Фото: Adobe Stock

Резать целенаправленно

Фото: Adobe Stock

Редакция НСХ

Редакция журнала «Новое сельское хозяйство»


Д-р Торбен Шпринк, Институт Юлиуса Куна, ФРГ

Поделитьтся

Редак­ти­ро­ва­ние гено­ма меня­ет наслед­ствен­ность ина­че, неже­ли до сих пор извест­ные мето­ды ген­ной инже­не­рии. Явля­ют­ся ли резуль­та­ты при­ме­не­ния новых тех­но­ло­гий про­дук­та­ми ГМО? Мне­ния рас­хо­дят­ся.

Методы современной селекции

Сель­ско­хо­зяй­ствен­ное про­из­вод­ство посто­ян­но стал­ки­ва­ет­ся с новы­ми вызо­ва­ми. Изме­не­ние кли­ма­та, вле­ку­щее за собой уча­стив­ши­е­ся засу­хи или появ­ле­ние новых вре­ди­те­лей, – один из них. Полу­че­ние клас­си­че­ски­ми мето­да­ми новых сор­тов и гибри­дов, адап­ти­ро­ван­ных под изме­нив­ши­е­ся усло­вия, сопря­же­но с высо­ки­ми затра­та­ми – как финан­со­вы­ми, так и вре­мен­ны­ми. К допус­ку СЗР, спо­соб­ных побо­роть новых вре­ди­те­лей, предъ­яв­ля­ют­ся стро­гие тре­бо­ва­ния, что ослож­ня­ет вывод на рынок новых дей­ству­ю­щих веществ, а про­дле­ние сро­ков дей­ствия раз­ре­ше­ний ранее допу­щен­ных к исполь­зо­ва­нию пре­па­ра­тов ста­вит­ся под вопрос.

Редактирование генома: лицом к лицу

Аль­тер­на­ти­вой клас­си­че­ским мето­дам селек­ции мог­ло бы стать редак­ти­ро­ва­ние гено­ма. Этот срав­ни­тель­но «моло­дой» спо­соб отли­ча­ет­ся от «клас­си­че­ских» мето­дов ген­ной инже­не­рии тем, что в рас­те­ния не инте­гри­ру­ют­ся какие-либо новые гены или их после­до­ва­тель­но­сти, а меня­ют­ся отдель­ные участ­ки гено­ма. Систе­ма редак­ти­ро­ва­ния гено­ма пред­став­ле­на несколь­ки­ми мето­да­ми (с. 43), кото­рые вызы­ва­ют направ­лен­ные мута­ции отдель­ных участ­ков гено­ма. Про­цесс про­те­ка­ет в три эта­па.

  • Отрез­ки ДНК и РНК или бел­ки рас­по­зна­ют участ­ки гено­ма, кото­рые необ­хо­ди­мо под­верг­нуть направ­лен­но­му изме­не­нию.
  • Участ­ки гено­ма, кото­рые сле­ду­ет изме­нить, раз­ре­за­ют­ся спе­ци­аль­ны­ми бел­ка­ми – «нож­ни­ца­ми».
  • Выре­зан­ный уча­сток репа­ри­ру­ет­ся есте­ствен­ны­ми для клет­ки «встав­ка­ми».

Прин­цип рабо­ты новых мето­дов опи­ра­ет­ся на есте­ствен­ные моле­ку­ляр­ные меха­низ­мы орга­низ­мов. Так, вос­ста­но­ви­тель­ные меха­низ­мы кле­ток устра­ня­ют ошиб­ки, воз­ни­ка­ю­щие при копи­ро­ва­нии гено­ма. Отдель­ные состав­ные части гено­ма могут быть редак­ти­ро­ва­ны, выре­за­ны или ком­би­ни­ро­ва­ны.

