ИИ поможет разработчикам новых генетически отредактированных культур обойти лицензионные барьеры, позволяя создавать новые ферменты CRISPR, которые имеют сходство последовательностей, но отличаются ровно настолько, чтобы выйти за пределы существующей интеллектуальной собственности.
эксклюзив 🔹
Портал AgroXXI.ru ознакомился со статьей, которую опубликовали редакторы Nature Biotechnology в поддержку развивающейся технологии редактирования генов.
Технологии CRISPR открывают новые возможности для демократизации генно-отредактированных культур и содействия глобальной устойчивости.
Первым продуктом питания, отредактированным с помощью CRISPR, вышедшим на рынок в 2020 году, был «антистрессовый помидор», обогащенный ГАМК (гамма-аминомасляная кислота), от Sanatech Seed. С тех пор на рынке появились розовые ананасы с высокой концентрацией ликопина по умопомрачительной цене в 400 долларов, «арктические яблоки» — модификация яблока Голден Делишес с устойчивостью к потемнению, и другие продукты.
Отредактированный урожай не только питательный и вкусный, но культуры, отредактированные с помощью CRISPR, могут противостоять последствиям изменения климата, болезням и вредителям.
Редактирование растений с помощью CRISPR становится все более популярным благодаря развитию инструментов цис-редактирования. Цис-редактирование CRISPR вносит изменения, неотличимые от тех, которые получены при обычном процессе селекции, только гораздо быстрее. И в отличие от генетически модифицированных организмов (ГМО), в которые вводят незначительные (но очень непопулярные) новые конфигурации генетического материала, часто принадлежащие к другим видам, отредактированные CRISPR организмы не считаются трансгенными, и политика, регулирующая их, как правило, гораздо менее строга, чем в отношении ГМО.
Общественность относилась к ГМ-культурам с подозрением и зачастую с резким отторжением.
Большинство ГМ-культур в конечном итоге были разработаны крупными сельскохозяйственными компаниями, такими как Monsanto (теперь принадлежащая Bayer), и их преимущества — устойчивость к насекомым, вирусам и гербицидам — достались фермерам, а не потребителям.
Редко ранние генетические модификации были направлены на устранение дефицита питательных веществ. Даже когда они это сделали, преобладал скептицизм, как в случае с золотым рисом. Этот рис был разработан для предотвращения слепоты, вызванной дефицитом витамина А, путем введения β-каротина, предшественника витамина А, в эндосперм посредством экспрессии трех белков других видов: двух из нарциссов и одного из бактерий. Золотой рис так и не реализовал свой потенциал, в первую очередь из-за нормативных препятствий и противодействия со стороны экологических групп. Несмотря на свою пользу для общественного здравоохранения, он и другие биообогащенные трансгенные продукты, такие как пшеница, кукуруза, соевые бобы и маниока, были запятнаны обвинениями разного рода. Пищевых преимуществ оказалось недостаточно, чтобы убедить некоторые регулирующие органы в безопасности пищевых продуктов.
Цис-отредактированные CRISPR культуры, возможно, не столкнутся с теми же препятствиями, что и ГМО, придав столь необходимый импульс разнообразию сельскохозяйственных культур: инструменты можно относительно быстро внедрить в лабораторных условиях, поэтому в технологии не обязательно должны доминировать крупные агрохимические или семенные предприятия, как это было в случае с ГМ-культурами.
Несколько компаний ухватились за эти возможности. В 2021 году некоммерческий Институт инновационной геномики (IGI) запустил серию проектов, в которых технологии редактирования генома применяются к растениям, важным для развивающегося мира, таким как рис, маниока, сорго и брокколи. Их подход к противодействию изменению климата включает редактирование генов с помощью CRISPR для создания жаро- и засухоустойчивых культур, а также сокращение выбросов за счет внесения необратимых изменений в микробиомы домашнего скота и модификации почвенных микробиомов для восстановления поглотителей углерода. IGI сформировала прочные партнерские отношения в Индии и Африке и обучает фермеров и государственных регулирующих органов использованию технологий и семян CRISPR.
IGI также работает над расширением технологий апомиксиса — бесполого размножения через семена, обеспечивающего семена, идентичные родительскому, в обход генетической рекомбинации. Это наиболее полезно для гибридных линий, которые ценятся во многих регионах из-за их более высокого качества и дороговизны, поскольку фермерам приходится ежегодно закупать для них семена. Расширение технологий апомиктических гибридов будет означать, что фермеры в таких странах, как Индия, смогут из года в год экономить высокоурожайные, устойчивые к климату гибридные семена, меньше полагаясь на крупные семеноводческие компании.
Другая некоммерческая организация, Semilla Nueva, работает с исследователями над производством биообогащенной кукурузы, которая считается дешевой и продуктивной культурой во многих странах с низким и средним уровнем дохода, хотя в ней ограничено содержание питательных веществ. До сих пор компания Semilla Nueva использовала традиционную селекцию для отбора сортов с более высоким содержанием питательных веществ, но было обнаружено несколько генов, которые повышают питательность и могут быть отредактированы с помощью технологии CRISPR за небольшую часть стоимости селекции.
Отредактированная кукуруза содержит более высокий уровень важных питательных веществ — на 39% больше цинка, на 19% больше железа и на 30–80% больше лизина и триптофана, чем традиционная кукуруза. Semilla Nueva субсидирует семеноводческие компании в таких странах, как Гватемала и Сальвадор, чтобы они могли продавать фермерам свои биообогащенные семена по более низким ценам. Затем они пытаются убедить правительства взять на себя субсидии.
Тем не менее, те, кто внедряет инструменты CRISPR, столкнутся с ограничениями. Компании владеют патентами на свои платформы CRISPR, и без коммерческой лицензии некоммерческие организации или стартапы не смогут передать эту технологию семеноводческой компании или фермеру. Однако, искусственный интеллект (ИИ) может помочь обойти барьеры, позволяя создавать новые ферменты CRISPR, которые имеют сходство последовательностей, но отличаются ровно настолько, чтобы выйти за пределы существующей интеллектуальной собственности. Генно-отредактированные культуры, похоже, готовы вмешаться и преуспеть там, где ГМ-культуры потерпели неудачу.
Источник: www.nature.com.
Заглавное фото: Медведева Анна, AgroXXI.ru.
