CRISPR/Cas9: Rewolucyjna technologia w rolnictwie!

Inżynieria genetyczna zapewni bezpieczeństwo żywnościowe świata?

Postęp technologiczny, jaki obecnie ma miejsce jest bez wątpienia zjawiskiem bez precedensu. Można de facto postawić tezę, że nowe technologie, które rozwijają się w tempie dotychczas niespotykanym, w najbliższych latach nakreślą drogę, w którą ludzkość będzie zmierzać do końca tego stulecia. Niezwykle obiecująca dla przedsiębiorców skupionych wokół producentów rolnych, przetwórców i producentów żywności jest metoda edycji genomu CRISPR/Cas9, której opracowanie zostało nagrodzone Nagrodą Nobla w dziedzinie chemii, a tym samym powiększyło w 2020 roku grono noblistów o dwie kobiety – francuską mikrobiolog i genetyk – Emmanuelle Marie Charpentier oraz amerykańską biochemik i biolog molekularną – Jennifer Anne Doudna.

CRISPR/Cas9 jako technika inżynierii genetycznej pozwoliła badaczom z całego świata na manipulowanie genami zwierząt, ludzi, ale także roślin.

Sposób w jaki funkcjonuje współczesne rolnictwo w istocie uwarunkowany jest koniecznością sprostania szeregowi wyzwań, stawianych producentom rolnym przez uwarunkowania naturalne. Z kolei wymuszają one zmiany legislacyjne, w dużej mierze dalece ingerujące w możliwości produkcyjne oraz koszty prowadzenia działalności. Z powodu rosnącej liczby ludności na świecie i potrzeby zaspokojenia ich potrzeb żywieniowych, konieczne jest wprowadzenie nowych mechanizmów w sektorze gospodarki żywnościowej. Te mechanizmy muszą uwzględniać ekonomiczne warunki bytowe producentów żywności, troskę o środowisko naturalne i zrównoważony rozwój, godząc sprzeczne interesy różnych grup zaangażowanych w ten sektor.

Zastosowanie CRISPR/Cas9 w produkcji roślinnej

Konwencjonalne metody modyfikacji genetycznej opierają swoje funkcjonowanie na mechanizmie edycji genomu poprzez wprowadzanie obcego materiału genetycznego tj. przy udziale obcego DNA. Na antypodzie tego znanego od lat rozwiązania stoi metoda CRISPR/Cas9, która czerpie z naturalnej różnorodności genetycznej. Tym samym badania prowadzone nad uzyskaniem określonego rodzaju pożądanych cech, odbywają się poprzez wprowadzenie materiału genetycznego, który w sposób naturalny funkcjonuje w biosystemie danej rodziny np. upraw.

Badania naukowe zapoczątkowały nowatorskie rozwiązania

Rok po noblowskim ukoronowaniu dekady prac nad technologią związaną z CRISPR/Cas9 japoński startup Sanatech Seed we współpracy z naukowcami z Uniwersytetu Tsukuba, stworzył nową odmianę pomidorów pochodzących z Sycylii. Pionierskie rozwiązanie udostępniono od razu z przestrzeni laboratoryjnej w ramach sprzedaży bezpośredniej na rynku japońskim. Co stało za niekonwencjonalnością rozwiązania i stanowiło o kolejnym sukcesie w praktycznym zastosowaniu mechanizmu CRISPR/Cas9? Otóż dzięki modyfikacjom genów pozwalającym bardzo precyzyjnie „wyciąć” wybrany przez naukowca gen bądź zastąpić go innym.

Właściwości prozdrowotne metody CRISPR. Żywność, która leczy?

Stężenie kwasu gamma-aminomasłowego w wyhodowanych sadzonkach pomidorów, stanowi niemal 500% naturalnie obserwowanego poziomu. Daje to możliwości związane z wykorzystaniem a zarazem spotęgowaniem właściwości płynących z działania o charakterze anabolicznym oraz regeneracyjnym. Wobec powyższego upatruje się szeregu korzyści dla zdrowia konsumentów. Spożywanie pomidorów stworzonych w oparciu o metodę CRISPR/Cas9 pozwala na redukcję ciśnienia tętniczego krwi oraz poziomu kortyzolu warunkującego podatność na stres. Ponadto zauważalnie wpływa na proces budowy masy mięśniowej, zwiększenie wydzielania hormonu wzrostu oraz prawidłowo warunkuje mechanizmy związane z procesami regeneracyjnymi organizmu.