Бла­го­да­ря тому же меха­низ­му есте­ствен­но­го вос­ста­нов­ле­ния кле­ток участ­ки гено­ма мож­но заме­нять на дру­гие – по ана­ло­гии с есте­ствен­ной или искус­ствен­ной мута­ци­ей. Отли­чие состо­ит в том, что изме­не­ние про­ис­хо­дит направ­лен­ное – в опре­де­лен­ных участ­ках. При этом пре­сле­ду­ет­ся цель вызвать жела­е­мую мута­цию, кото­рая при­ве­дет к изме­не­нию кон­крет­ных при­зна­ков и поз­во­лит полу­чить сор­та с новы­ми полез­ны­ми харак­те­ри­сти­ка­ми, столь необ­хо­ди­мы­ми в меня­ю­щих­ся усло­ви­ях про­из­вод­ства.

«Первенец»

Систе­ма геном­но­го редак­ти­ро­ва­ния уже внес­ла суще­ствен­ный вклад в созда­ние новых гибри­дов куку­ру­зы, устой­чи­вых к вирус­ным болез­ням и засу­хе. Полу­чен­ная в резуль­та­те при­ме­не­ния новых тех­но­ло­гий редак­ти­ро­ва­ния гено­ма куку­ру­за чисто гипо­те­ти­че­ски мог­ла бы выра­щи­вать­ся на полях во всем мире уже в 2021 году. Так, ком­па­ния Pioneer (Corteva) еще в 2016 году объ­яви­ла о полу­че­нии мето­дом CRISP / Cas ново­го высо­ко­уро­жай­но­го гибри­да вос­ко­вой куку­ру­зы. Добить­ся резуль­та­та уда­лось, сыми­ти­ро­вав мута­цию, ана­ло­гич­ную есте­ствен­ной. Гибрид к воз­де­лы­ва­нию в стра­нах ЕС допу­щен не был, а вот в США, где кон­тро­ли­ру­ю­щие орга­ни­за­ции клас­си­фи­ци­ро­ва­ли его как «не ГМО», гибрид выра­щи­ва­ют уже в ком­мер­че­ских целях.

[textbox head=»CRISPR: о слож­ном про­сты­ми словами»]В 1987 году япон­ские уче­ные, изу­чав­шие кишеч­ную палоч­ку Escherichia coli, обна­ру­жи­ли в ее ДНК необыч­ные повто­ря­ю­щи­е­ся после­до­ва­тель­но­сти. Вско­ре ана­ло­гич­ные фраг­мен­ты были най­де­ны в гено­ме дру­гих бак­те­рий и архей. После­до­ва­тель­но­сти полу­чи­ли назва­ние CRISPR – аббре­ви­а­ту­ра от «корот­кие палин­дром­ные повто­ры, регу­ляр­но рас­по­ло­жен­ные груп­па­ми» (англ.: Clustered Regular Interspaced Short Palindromic Repeats). Их функ­ция оста­ва­лась загад­кой вплоть до 2007 года, когда уче­ные, нако­нец, уста­но­ви­ли, что эти фраг­мен­ты – часть иммун­ной систе­мы бак­те­рий.

Бак­те­рии в сво­ей почти ничем не при­мет­ной жиз­ни посто­ян­но долж­ны отра­жать ата­ки виру­сов – есте­ствен­ных вра­гов. Для это­го они син­те­зи­ру­ют спе­ци­аль­ные фер­мен­ты. Каж­дый раз, когда бак­те­рии уда­ет­ся убить вирус, она с помо­щью этих фер­мен­тов раз­ре­за­ет его ДНК, сохра­няя неболь­шой ее «кусо­чек» внут­ри после­до­ва­тель­но­стей CRISPR. Таким обра­зом, CRISPR мож­но счи­тать кол­лек­ци­ей раз­де­лен­ных повто­ра­ми «фото­гра­фий» нару­ши­те­лей кле­точ­ных гра­ниц, некое запо­ми­на­ние вра­га. В слу­чае новой ата­ки тем же виру­сом, бак­те­рия уже рас­по­зна­ет его с помо­щью РНК, несу­щей фраг­мент гене­ти­че­ско­го мате­ри­а­ла виру­са, а затем раз­ре­за­ет его ДНК бел­ком Cas9, тем самым ней­тра­ли­зуя угро­зу.

