A CRISPR forradalmasítja élelmiszerrendszerünket – és új GMO-háborút indít

Hírek, 2018-03-20 00:03:21

Ezzel a génszerkesztő eszközzel szárazságtűrő gabona és allergiamentes földimogyoró is előállítható. Vajon társadalmunk, amely már most is nyugtalankodik a genetikailag módosított élelmiszerek miatt, elfogadja-e ezt a legújabb újítást?


Image Text

Illusztráció: Eric Palma a Fast Company számára


Lehet, hogy öt év múlva már lesz egy kevés CRISPR-génszerkesztett kukorica a reggeli gabonapelyhünkben, vagy némi CRISPR-génszerkesztett búza a spagettinkben. Lehet, hogy utána a CRISPR-génszerkesztett paradicsom és disznóhús következik majd. Már most is van egy kis CRISPR a joghurtunkban. Nem túlzás, hogy a CRISPR-Cas9, ez az új módszer, amelynek segítségével könnyen, gyorsan lehet szerkeszteni a DNS-t, megváltoztatja az élelmiszerek jövőjét. Ezt a módszert végül is majdnem minden élelmiszerünknél be lehet vetni, és olyan új tulajdonságokat lehet kiválasztani, amelyek környezetvédelmileg fenntarthatóbbá és termelékenyebbé teszik a mezőgazdaságot, vagy egészségesebbé az így előállított élelmiszert.

Molekuláris szike

E technológia természetes folyamatokon alapul. Számos baktérium rendelkezik egy rejtett képességgel: a vírusok ellen úgy védekeznek, hogy elvágják a vírus DNS-ét. Először a CRISPR elnevezésű formában eltárolják a behatoló vírus DNS-ének egy darabját (fragmentumát). [A CRISPR betűszó jelentése „clustered regularly interspaced short palindromic repeats” (halmozottan előforduló, szabályos közökkel elválasztott palindromikus ismétlődések), ami leírja, hogy néz ki az eltárolt DNS-darab.] Ha a vírus újra támad, a baktérium felismeri, célba veszi, majd pedig a Cas9 nevű enzimmel elvágja a DNS-t, és ezzel megöli a vírust.

Néhány évvel ezelőtt a kutatók rájöttek, hogyan lehet ugyanezt a módszert bármilyen DNS szerkesztésére felhasználni. Úgynevezett „vezető RNS” segítségével (ez ugyanolyan típusú molekula, mint az, amelyiknek a segítségével a baktériumok megtalálják és megölik a vírusokat, de amelyek laboratóriumban is könnyen, néhány lépésben előállíthatók) a növényi vagy állati genom bármelyik pontját célba lehet venni és létre lehet hozni egy deléciót (azaz törölni lehet egy szakaszt), vagy be lehet építeni egy szekvenciát.

„Azt hiszem, a „molekuláris szike” jó hasonlat” – mondja Jennifer Doudna, az UCB (University of California Berkeley) professzora, aki 2012-ben elsőként közölt cikket a CRISPR génszerkesztésre való alkalmazásáról. (Doudna és kollégái jelenleg elkeseredett jogi csatát vívnak az MIT (Massachusetts Institute of Technology) kutatóival a technológia szabadalmi jogáért.) „A tudósok ezzel a módszerrel nagyon pontosan tudják módosítani az élőlények DNS-ét és sejtjeit – az egész genomból, amely például az ember esetében hárommilliárd bázispárból áll, a DNS-kód egyetlen betűje megváltoztatható.”

Míg korábban, a régebbi módszerekkel egyetlen gén „szerkesztése” évekig tartott, most ugyanezt néhány napon belül el tudja végezni egy egyetemista.

Míg a korábbi módszerekkel egyetlen gén szerkesztése hetekig, hónapokig, vagy akár évekig is eltartott, most ugyanezt néhány napon belül el tudja végezni egy egyetemista. A régi módszerek (például a „génpuska” használata DNS belövésére növényi sejtekbe, a legkorábbi GM növények létrehozásához) sokkal lassabban hozták meg a kívánt eredményt; a kutatóknak növényeket kellett felnevelni ahhoz, hogy ki tudják választani, melyikbe kerültek be a kívánt tulajdonságok. Az újabb génszerkesztő módszerek, például a TALEN és a cinkujj-módszer először tette lehetővé egy-egy konkrét gén közvetlen célba vételét, de ezek sokkal időigényesebbek, mint a CRISPR.

