Biotechnologijų pramonė tvarko gyvų organizmų ir pasėlių genetinę medžiagą naudodama CRISPR (Clustered Regularly Interspaced Short Palindromic Repeats) genų redagavimo technologiją, dėl kurios pasikeitė skonio profiliai, pailgėja galiojimo laikas ir padidėja atsparumas konkretiems patogenams, tačiau nežinoma. pasekmių sveikatai.1
Šios genetinės modifikacijos iki šiol buvo atliekamos kontroliuojamose laboratorijos aplinkose. Tačiau horizonte yra nerimą kelianti naujovė – netrukus gali atsirasti naujų pesticidų, skirtų genams redaguoti, kurie, kaip skelbiama, yra „draugiškesni aplinkai“ nei cheminiai pesticidai.2
Neseniai mokslininkų komanda išreiškė susirūpinimą dėl galimų pasekmių, kai šis produktas bus paleistas atviroje aplinkoje, kur jis gali paveikti ne tik jo numatytus taikinius, bet ir daugybę netikslinių organizmų, galbūt sukeldamas platų ekologinį sunaikinimą. O galimos papildomos žalos sąraše pirmaujame mes, žmonės.3
Kaip veikia CRISPR genų redagavimas?
CRISPR genų redagavimo technologijos principas, reklamuojamas kaip revoliucinis biotechnologijų įrankis, kyla iš pačios gamtos. Iš esmės CRISPR yra bakterijose ir archėjose randamas gynybos mechanizmas, padedantis apsaugoti šiuos mikroorganizmus nuo virusinių patogenų. Mokslininkai jį pritaikė naudoti kituose organizmuose, paversdami genų redagavimo priemone.4
CRISPR sistema remiasi dviem pagrindiniais komponentais – Cas9 baltymu ir vadovaujančia RNR (gRNR). Cas9 baltymas veikia kaip molekulinės žirklės, galinčios perpjauti DNR tam tikrose vietose, o gRNR sukurta taip, kad atitiktų ir prisijungtų prie tam tikros DNR sekos, nukreipdama Cas9 baltymą į tikslią vietą, kur reikia pjūvio.5
Kai Cas9 baltymas pasiekia tikslinę vietą, DNR nutrūksta dviguba grandinė. Tada įsijungia natūralūs ląstelės atstatymo mechanizmai, kad ištaisytų trūkį. Šis taisymo procesas gali būti panaudotas norint pristatyti naują genetinę medžiagą arba atlikti pakeitimus, pavyzdžiui, įterpti naujus genus, ištrinti esamus arba modifikuoti genus, kad būtų pasiekti norimi bruožai arba ištaisyti genetiniai defektai. Tačiau keli tyrimai parodė, kad ši technologija kelia daug galimų pavojų.6
Naujausias tyrimas atskleidė nenumatytą CRISPR redaguotų pesticidų šalutinį poveikį
Mokslininkų grupė, paskelbusi pavojaus signalą dėl genus redaguojančių pesticidų, pristatė savo išvadas tyrime, paskelbtame žurnale Ecotoxicology and Environmental Safety.7 Naudodami skaičiavimo įrankių ir in silico modeliavimo derinį, jie modeliavo galimą CRISPR redaguotų pesticidų poveikį įvairiems netiksliniams organizmams (NTO).
„CRISPR/Cas9, galingas genų inžinerijos įrankis, plačiai naudojamas žemės ūkyje, gali suteikti augalams naujų savybių dideliu mastu ir be įprastų veisimo metodų… Mūsų tikslas buvo įvertinti galimą organizmų, kurie gali būti veikiami genomo redagavimo, aktyvumą. nekontroliuojama aplinka“, rašė autoriai.
Jie pradėjo modeliuoti tris tikėtinus šių pesticidų naudojimo scenarijus – drėkinimą, fumigaciją ir tręšimą. Norėdami nustatyti galimas nenumatytas pasekmes, jie sutelkė dėmesį į gRNR, kurias jie sukūrė tam tikriems kenkėjų genams. Jie ištyrė, ar jie taip pat gali sąveikauti su nenumatytais genais netikslinėse rūšyse.