Неко­то­рое вре­мя это откры­тие было инте­рес­но толь­ко мик­ро­био­ло­гам. Все изме­ни­лось в 2011 году, когда уче­ные реши­ли точ­нее изу­чить меха­низм CRISPR. Они обна­ру­жи­ли, что белок Cas9 мож­но «обма­нуть», дав ему искус­ствен­ную РНК. Белок, несу­щий такую РНК, будет искать гене­ти­че­ские фраг­мен­ты, сов­па­да­ю­щие с тем, что он несет на себе.

Обна­ру­жив соот­вет­ствие с чужой ДНК, он нач­нет измель­чать ее, неза­ви­си­мо от того, кому она при­над­ле­жит – виру­су, рас­те­нию или живот­но­му. Поз­же было дока­за­но, что тех­но­ло­гия поз­во­ля­ет не толь­ко уда­лять ненуж­ные гены, но и встав­лять на их место дру­гие. Для это­го доста­точ­но доба­вить фер­мен­ты, вос­ста­нав­ли­ва­ю­щие ДНК. Таким обра­зом, CRISPR / Cas-систе­мы дают воз­мож­ность исправ­лять непра­виль­ные после­до­ва­тель­но­сти генов и таким обра­зом лечить наслед­ствен­ные забо­ле­ва­ния чело­ве­ка или созда­вать новые сор­та сель­ско­хо­зяй­ствен­ных куль­тур.

На дан­ный момент метод CRISPR  пре­вос­хо­дит все извест­ные до сих пор тех­но­ло­гии ген­ной моди­фи­ка­ции бла­го­да­ря доступ­но­сти и точ­но­сти. Редак­ти­ро­ва­ние одно­го гена обой­дет­ся менее чем в $ 100 и зай­мет все­го несколь­ко дней (а то и часов). И, что нема­ло­важ­но, тех­но­ло­гия рабо­та­ет с любым орга­низ­мом на Зем­ле. Одна­ко не сто­ит счи­тать метод CRISPR пана­це­ей. Тех­но­ло­гия пока не до кон­ца изу­че­на, не до кон­ца отра­бо­та­на. Недав­ние иссле­до­ва­ния пока­за­ли, что фер­мен­ты Cas9 оши­ба­ют­ся при­мер­но в 15 % слу­ча­ев и редак­ти­ру­ют ДНК в неожи­дан­ных местах, что может при­ве­сти к серьез­ным последствиям.[/text-box]

Туманности на правовом поле

Как отно­сить­ся к систе­мам геном­но­го редак­ти­ро­ва­ния с пра­во­вой точ­ки зре­ния, в Евро­пе дол­гое вре­мя было не ясно. Кон­крет­ное реше­ние со сто­ро­ны Евро­ко­мис­сии застав­ля­ло себя ждать, а точ­ки зре­ния стран – участ­ниц ЕС на сей вопрос рас­хо­ди­лись. По обще­при­ня­то­му опре­де­ле­нию, закреп­лен­но­му в зако­но­да­тель­ных актах ЕС, под гене­ти­че­ски моди­фи­ци­ро­ван­ным орга­низ­мом (ГМО) пони­ма­ет­ся «орга­низм, чей гене­ти­че­ский мате­ри­ал (геном) был под­верг­нут изме­не­ни­ям, кото­рые не мог­ли бы быть полу­че­ны в есте­ствен­ных усло­ви­ях путем скре­щи­ва­ния или есте­ствен­ной реком­би­на­ции». Это опре­де­ле­ние ГМО появи­лось 25 лет назад, и, как видим, оно исклю­ча­ет в том чис­ле и изме­не­ния, полу­чен­ные в резуль­та­те любых искус­ствен­но вызван­ных мута­ций. Одна­ко в селек­ции регу­ляр­но и на про­тя­же­нии мно­гих лет для про­во­ци­ро­ва­ния мута­ций исполь­зу­ют­ся хими­че­ские сред­ства или ради­а­ция. Мно­гие из воз­де­лы­ва­е­мых сего­дня сор­тов куль­тур­ных рас­те­ний были полу­че­ны имен­но в резуль­та­те искус­ствен­но вызван­но­го мута­ге­не­за.

