPR можно сделать точечную мутацию. Что касается ГМО, то там идет внедрение чужеродного гена, и неизвестно в какой участок ДНК он будет встроен. Новая технология не предусматривает чужих генов и не делает ничего такого, чего не смогла бы сделать сама природа.

Иными словами, это инструмент, который позволяет не ждать естественной мутации, а целенаправленно и быстро направить необходимую ситуацию, будь то улучшение свойств растений, животных или лечение тяжелых болезней, в нужное русло.

На какой стадии развитие CRISPR в сельском хозяйстве

Биотехнологическая компания Calyxt, работающая над продуктами CRISPRed, такими как пшеница с высоким содержанием клетчатки, оценивает, что с типичной технологией ГМО ее продукция выйдет на рынок через 13 лет. С редактированием генома? На это уйдет от 3 до 6 лет.

Вот почему Дженнифер Дудна, одна из первых исследователей технологии, считает, что CRISPR найдет быстрое применение в сельском хозяйстве. Дудна руководит Инновационным институтом геномики (IGI), работает в сотрудничестве с Калифорнийским университетом Беркли и Университетом Сан-Франциско и исследует различные варианты применения CRISPR и их этические и социальные последствия.

Одним из примеров культуры, урожайность которой может быть значительно улучшена, является маниок. Для многих из нас — это неизвестное слово, в действительности же это клубнеплодное тропическое растение является основным продуктом для 800 миллионов человек во всем мире.

Корнеплоды маниока являются основным продуктом питания для 800 млн человек во всем мире ©lepaysan.ci
Корнеплоды маниока являются основным продуктом питания для 800 млн человек во всем мире ©lepaysan.ci

Корень и листья кустарника содержат цианид, и культура должна тщательно обрабатываться, чтобы быть безопасной. Используя CRISPR, ученые IGI заглушают гены маниока, ответственные за производство цианида.

Другие ученые используют CRISPR, чтобы сделать кукурузу более приспособленной к засушливым условиям, в то время как третьи выводят помидоры, способные расти в более теплом климате.

Если мы смоделируем климатические изменения, то сможем понять, что в этой области нам понадобится, чтобы конкретный сорт риса был устойчивым к конкретному типу патогена, потому что температура повысилась на 1,5 градуса, — говорит Сьюзан Дженкинс, управляющий директор IGI. — Приятно, наконец, оказаться на технологическом уровне, где это не научная фантастика.

CRISPR также может помочь производителям шоколада (и любителям сладкого) в их длительной борьбе против стремительного сокращения деревьев какао. Только в Гане их количество с 1946 года сократилось в результате глобального потепления на 194 миллиона растений. Исследователи IGI проверяют, можно ли использовать CRISPR, чтобы сделать какао устойчивым к климатическим изменениям. Проект частично финансируется компанией Mars Inc., которая ранее уже вкладывала средства в исследования для составления карты генома какао.

Есть ученые, которые создают более вкусное пиво, используя CRISPR для корректировки штаммов живых дрожжей. В 2016 году шведский ученый с воодушевлением рассказывал о том, как он попробовал капусту CRISPRed.

В лаборатории университета Дэвиса Диана Беклз меняет гены в картофеле, чтобы уменьшить в нем количество крахмала. Когда мы сможем есть картофельное пюре из более полезной картошки?

Мой график очень агрессивный, — говорит Беклз. — Я надеюсь пять-десять лет, может быть, даже раньше.

Эти сроки могут зависеть также от того, видят ли регуляторы и потребители технологию CRISPR как принципиально отличную от трансгенных ГМО.

Еще один спорный вопрос заключается в том, что гигантские компании, такие как Monsanto и DuPont, присматриваются к технологии осторожно, опасаясь, что редактирование генома только усилит контроль над продуктами. Вместе с тем, DuPont уже направил свои маркетинговые усилия, чтобы убедить потребителей в безвредности CRISPR.

Диана Беклз ©UC Davis College of Biological Sciences
Диана Беклз ©UC Davis College of Biological Sciences
Будучи студентами 20 лет назад, мы мечтали обо всех этих вещах: как мы будем модифицировать растение, как мы можем улучшить его, как мы можем сделать его более полезным, как мы можем уменьшить количество отходов. Причина, по которой мы так взволнованы в отношении редактирования генов, – это то, что мы действительно видим свет в конце туннеля, — говорит Беклз. — Те знания, которые мы накопили за эти годы, уже применяются. Сейчас у нас есть много причин для оптимизма.

CRISPR в России

Применение технологии CRISPR не ограничивается только сельским хозяйством, а рассматривается также как одно из мощнейших средств для продвижения медицины и победы над неизлечимыми заболеваниями, включая рак и СПИД. Несмотря на то, что открытие метода CRISPR произошло за рубежом, отечественные ученые также занимаются его развитием. Команда Константина Северинова в Сколково, например, разрабатывает системы редактирования геномов на базе CRISPR.

Заведующий лабораторией геномной инженерии МФТИ Павел Волчков утверждает, что возможности российских ученых, которые все же успешно выявляют возможности применения CRISPR, сильно ограничены в финансовом плане. Пока что эти исследования требуют серьезных вложений, которые в силах потянуть лишь американский рынок. Вместе с тем, он уверен, что после того, как технология окупится в США, она попадет в Европу.

Академик РАН Ольга Донцова ©Евразийское женское сообщество / Павел Иванов
Академик РАН Ольга Донцова ©Евразийское женское сообщество / Павел Иванов

В феврале 2018 года академик РАН Ольга Донцова назвала CRISPR «прорывной» и «природоподобной» технологией. Тогда же Владимир Путин поставил задачу в краткие сроки разработать программу геномных исследований.

Что касается отношения общественности и регуляторных рамок, то они на сегодняшний день все еще достаточно нечеткие. Одни смотрят на технологию CRISPR как волшебную палочку от всех бед, другие уверены, что она ничем не отличается от ГМО.

Если же все в действительности так, как говорят ученые, то в скором времени глобальная проблема продовольствия во всем мире может быть с успехом решена.

А что вы думаете по поводу продуктов CRISPR?