Метод CRISPR/Cas открыл принципиально новые возможности генетических манипуляций с высшими организмами, в том числе и человеком. Версии этого метода активно обкатывают в экспериментах с растениями и животными, обещая прорыв для сельского хозяйства в регионах с неблагоприятными природными условиями. При этом под законодательство о ГМО эти эксперименты не подпадают.
Подсмотрено у бактерий
В конце 1980-х японцы заметили в геноме кишечной палочки Escherichia coli. повторяющиеся последовательности, которые были разделены уникальными участками — спейсерами. В 1992 году испанец Франциско Мохика, изучавший подобные последовательности в геноме микроба Haloferax mediterranei, назвал их CRISPR, то есть Clustered Regularly Interspaced Short Palindromic Repeats (короткие палиндромные повторы, регулярно расположенные группами).
Впоследствии группа биологов Евгения Кунина из Национального центра биотехнологической информации США предположила, что CRISPR связаны с выработкой комплекса белков, названных Cas. Те обнаруживают проникший в клетку бактерии вирус, вырезают участки его ДНК и вставляют их в свой CRISPR-локус, лишая незваного гостя возможности размножаться. Кроме того, из этих «вырезок» бактерия формирует РНК-гид, чтобы в комплекте с Cas-белком отразить атаку аналогичного вируса. И такой приобретённый иммунитет бактерии передают по наследству.
Читайте также: Что можно узнать о себе из ДНК-теста
Натурные опыты были проведены на базе производителя молочных заквасок Danisco, где для технологических процессов необходимо огромное количество устойчивых к вирусам бактерий.
Редактируем природу
Системы CRISPR/Cas9 позволяют вводить в клетки сразу несколько генетических конструкций, действующих на разных участках. Для этого к искусственно синтезированному белку Cas9 присоединяют отобранные белки, которые стимулируют или подавляют активность участков ДНК, дающих старт «переписыванию» генов.
С помощью этой системы регулировки учёные уже меняют свойства пшеницы, табака, риса, кукурузы. Благодаря активации гена C4 урожай риса вырос на 50 %; получены сорта с устойчивостью к бактериям Xanthomonas, вызывающим бактериальную гниль. В Европе разводят тополя, в которых вместо лигнина осталась чистая целлюлоза. Британцы вывели свиней, устойчивых к африканской чуме, а китайцы — устойчивых к туберкулёзу коров.
Технология открывает путь не только к получению высокоурожайных и устойчивых сортов. Можно выводить линии растений или животных, которые способны синтезировать белковые соединения, необходимые для лечения человека. Например, инсулин или альбумин, мировой объём которого ограничен объёмом донорской плазмы человека, из которой его сейчас получают.
Страшновато? Да!
Главная претензия к методам генетического вмешательства состоит в том, что учёные не способны предвидеть его отдалённые результаты, а механизма массового выключения вредного гена для всей популяции не существует.
Так, выключением комариного обонятельного центра с помощью CRISPR удалось вывести комаров, не интересующихся человеческой кровью, а также сосущих, но не способных передать малярию человеку. Иначе получилось с муравьями, у которых число генов обонятельных рецепторов превышает 350, но их все можно отключить с помощью воздействия на один из них. Попробовали и… «выключили» муравьёв целиком: мутанты потеряли способность к целенаправленной деятельности и поддержанию социальных структур. Но что самое интересное: в усиках муравьёв исчезли и физические структуры, отвечающие за восприятие запахов.
Впрочем, в опытах с устойчивыми к туберкулёзу коровами побочных эффектов не замечено. Пока. Китайские исследователи использовали модифицированную технологию CRISPR/Cas9n. В ней в качестве надрезающего элемента используется никаза, которая режет только одну цепь двухцепочной ДНК; парная часть ДНК остаётся неизменной.
В отсутствие генетической инспекции
Активнее всего за генное редактирование взялись те, кто продвигают ГМО в сельском хозяйстве — Monsanto, DuPont, Bayer. Monsanto изучает потенциал технологии на кукурузе, сое, хлопке и овощах; DuPont оформила лицензии и уже представила новый вид кукурузы, устойчивый к засухе.
Если речь идёт не об искусственном внедрении чужеродных генов, а только о регулировании экспрессии в собственной ДНК живого организма, — можно утверждать, что генетики действительно улучшают то, что создала природа, а не создают опасные химеры. Поэтому в научной и популярной литературе продвигаются термины «редактирование генов» и «новые методы селекции» вместо пугающей потребителя генетической модификации, которая приняла на себя весь информационный негатив, связанный с ГМО.
В общении с украинскими журналистами директор DuPont Pioneer по исследованиям в Европе Арло Томпсон подтвердил, что при использовании CRISPR-Cas компания работает только с генетическим материалом, полученным из целевого растения/культуры. Приходится верить на слово, ведь генетической инспекции в мире ещё не придумали.
Между тем Greenpeas бьёт в колокола и готовит петиции с требованием внести изменения в действующие европейские законы о ГМО, ведь новый метод позволяет обойти их. Формально-то новые гены в организм не привносятся.
Zavarnik