Неод­но­знач­ность трак­тов­ки опре­де­ле­ния ГМО в отдель­ных стра­нах до сих пор не поз­во­ля­ет опре­де­лить­ся, в каких пра­во­вых рам­ках сле­ду­ет рас­смат­ри­вать про­дук­ты c редак­ти­ро­ван­ным гено­мом. К тому же если, вос­поль­зо­вав­шись совре­мен­ны­ми мето­да­ми ана­ли­за, транс­ген­ные рас­те­ния мож­но иден­ти­фи­ци­ро­вать доволь­но быст­ро и досто­вер­но, то в слу­чае с про­дук­та­ми редак­ти­ро­ва­ния гено­ма ситу­а­ция выгля­дит ина­че: такие рас­те­ния по сво­ей гене­ти­ке не отли­ча­ют­ся от «собра­тьев», полу­чен­ных в резуль­та­те скре­щи­ва­ния или вызван­ных искус­ствен­но мута­ций.

Дополнение вместо замены

Сле­ду­ет пони­мать, что новые мето­ды селек­ции не пре­тен­ду­ют на абсо­лют­ную заме­ну «ста­рых», они их лишь допол­ня­ют. Их исполь­зо­ва­ние поз­во­лит к харак­те­ри­сти­кам элит­ных сор­тов доба­вить новые полез­ные, напри­мер устой­чи­вость к вре­ди­те­лям, или толе­рант­ность к вымо­ка­нию или засу­хе. И добить­ся таких резуль­та­тов мож­но будет без изме­не­ния дру­гих харак­те­ри­стик сор­тов. Их гене­ти­че­ский состав за исклю­че­ни­ем отдель­ной мута­ции оста­нет­ся преж­ним. Это сво­е­го рода аль­тер­на­ти­ва тре­бу­ю­ще­му суще­ствен­ных вре­мен­ных затрат воз­врат­но­му скре­щи­ва­нию.

В вопро­се отне­се­ния про­дук­тов редак­ти­ро­ва­ния гено­ма к раз­ря­ду ГМО сто­и­ло бы при­слу­шать­ся к мне­нию агра­ри­ев, посколь­ку потреб­ность в сор­тах и гибри­дах, устой­чи­вых к болез­ням и вре­ди­те­лям, ста­но­вит­ся все боль­ше. И эту потреб­ность в обо­зри­мой пер­спек­ти­ве мето­ды тра­ди­ци­он­ной селек­ции закры­вать уже не смо­гут. А пре­иму­ще­ство новых мето­дов перед клас­си­че­ски­ми как раз и состо­ит в том, что они поз­во­ля­ют решать постав­лен­ную зада­чу быст­ро и с мень­ши­ми затра­та­ми. В этом мож­но узреть и боль­шой шанс для раз­ви­тия мел­ких семен­ных ком­па­ний и тем самым избе­жать ста­нов­ле­ния моно­по­лий.

Аль­тер­на­тив­ные клас­си­че­ским мето­ды – на руку раз­ви­тию рын­ков нише­вых и орга­ни­че­ских про­дук­тов, селек­ция в инте­ре­сах кото­рых сего­дня прак­ти­че­ски не ведет­ся вви­ду ее низ­кой рен­та­бель­но­сти. Так, руко­во­ди­тель Швей­цар­ско­го инсти­ту­та орга­ни­че­ско­го зем­ле­де­лия Урс Нигг­ли оце­нил потен­ци­ал редак­ти­ро­ва­ния гено­ма и высту­па­ет за исполь­зо­ва­ние новых под­хо­дов в инте­ре­сах орга­ни­че­ско­го зем­ле­де­лия: уте­рян­ные за годы селек­ции полез­ные свой­ства куль­тур­ных рас­те­ний мож­но было бы вос­ста­но­вить.