Tyrime dalyvavo 18 rūšių, dažniausiai aptinkamų žemės ūkio aplinkoje, įskaitant javus, tokius kaip kukurūzai ir sojos pupelės, gyvulius, tokius kaip galvijai ir vištos, apdulkintojus, pvz., bites, ir dirvožemio organizmus, tokius kaip sliekai ir grybai. Jie taip pat nustatė tris kenkėjus, kurie gali būti šių naujų pesticidų naudojimo taikiniai – Vakarų kukurūzų šakniavaisiai, raudonieji miltų vabalai ir grybas Sclerotinia sclerotium. Pagal jų išvadas:8
„Nepriklausomai nuo to, ar NTO norima, ar ne, jų modifikavimo pasekmės išlieka nenuspėjamos dėl daugybės nenumatytų modifikacijų. gRNR aktyvumas buvo pastebėtas 12 iš 18 šiame tyrime tirtų NTO rūšių.
Šios hibridizacijos vietos atskleidė genus, atliekančius keletą anotuotų metabolizmų, nuo centrinės nervų sistemos morfogenezės bitėse iki kelių būdų, susijusių su vėžiu ir hormonų metabolizmu žmonėms. Iš viso 155 medžiagų apykaitos keliai buvo praturtinti trimis gRNR scenarijais 12 rūšių, kurių dauguma nukentėjo žmogaus genome.
Nežinomos pasekmės gali turėti įtakos aplinkai ir žmonių sveikatai
Paprasčiau tariant, mokslininkai išsiaiškino, kad genus redaguojančių pesticidų gRNR paveikė 12 iš 18 NTO, sukeldamos galimai nenuspėjamų pasekmių sveikatai dėl nenumatytų genetinių pokyčių. Šis netikslinis poveikis buvo pastebėtas žmogaus genuose, dalyvaujančiuose medžiagų apykaitos procesuose, įskaitant vėžį ir hormonų reguliavimą. Iš viso šiose 12 rūšių buvo sutrikdyti 155 medžiagų apykaitos keliai, o dauguma šių poveikių atsirado žmogaus genuose.9
Be galimo pavojaus žmonių sveikatai, autoriai perspėjo, kad net nedideli genus redaguojančių pesticidų sukelti pagrindinių rūšių elgsenos pokyčiai ekosistemoje gali turėti didelį poveikį aplinkai.
Pavyzdžiui, sliekai vaidina lemiamą vaidmenį ganyklose, nes padeda cirkuliuoti maistinėms medžiagoms, gerina dirvožemio struktūrą ir reguliuoja vandenį. Net nedidelis sliekų aktyvumo sumažėjimas dėl pakartotinio genus redaguojančių cheminių medžiagų poveikio gali labai paveikti dirvožemio sveikatą ir, atitinkamai, žemės produktyvumą.
Autoriai tvirtina, kad šios technologijos turėtų būti laikomos potencialiais atsirandančiais aplinkos teršalais, atsižvelgiant į jų gebėjimą paveikti įvairius organizmus, kai jos patenka į aplinką. Jie taip pat ragina atlikti išsamesnį rizikos vertinimą dėl genų redagavimo technologijų, naudojamų ne kontroliuojamoje laboratorijoje.10
Netikėtas poveikis nėra naujiena naudojant CRISPR redaguotus organizmus
Buvo daug atvejų, kai genetiškai modifikuoti (GE) pasėliai pasižymėjo netikėtai toksiškomis ar alergizuojančiomis savybėmis, kurių nebuvo įprastose jų atitikmenyse. Realybė tokia, kad mokslininkai turi ribotą supratimą apie galimą šalutinį poveikį, kurį gali sukelti DNR klastojimas, nes jo rezultatai yra labai nenuspėjami.
Kaip parodyta pateiktame tyrime, net CRISPR, nepaisant to, kad jis yra tikslesnis nei kiti genų inžinerijos metodai, sukelia netikslų poveikį. „The CRISPR Journal“ paskelbtas tyrimas11 patvirtino šiuos susirūpinimą ir atskleidė, kad kai CRISPR įrankis padaro dvigubą DNR pertrauką tikslinėje vietoje, tai gali sukelti daugybę genetinių pasekmių, įskaitant nedidelius DNR bazių įterpimus ar ištrynimus ir didelio masto genomo pertvarkymus.