A CRISPR viszonylag könnyű módszer, mert csak néhány könnyen beszerezhető termékre van hozzá szükség, valamint RNS-szintézisre, ami egyszerű laboratóriumi feladat. „Ezt nevezhetjük a génszerkesztés demokratizálódásának” – mondja Rodolphe Barrangou, egyike az első kutatóknak, akik felismerték, hogyan használják a baktériumok a CRISPR-rendszert. „Korábban is voltak génszerkesztő módszerek, de bonyolultak, költségesek voltak, nem voltak triviálisak. A CRISPR tette lehetővé a génszerkesztésnek azt a forradalmát, amelynek ma a tanúi vagyunk.”

A múlt év eleje óta a tudósok több mint 16 000 közleményben számoltak be a CRISPR módszerrel végzett munkákról: egérgének szerkesztéséről genetikai hibák javítására, jobb bioüzemanyagok tervezéséről, annak felderítéséről, melyik gének felelősek bizonyos tulajdonságokért és betegségekért, sőt – ami nagy port vert fel – humán embriók génszerkesztéséről is.

De tegyük félre egy pillanatra az emberi gének szerkesztésének súlyos erkölcsi dilemmáit. A mezőgazdaságban a kutatók olyan élelmiszernövények nemesítésére használják a CRISPR módszert, amelyeknél korábban túl bonyolult vagy túl költséges lett volna a genetikai módosítás, de bevetik a fontosabb haszonnövényeknél is, amelyeknek már vannak GM-változataik.

Új megoldás az élelmiszerellátás biztosítására

A DuPont vállalatnál a kutatók gazdasági növények, például kukorica, szója, olajrepce, rizs és búza CRISPR-Cas9-szerkesztett változatain dolgoznak, amelyek várhatóan 5–10 év múlva kerülnek a piacra. Ezek a növények új tulajdonságokkal rendelkeznek, például szárazságtűrők és magasabb a hozamuk – mindkét tulajdonság kritikus fontosságú a gazdálkodók számára, tekintettel az éghajlatváltozásra, valamint arra, hogy a világ népessége gyorsabban nő, mint az élelmiszertermelés.

Ezek a növények új tulajdonságokkal rendelkeznek, például szárazságtűrők és magasabb a hozamuk – mindkét tulajdonság kritikus fontosságú a gazdálkodók számára, akik az éghajlatváltozással próbálnak megbirkózni.

„Ha arra gondolunk, hogy egy átlagos GM növény előállítása 10–17 évig tart, akkor ez most valóban figyelemre méltó sebesség összehasonlítva azzal, hol tart ma a piac” – mondja Rachel Haurwitz, a berkeley-i székhelyű Caribou Biosciences társ-alapítója. A cég a DuPonttal lépett partnerségre a CRISPR módszer közös fejlesztésére. – „Ezt nagyon, nagyon izgalmasnak találom.”

A módszer alkalmazható a földimogyoróban lévő allergének eltávolítására, vagy az élelmiszerek tápértékének növelésére is, és mindez az adott növényben természetes módon előforduló gének felhasználásával történik.

A modern banán is megmenthető ezzel a módszerrel. A Cavendish banán, az élelmiszerboltokban kapható egyedüli banánfajta (mivel a banánt az egész világon monokultúrás növényként termesztik) egy gombabetegség pusztítása miatt a kihalás szélén áll. Míg néhány tudós, a betegséggel versenyt futva, a kevésbé gyakori banánfajok között keresi az alternatívát, egy koreai kutató a CRISPR-módszer segítségével reméli kicsippenteni a gomba által használt receptort, így előzve meg a fertőzést.

A CRISPR segítségével a haszonállatok antibiotikumok nélkül is jobb egészségben tarthatók – az antibiotikumokat a gazdálkodók túlzott mennyiségben adják az állatoknak, ami antibiotikum-rezisztencia kialakulásához vezet és emberek halálát okozhatja. „A CRISPR-rendszerek antibiotikumként is használhatók, nagyszerű alternatívát jelentenek a klasszikus antibiotikumok mellett” – mondja Barrangou. „Úgy programozhatók, hogy kizárólag egy vagy néhány kiválasztott mikroorganizmust vegyenek célba. Míg a klasszikus antibiotikumok többsége széles spektrumú, azaz válogatás nélkül elpusztítja a „jó” és „rossz” baktériumokat, a CRISPR új lehetőségeket nyit meg programozható antibiotikumok előállítására, amelyek segítségével egy-egy kórokozó baktériumfaj szelektíven kiirtható.”