Technologia CRISPR rozwiąże globalne problemy?

Bez wątpienia to szerokie spektrum pozytywnych właściwości żywności powstałej w oparciu i tajniki metody CRISPR/Cas9 stanowią niebagatelny dowód na przyszłość zastosowania tej metody inżynierii genetycznej. W tym miejscu należy podkreślić celowość oraz zasadność prac związanych z rozwojem potencjału metody CRISPR/Cas9. Mianowicie wyniki szeregu równolegle prowadzonych badań są obiecujące i stanowią tak, jak w przypadku prac nad nową odmianą kukurydzy, o zbawiennym wpływie CRISPR/Cas9 na walkę ze zmianami klimatu.

CRISPR ocali plony kukurydzy przed suszą?

W przypadku kukurydzy, badacze pracują nad odmianą uodpornioną na deficyty wody, co mając na uwadze przesuwanie się stref klimatycznych, a tym samym pustynnienie terenów dotychczas zielonych, jest bardzo istotne. Wyodrębnienie i rozpowszechnienie nowej odmiany kukurydzy, odpornej na susze byłoby procesem pozwalającym zredukować poziom głodu na świecie. W związku z powyższym, każdorazowo można wyciągnąć wniosek, iż wykorzystanie technologii CRISPR wpływa pozytywnie na funkcjonowanie społeczeństwa w zasięgu globalnym. Należy ująć to dosadniej, ludzkości nie stać na zaprzepaszczenie tego rodzaju mechanizmów.

Konieczne zmiany w prawie…

Niezbędny jest jej dalszy rozwój oraz ukonstytuowanie się przestrzeni legislacyjnej pozwalającej na uregulowanie obecności żywności zmodyfikowanej genetycznie innowacyjną metodą CRISPR-Cas9. Instytucje unijne winne są zrewidować dotychczasową politykę i jak najszybciej dostosowywać regulacje prawne na szczeblu unijnym współmiernie do wyników płynących z badań naukowych. Zgodnie ze stanowiskiem Antonio Villaroel – prezesa hiszpańskiego Narodowego Stowarzyszenia Hodowców Roślin (ANOVE), konieczne jest wdrożenie na szeroką skalę mechanizmów dostosowujących aktualne odmiany roślin uprawnych do nowych warunków, bowiem stosowane obecnie w produkcji roślinnej odmiany nie będą za użyteczne już za 10 lat. Tym samym perspektywa jest nieunikniona i bardzo bliska, trzeba działać tu i teraz!

Inne obszary zastosowania CRISPR/Cas9

Istotnym obszarem zastosowania CRISPR/Cas9 są badania z obszaru medycyny. Innowacyjna metoda CRISPR/Cas9 wykorzystywana jest w medycynie spersonalizowanej tj. w terapii genowej. Dzięki swoim właściwościom, pozwala na wprowadzenie do genomu obcego DNA, czego rezultatem jest zmiana mutacji genu dająca szansę na uzyskanie poprawnej wersji genu.

System ten znalazł zastosowanie w leczeniu chorób jednogenowych min. beta-talasemii, mukowiscydozy oraz dystrofii mięśniowej Duchenne’a. Ponadto w badaniach związanych z leczeniem białaczki szpikowej, naukowcom udało się wyhodować mysz będącą pożądanym modelem chorobowym. Tego typu osiągnięcie było podłożem do dalszych badań związanych z zakrojoną na szeroką skalę analizą działania leków stosowanych w walce z ww. nowotworem w czasie rzeczywistym w modelu in vivo.

Gene drive unicestwi choroby cywilizacyjne?

Co więcej, rozwiązania zbudowane w oparciu na CRISPR/Cas9 zastosowano w mechanizmie inżynierii genetycznej Gene drive (napędzie genowym). Wiodącym celem tych badań, jest doprowadzenie do tego, aby edytowany gen mógł rozprzestrzeniać się w populacji potencjalnie likwidując chorobę. System ten planuje się wykorzystać w próbie eliminacji chorób cywilizacyjnych przenoszonych m.in. przez kleszcze oraz komary.

Uniwersalność płynąca z możliwości wdrożenia metody CRISPR/Cas9 w wielu obszarach życia równocześnie, świadczy o jej ogromnym potencjale, którego ludzkość nie może nie wykorzystać! Chcesz dowiedzieć się więcej? Zapisz i sprawdzaj na bieżąco tę zakładkę!

The Nobel Prize in Chemistry: „The Nobel Prize”, Nobel Prize / Chemistry / 2020