Вердикт

В Евро­пе в свое вре­мя были созда­ны спе­ци­аль­ные про­ек­ты, кото­рые при госу­дар­ствен­ном финан­си­ро­ва­нии зани­ма­лись рас­смот­ре­ни­ем эти­че­ских, пра­во­вых и соци­о­эко­но­ми­че­ских аспек­тов редак­ти­ро­ва­ния гено­ма в сель­ско­хо­зяй­ствен­ных целях. В их зада­чи сре­ди про­че­го вхо­ди­ло при­вле­че­ние обще­ствен­но­сти и агра­ри­ев к обсуж­де­нию темы, в резуль­та­те кото­ро­го мог­ли бы исчез­нуть пред­взя­тое отно­ше­ние и сомне­ния в отно­ше­нии новых мето­дов селек­ции.

При всей актив­но­сти науч­но­го сооб­ще­ства, семен­ных ком­па­ний и агра­ри­ев, у Евро­пей­ско­го суда все же сфор­ми­ро­ва­лось свое «иное» мне­ние. В июле 2018 г. был выне­сен вер­дикт в отно­ше­ние объ­ек­тов, полу­чен­ных редак­ти­ро­ва­ни­ем гено­ма. На новые раз­ра­бот­ки для сель­ско­го хозяй­ства без­ого­во­роч­но был постав­лен штамп «ГМО».

С выне­се­ни­ем тако­го «при­го­во­ра» стра­ны ЕС вро­де бы вопрос «ГМО/не ГМО» для себя закры­ли, но вме­сте с этим они нажи­ли и новые про­бле­мы (с. 41).

[textvox head=»Что же Россия?»]Что каса­ет­ся пра­во­вой сфе­ры в нашей стране, напом­ним, что с июля 2016 года дей­ству­ет закон, запре­ща­ю­щий выра­щи­вать ген­но-моди­фи­ци­ро­ван­ные рас­те­ния и раз­во­дить моди­фи­ци­ро­ван­ных живот­ных за рам­ка­ми науч­но-иссле­до­ва­тель­ских работ. Так­же запре­щен ввоз семян ГМ-рас­те­ний, одна­ко импорт уже гото­вой ГМ-про­дук­ции не запре­ща­ет­ся.

При этом совсем недав­но, в нояб­ре про­шло­го года, Пре­зи­дент издал Указ, где поста­но­вил раз­ра­бо­тать Феде­раль­ную науч­но-тех­ни­че­скую про­грам­му раз­ви­тия гене­ти­че­ских тех­но­ло­гий на 2019 – 2027 гг. Соглас­но это­му доку­мен­ту, Пра­ви­тель­ство долж­но «обес­пе­чить созда­ние и раз­ви­тие на базе науч­ных и обра­зо­ва­тель­ных орга­ни­за­ций лабо­ра­то­рий и цен­тров, осу­ществ­ля­ю­щих иссле­до­ва­ния в обла­сти гене­ти­че­ских тех­но­ло­гий, в том чис­ле тех­но­ло­гии геном­но­го редак­ти­ро­ва­ния, и их тех­ни­че­скую под­держ­ку, а так­же под­го­тов­ку кад­ров в этой обла­сти». Таким обра­зом, в насто­я­щий момент в Рос­сии геном­ное редак­ти­ро­ва­ние рас­те­ний и живот­ных раз­ре­ше­но и не при­рав­не­но к ГМО, как в Евро­пе.

Одна­ко сто­ит отме­тить, что и при­вер­жен­цев, и про­тив­ни­ков у мето­да геном­но­го редак­ти­ро­ва­ния в нашей стране мно­го. Как и на Запа­де, в Рос­сии раз­вер­ну­лась насто­я­щая вой­на сре­ди уче­ных. Одни счи­та­ют тех­но­ло­гию CRISPR / Сas пер­спек­тив­ным мето­дом ген­ной инже­не­рии с боль­шим буду­щим, дру­гие – очень опас­ным инстру­мен­том «втор­же­ния» в геном с непред­ска­зу­е­мы­ми послед­стви­я­ми. Пока уче­ные лома­ют копья, в стране для ГМО-про­дук­ции про­дол­жа­ет гореть крас­ный свет, а для геном­но­го редак­ти­ро­ва­ния све­тит зеленый.[/text-box]

Читайте также

Оставить комментарий

Your email address will not be published. Required fields are marked *