„A CRISPR-rendszerek antibiotikumként is használhatók, nagyszerű alternatívát jelentenek a klasszikus antibiotikumok mellett”

Néhány kutató a háziállatok génjeinek közvetlen szerkesztésével is kísérletezik a betegségek megelőzésére. Egy bizonyos sertésbetegség évente 600 millió dollár kárt okoz; 2015-ben a kutatók olyan génszerkesztett sertést állítottak elő, amelyik nem kapta el a betegséget. Az élelmiszertermelés céljára tenyésztett állatok húsz százaléka betegség következtében elhullik, ami egyrészt óriási fenntarthatósági probléma, másrészt sok állati szenvedés okozója. A génszerkesztés ezen olyan módon képes segíteni, ahogyan a hagyományos nemesítés nem tudott.

A húsfélék szerkesztése egészségesebbé is teheti azokat. A Cavendish banánnal dolgozó koreai kutatók egy új sertésfajtát is előállítottak: ez rendkívül izmos, így soványabb sertéshús nyerhető belőle. „Ez tenyésztéssel is megoldható lenne” – mondja a kutatócsoport vezetője, Jin-Soo Kim, a Seoul-i Nemzeti Egyetem munkatársa a Nature-nek, – „de akkor évtizedekig tartana.”

„Ez tenyésztéssel is megoldható lenne, de akkor évtizedekig tartana.”

A CRISPR természetes formájában is használható, és már használják is. Amikor Barrangou először kezdte tanulmányozni a CRISPR-rendszert baktériumokban, rájött, hogy felhasználható a veszteségek megelőzésére tejtermékek, például sajt és joghurt gyártásakor. A tejiparban nem ritkaság, hogy a fermentációhoz használt kultúrákat vírusok támadják meg, ami egy csapásra sok ezer, vagy akár sok millió liter tej elvesztését okozhatja. Ez megelőzhető, ha az iparban a kultúráknak olyan változatait alkalmazzák, amelyek már természetes úton „védőoltást” kaptak a vírusok ellen.

„Ha az emberek joghurtot és sajtot esznek, 50% a valószínűsége annak, hogy már ettek olyan tejterméket, amelynek előállításához CRISPR-védett baktériumokat használtak” – mondja Barrangou. A tejipar több mint egy évtizede alkalmazza már a CRISPR természetes formáját. Ez más erjesztéses eljárásokban, például a savanyításban, a kimchi, a szójaszósz vagy a bor erjesztésében is felhasználható.

A CRISPR alkalmazásának óriási lehetőségei vannak. Azonban még nem világos, hogy ez a technológia el tudja-e kerülni a Monsanto-problémát, azaz a nagyközönség utálatát minden génszerkesztett élelmiszer iránt. A GM élelmiszerek támogatottsága még mindig nagyon csekély, annak ellenére, hogy a tudósok többsége biztonságosnak tartja a fogyasztásukat. Egy 2015-ben végzett felmérés szerint az amerikaiak többsége úgy nyilatkozott, hogy a genetikailag módosított élelmiszereket címkézni kell, és hogy ők valószínűleg nem vennének ilyet. A megkérdezetteknek több mint a fele úgy gondolta, hogy nem biztonságosak.

Lehetséges, hogy a CRISPR-módszerrel szerkesztett élelmiszerekre nem így tekintenek. Egyes esetekben, amikor a módszert csak arra használták, hogy egyszerűen kiüssenek egy gént egy növényben, nem pedig arra, hogy egy másik fajból származó DNS-darabot építsenek bele, az USDA nem tartja GMO-nak a CRISPR módszerrel szerkesztett élelmiszert. A növény genetikailag azonos egy olyan növénnyel, amelyik keresztezés, vagy evolúció útján is létrejöhetett volna.