Taip pat buvo ištirta CRISPR technologija, skirta modifikuoti T-ląsteles taikant T-limfocitų terapiją. Tačiau „Nucleic Acids Research“ paskelbtas tyrimas12 pažymi, kad nors juo siekiama nukreipti į konkrečius genus, jis taip pat netyčia generuoja nenumatytus struktūrinius genomo pokyčius (SV). Tai apima chromosomų translokacijas, kai chromosomų segmentai yra pertvarkomi, taip pat dideles delecijas. Autoriai padarė išvadą:
„Mūsų išvados kelia susirūpinimą dėl CRISPR / Cas9 redaguotų T ląstelių tarpininkaujamos imunoterapijos saugumo. Nuolatiniai SV gali būti problema CRISPR / Cas9 redaguotų TCR (T ląstelių receptorių) T ląstelėms arba panašioms CAR (chimerinio antigeno receptorių) T ląstelėms , nes šios SV turinčios ląstelės gali įgyti daugiau mutacijų tolesnės klonų plėtros metu.13
Be to, Bostono vaikų ligoninės mokslininkai nustatė, kad CRISPR naudojimas žmogaus ląstelių linijose gali sukelti reikšmingų DNR pertvarkymų, o tai gali padidinti vėžio riziką. Šie sutrikimai buvo pastebėti iki 6% atvejų.14
Ankstesniuose savo straipsniuose taip pat aptariau CRISPR redaguotų salotų žalumynų poveikį,15 vabzdžių16 ir net kūdikiams.17 Raginu jus pasinerti į šias temas, kad suprastumėte gilias ir potencialiai pavojingas šios technologijos pasekmes mūsų aplinkai ir ateičiai.
Kokia ateitis su genus redaguojančiais pesticidais?
Tarsi įprastiniai pesticidai dar nekeltų didelio susirūpinimo žmonių sveikatai ir aplinkai, greitai galime susidurti ir su genus redaguojančių pesticidų keliamais iššūkiais. Nors ši technologija žada naudą, pavyzdžiui, sumažintą poveikį aplinkai, tikrovė, kurią pristato pagrindinis tyrimas, atskleidžia daugiau nerimą keliančią tikrovę.
Galime žvelgti į ateitį, kurioje netyčia gali pasikeisti pati genetinė mūsų ekosistemos sandara – nuo dirvožemio mikroorganizmų ir apdulkintojų iki pasėlių, gyvulių ir žmonių. Spartus šios technologijos vystymasis pranoksta mūsų supratimą apie jos ilgalaikį poveikį, iš esmės paverčiant mūsų aplinką ir maisto tiekimą didžiuliu, nekontroliuojamu eksperimentu.
Žemės ūkio ateitis neturi būti pasirinkimas tarp kenksmingų cheminių pesticidų ir nenuspėjamų genų redagavimo technologijų. Vietoj to turėtume investuoti į tikrai tvarią, atsinaujinančią žemės ūkio praktiką, kuri veikia su gamta, o ne prieš ją.
Atkuriamoji žemdirbystė pašalina pesticidų naudojimą, sutelkdama dėmesį į dirvožemio sveikatą ir biologinę įvairovę. Jame naudojami tokie metodai kaip sėjomaina ir integruotas kenkėjų valdymas, siekiant sukurti subalansuotas ekosistemas, kuriose natūralūs plėšrūnai natūraliai kontroliuoja kenkėjus. Gyvūnų įtraukimas į sistemą dar labiau sustiprina šį požiūrį.
Ganomi gyvuliai ne tik naikina piktžoles ir kenkėjus jas vartodami, bet ir praturtina dirvą mėšlu. Tai savo ruožtu sukuria sveiką dirvą, kurioje auga stipresni, atsparūs kenkėjams augalai, todėl nereikia cheminių intervencijų, o pasėlių derlius ir kokybė natūraliai gerėja.
