Семена перемен: как генное редактирование меняет сельское хозяйство?

Продолжение...

Новые технологии и инновации позволяют исследователям изменять ДНК сельскохозяйственных культур для придания им новых качеств. Например, повышать устойчивость к вредителям, заболеваниям, засухам и другим неблагоприятным факторам, что само собой приводит к росту урожайности. Несмотря на большой общественный резонанс и научные споры, семена кукурузы, сои, рапса и других культур, полученные новым способом, становятся неотъемлемой частью жизни фермеров по всему миру.

По данным экспертов Genetic Literacy Project по сравнению с 1996 годом посевные площади таких культуры увеличились в 113 раз, поэтому эта технология является самой быстро внедряемой в мировое растениеводство.

По мнению специалистов по исследованию мирового рынка ReportLinker, ведущие компании на рынке семян: 

• BASF SE, Groupe Limagrain, Syngenta AG, KWS Saat SE & Co. KGaA, Bayer Crop Science, Rallis India Limited, Corteva Agriscience, Rijk Zwaan, Sakata Seed Corporation, Takii Seed & Co.Ltd., LF SeedScience, Land O’Lakes, Inc., UPL.

На глобальном уровне, по оценкам экспертов, выручка от продаж семян вырастет в среднем на 3,29%, а объем продаж — на 2,83% в течение прогнозируемого периода 2020-2028 годов.

В России новая доктрина продовольственной безопасности, подписанная президентом 21 января 2020 года, предусматривает запрет на ввоз в страну генно-модифицированных организмов с целью их посева, выращивания и разведения. Исключение сделали для ученых, которые в опытных целях могут выращивать растения и животных. Можно также отметить, что законодательство в отношении ГМО в РФ находится на стадии обсуждения и пересмотра.

С 1 марта 2021 года вступили в силу приказы Министерства сельского хозяйства (№ 650, 655), которые определяют методики исследования генно-инженерно-модифицированных животных и генно-инженерно-модифицированных микроорганизмов, произведенных на территории страны. С 1 сентября 2021 года планируется ввод в действие еще одного подобного документа, который будет регламентировать исследования выращиваемых в России генно-инженерно-модифицированных растений. 

Эти методики дополнят постановление Правительства Российской Федерации № 839 «О государственной регистрации генно-инженерно-модифицированных организмов, предназначенных для выпуска в окружающую среду, а также продукции, полученной с применением таких организмов или содержащей такие организмы, включая указанную продукцию, ввозимую на территорию РФ». Помимо этого, планируется федеральное законодательство привести в соответствие с международным. А также актуализировать положения федерального закона «О государственном регулировании в области генно-инженерной деятельности», который был принят в 1996 году. Ожидается, что в 2023 году страна присоединится к Картахенскому протоколу по биобезопасности, регулирующему перемещение живых измененных организмов из одной страны в другую.

Что имеют в виду ученые, когда говорят про виды генной модификации? Свое мнение по этому поводу высказал доктор биологических наук, профессор, вице-президент «Сколтеха» по биомедицинским исследованиям Михаил Гельфанд, отвечая на вопросы слушателей программы «Вопрос науки».

По всему миру набирает популярность технология CRISPR — уникальный инструмент для редактирования генома, который позволяет генетикам и исследователям редактировать части генома путем удаления, добавления или изменения последовательных участков ДНК, по сути «вырезать и вставлять» определенные участки. Это делает процесс получения растений с заданными свойствами более быстрым, эффективным и недорогим.

Компания инвестирует в глобальные научные разработки около 1,3 миллиарда долларов в год, большая часть которых направлена на получение семян основных мировых сельхозкультур и овощей. Crispr-Cas — это один из инструментов, который используют ученые для внесения специфических изменений в геном кукурузы, сои, пшеницы, томатов, риса и подсолнечника. В результате получаются более устойчивые к болезням, засухе и гербицидам культуры, что, в свою очередь, способствует повышению урожайности. (Источник: nytimes.com).

Прецизионное редактирование генов с использованием ряда технологий в селекции приводит к значительному снижению затрат, в результате чего цена нового признака снижается со 135 миллионов долларов до менее чем десятой части этой суммы, сокращает время между «редактированием» и урожаем в поле до 18-24 месяцев.

В какой-то мере развитие таких технологий выгодно сельхозпроизводителям. Аграрный бизнес традиционно является рискованным и часто низкомаржинальным, что делает фермеров более склонными к экспериментам. Почему бы не попробовать семена, которые гарантируют снижение затрат и получение максимально высоких урожаев?

Эти взгляды отражают представление о том, как биотехнологические корпорации хотели бы формировать общественное восприятие технологий редактирования генома, чтобы избежать излишней шумихи и споров вокруг ГМО. 

Однако не все ученые настроены оптимистично по поводу бурного развития этих инноваций. Методы редактирования генома быстро совершенствуются в лабораториях несмотря на то, что знания о том, как работают геномы, остаются неполными.

Несмотря на то, что не все организмы с отредактированным геномом являются трансгенными (имеют чужеродную ДНК), Люси Шарратт считает, что новые технологии настолько мощные, что порой приводят к неожиданными и не всегда безобидным последствиям. 

Методы редактирования генома, такие, как система CRISPR-Cas9 могут создавать непреднамеренные изменения в генах, которые не были целью системы редактирования.

• намеченное изменение в целевом местоположении приводит к другим неожиданным результатам;
• редактирование генома может непреднамеренно вызвать обширные делеции (хромосомные перестройки, при которых происходит потеря участка хромосомы) и сложные перестройки ДНК;
• чужеродная ДНК может непреднамеренно интегрироваться в организм в процессе редактирования.

Периодически деятельность ученых-генетиков сопровождают скандалы. Например, пересаженный в культуру сои ген бразильского ореха для увеличения жирности и маслянистости вызвал кросс-аллергию у людей с аллергией к орехам. Этот случай был выявлен на ранней стадии регуляторики. Исключенный из проверки «Проект без ГМО» на рынке Канады рапс в Европе производителем продавался как нетрансгенный. Показательным является пример, когда предложения правительства США по оценке безопасности животных с отредактированным геномом были названы «безумными» одним из разработчиков безрогих коров с отредактированным геномом за три года до того, как ученые обнаружили, что эти животные содержат неожиданную чужеродную ДНК.

Продолжаются споры по поводу зарегулированности отрасли. С одной стороны, механизмы таковы, что пройти все этапы регистрации нового сорта может только крупная и финансово мощная компания. С другой стороны, несмотря на возможные негативные последствия, до сих пор не существует стандартных протоколов для выявления побочных и целевых эффектов редактирования генома.

Поэтому многие ученые призывают к осторожности. Непредвиденные последствия такой работы, будь то на клеточном или экосистемном уровне, сложно предвидеть заранее.

Мы будем держать читателей в курсе последних тенденции развития сельского хозяйства. Продолжение темы о строительстве вертикальных ферм в сердце мегаполисов читайте в ближайших выпусках «ГлавАгроном». 

Продожение следует...