Néha még egy gén hozzáadása is ugyanolyan végeredményt adhat, mint a hagyományos nemesítés. „Itt gének olyan változataira gondolok, amelyeket konkrétan ismerünk egyes fontos haszonnövények vadon élő rokonaiból, és arra, hogy ezeket a természetben előforduló vad génváltozatokat a CRISPR módszer segítségével nagyon gyorsan, nagyon pontosan be tudnánk építeni a nemesített fajtákba” – mondja Haurwitz. „Az eredmény ugyanaz, mint amit sok-sok év alatt kapnánk a vad fajta és a nemesített fajta keresztezésével. A végeredmény pontosan ugyanaz a fajta, de a CRISPR segítségével sokkal gyorsabban eljuthat a fogyasztóhoz.”

A Cibus, egy nemrég indult, san diegói székhelyű cég, amely CRISPR módszerrel génszerkesztett len előállításával foglalkozik, nem-GMO élelmiszerként reklámozza a termékeit. „Minden növény DNS-ében előfordulnak természetes „helyesírási hibák”, és ezek alapozzák meg a növényeknek azt az óriási változatosságát, amelyet parkjainkban vagy erdeinkben sétálva láthatunk” – mondja Greg Gocal, a Cibus kutatási és fejlesztési elnökhelyettese. „A háziasítás során, amikor a világ haszonnövényeit kitenyésztették, a genetikai sokféleség elveszett. A nemesítők évtizedeken át dolgoztak azért, hogy mutagenezis útján növeljék a haszonnövények sokféleségét. Ez a módszer azonban véletlenszerűen működik… A nem transzgenikus nemesítés, amelybe a precíziós génszerkesztés és az ahhoz hasonló módszerek is beletartoznak, az elveszett genetikai sokféleséget is helyre tudja állítani.”

Még a szigorúbb szabályozást követő Európában is vannak jelei annak, hogy a CRISPR módszerrel módosított élelmiszerek nem fognak szabályozás alá esni. A svéd hatóságok nemrég úgy nyilatkoztak, hogy a CRISPR módszerrel génszerkesztett növényeket az EU törvényei szerint nem szabad GMO-nak nyilvánítani (feltéve, hogy nem tartalmaznak idegen eredetű DNS-t).

Az EU törvényei kimondják, hogy a GMO élelmiszerekről ki kell tudni mutatni, hogy genetikailag módosított komponenst tartalmaznak, és mivel a CRISPR módszerrel génszerkesztett élelmiszerek azonosak a nem GMO élelmiszerekkel, ez a követelmény nem valósul meg. A törvény azt is kimondja, hogy az előforduló változások nem lehetnek „bizonytalanabbak”, mint azok, amelyek nemesítéssel és ahhoz hasonló módszerekkel is előfordulhatnak. „A változások azonosak azokkal a változásokkal, amelyek előfordulhatnak olyan módszerek alkalmazásánál, amelyek nem eredményeznek GMO-t” – mondja Stefan Jansson, az Umeåi Egyetem Növényélettani Intézetének vezetője.

Mivel a legtöbb politikus politikai öngyilkosságnak tartja a GMO-król való véleménynyilvánítást, talán majd most ki mernek állni.”

Bár a svéd döntést az Európai Bizottság érvénytelenítheti, Jansson úgy véli, hogy a GM élelmiszerek támogatottsága növekvőben van. „Nyilvánvaló, hogy rajtunk, azaz a tudományos közösségen kívül is nagyon sokan vannak, akiket komolyan aggaszt az a tény, hogy a hatékony növénynemesítési módszerek használatának meggátlása súlyosan fenyegeti az élelmiszertermelés fenntarthatóvá tételét” – mondja. – „Mivel a legtöbb politikus politikai öngyilkosságnak tartja a GMO-król való véleménynyilvánítást, talán majd most ki mernek állni.”

Egy elemzésben, amely pszichológiai szempontból vizsgálta, hogy az emberek miért idegenkednek a GMO-któl, a kutatók egyik problémaként a transzgenezist (a fajok „összekeverését”) jelölték meg. Az emberek alapvetően természetellenesnek találják azt, ha egy halból származó gént áthelyeznek a paradicsomba. Ám ha a CRISPR módszer segítségével ugyanabból a növényfajból ültetnek át géneket, vagy pedig csak eltávolítanak egy gént, lehet, hogy megváltozik az álláspontjuk.

De az is lehet, hogy nem változik meg. „Mivel a CRISPR módszer az élőlény lényegébe való illetéktelen beavatkozásnak tekinthető, attól tartok, hogy a biotechnológia művelői a GMO esetében tapasztalthoz hasonló ellenkezésre számíthatnak” – véli Stefaan Blancke, a GMO-ellenzés pszichológiájával foglalkozó cikk társszerzője. „Valószínűleg van néhány olyan kritikus, aki a CRISPR iránt elfogadóbb lesz” – véli Paul Thompson professzor, a Michigan-i Állami Egyetem bioetikusa. – „De a túlnyomó többség a tágabb filozófiai kérdésekre koncentrál… Itt van ez a GMO-ellenes csoport, akiket bizonyos tekintetben nem is érdekelnek a részletek. Nem akarok elutasítóan nyilatkozni, de egy csomó mítosz született a GMO-kkal kapcsolatban. És állandóan olyan emberekkel kell beszélnem a fenntartható mezőgazdaság közössége részéről, akiket kedvelek és tisztelek, de akik, legalábbis az én nézőpontomból, meglehetősen félreinformáltak arra vonatkozóan, hogy valójában mik is a GMO-k és mit csinálnak.”

Az egyik, GMO-król nyíltan beszélő tudós azzal érvel, hogy a CRISPR módszer alapvetően nem különbözik a korábbi technológiától, és a CRISPR módszerrel génszerkesztett élelmiszereknek szabályozás alá kell esniük, mielőtt a piacra kerülnek. „Pontosabb-e, mint a génpuska, amelyik gyakorlatilag vaktában lövöldözik? Hát persze,” – mondja Michael Hansen, a Consumer Reports kiadványt kiadó Consumers Union (Fogyasztók Szövetsége) tudományos főmunkatársa. – „Pontosabb, de mégis lehetnek célponton kívüli hatásai.”

„Soha nem elleneztük semmilyen technológia használatát. Csak azt gondoljuk, hogy mielőtt e technológiák – akár CRISPR, akár bármilyen más módszer – termékei a piacra kerülnek, történjék kötelező biztonsági felmérés.”

Hansen rámutat, hogy Doudna és más kutatók is óvatosságra hívtak fel a CRISPR embereken való alkalmazására vonatkozóan a lehetséges ismeretlen hatások, következmények miatt, és úgy gondolja, hogy ugyanilyen óvatosságot kellene tanúsítani az élelmiszerek esetében is. „Soha nem elleneztük semmilyen technológia használatát. Csak azt gondoljuk, hogy mielőtt e technológiák – akár CRISPR, akár bármilyen más módszer – termékei a piacra kerülnek, történjék kötelező biztonsági felmérés, és az ilyen termékek legyenek címkével jelölve.”

Egyelőre azonban a technológia fejlődése folytatódik, és a legtöbb kutató szerint ez jó dolog. „Szerintem technológiai szempontból óriásiak a lehetőségek” – mondja Haurwitz. – „De azt gondolom, hogy ezek a lehetőségek csak akkor válthatók valóra, ha mi, azaz az ipar jól kommunikáljuk a világ többi részének, milyen jótékony hatásokra számíthatnak a termesztők, a fogyasztók, és az élelmiszerlánc minden résztvevője.”


A szerzőről

Adele Peters a Fast Company állandó munkatársa, és a világ legsúlyosabb problémáival foglalkozik, az éghajlatváltozástól a hajléktalanságig. Előző munkahelyei: GOOD, BioLite, és az UC Berkeley „Fenntartható termékek és megoldások” programja.

Sze­ge­di Tu­do­má­nyegye­tem, Bio­ló­g­ia Épü­l­et, Szent-Györ­gyi Al­bert te­rem (BI-164)
Sze­ged, Kö­z­ép fa­sor 52.

2018. má­j­us 16. 14 óra

Dr. Bő­s­ze Zsu­z­san­na

"Ge­nom­s­zer­kesz­tés­s­el lét­re­ho­zott ha­s­zon­ál­l­at mo­del­lek a gyó­gyí­t­ás szol­gá­la­tá­b­an"

Dr. Bán­fal­vi Zsófia

"Ge­nom­s­zer­kesz­tés­s­el ne­me­sí­tett nö­v­é­nyek: ho­gyan csi­nál­juk és mi­re jók?"

Dr. Györ­gyey Já­n­os

"GMOk-e a gén­s­zer­kesz­tett él­ő­l­é­nyek? És ha igen, mi­ért nem?"


Ima­ge Text

Bu­da­pest, Vil­lá­nyi út 29-43.
K épü­l­et
Szent Ist­ván Egye­tem Bu­dai Cam­pu­sá­n­ak K2-es előa­dó­ja

2018 . áp­ri­lis 24. 17 óra

Dr. Éva Csa­ba

"Crispr/Cas ge­nom­s­zer­kesz­tés a ne­me­sí­t­és­ben:mű­kö­d­és és al­kal­ma­zá­si le­he­tő­s­é­g­ek"


flyer

A Ma­gyar Tu­do­má­nyos Aka­dé­m­ia a Ma­gyar Tu­do­mány Ün­n­e­pe ren­dez­vény­s­o­ro­za­tá­n­ak ke­re­tén be­lül tisz­te­let­tel meg­hív­ja prof. Dr. Du­dits Dénes aka­dé­m­i­kus előa­dá­s­á­ra.


2017. no­vem­ber 6., 18:00 óra MTA Szék­ház, Dísz­te­rem

1051 Bu­da­pest, Szé­c­he­nyi Ist­ván tér 9.

Du­dits Dénes aka­dé­m­i­kus
A pre­cí­z­i­ós ne­me­sí­t­és mint bi­o­gaz­dál­ko­dá­si in­no­vá­c­ió


Dr. Györ­gyey Já­n­os
Az elő­r­e­lé­p­és le­he­tő­s­é­g­ei a gén­tech­no­ló­g­i­á­r­ól va­ló tár­s­a­dal­mi vi­tá­b­an


Image Text

Legfrissebb
  • Batáta, az anyatermészet génmódosítása

    A há­z­i­a­sí­tott éd­es­bur­go­nya és an­nak kö­z­e­li vad ro­ko­nai kö­z­ött fon­tos kü­l­önb­sé­g­et fe­de­zett fel egy ku­ta­tás. A ba­tá­ta ge­nom­já­b­an ugya­n­is ket­tő, Ag­ro­bak­té­r­i­um ál­tal be­vitt gént ta­lál­tak. Ezek a gé­n­ek pe­dig nem csak je­len van­nak a ge­nom­ban, ha­nem ki is fe­je­ződ­nek, ami ar­ra en­ged kö­v­et­kez­tet­ni, hogy olyan hasz­nos tu­laj­don­ság ki­a­la­kí­t­á­s­á­b­an van sze­re­pük, ami a há­z­i­a­sí­t­ás so­rán sze­lek­ci­ós előnyt je­len­tett a ba­tá­t­á­n­ak.

  • Mérgező élelmiszer a polcokon

    A GM nö­v­é­nyek­kel el­len­tét­ben a nö­v­ény­vé­d­ő­s­z­er­rel szen­nye­zett ter­mé­nyek­ről ke­vés hír szól. Ér­d­e­mes át­bön­g­ész­ni a táb­lá­z­a­tot. Köz­ben fel­me­rül a kér­d­és, hogy vegy­s­zer­men­tes GM nö­v­ény­től vagy a mér­ge­ző re­tek­től kell-e job­ban fél­ni.

  • Mit mondanak azok a kutatások, amiket nem a multik pénzelnek?

    Az el­múlt 60 év so­rán 698 ku­ta­tás fog­lal­ko­zott GM-nö­v­é­nyek­kel. A köz­le­mé­nyek több, mint fe­le tel­je­sen füg­g­et­len ku­ta­tók­tól szár­ma­zik, va­gy­is nem "lob­bi­zik" az egyik vagy a má­s­ik ol­dal mel­lett - nem ér­d­e­k­elt a kí­sér­l­e­tek ki­me­ne­te­lé­b­en. Ezek a füg­g­et­len ku­ta­tók pe­dig rend­re biz­ton­sá­g­os­nak ta­lál­ták a gén­tech­no­ló­g­i­á­v­al ne­me­sí­tett nö­v­é­nye­ket.

Korábbi hírleveleink:
Hírlevél feliratkozás

Iratkozzon fel kéthavonta megjelenő hírlevelünkre email címével!

Keresés