Методы внесения мутаций в ДНК растений

Меня особенно привлекают возможности, которые дает редактирование генома в области создания более здоровой пищи. Рассмотрим два выдающихся примера. Первый: соевые бобы дают около 50 миллионов тонн соевого масла ежегодно. К сожалению, в этом масле слишком много трансжиров, употребление которых ассоциируется с повышенным уровнем холестерина и заболеваниями сердечно-сосудистой системы. Не так давно специализирующиеся на продуктах питания ученые из миннесотской компании Calyxt использовали основанную на TALEN технологию редактирования генома для изменения двух генов сои, получив семена, в составе которых гораздо меньше нездоровых жирных кислот, а содержание различных жиров больше напоминает состав оливкового масла[106]. Исследователям удалось сделать это, не вызвав каких-либо непредвиденных мутаций и не вставляя в геном чужеродную ДНК.

Второй пример связан с картофелем – это третья по важности пищевая культура в мире после пшеницы и риса. Длительное хранение в холоде (необходимое для увеличения срока годности картофеля) может привести к его ослащению – крахмал в условиях холода переходит в сахара, глюкозу и фруктозу. Любая термическая обработка, необходимая для приготовления картофеля фри и чипсов, превращает эти сахара[107] в акриламид – нейротоксин и потенциальный канцероген. Кроме того, из-за ослащения чипсы буреют и становятся горькими, и в результате большое их количество идет в отходы; по этой причине предприятия по переработке картофеля выбрасывают до 15 % сырья. Используя редактирование генома, исследователи из компании Calyxt легко смогли решить эту проблему в картофеле сорта Ranger Russet: они инактивировали всего один ген, отвечающий за выработку глюкозы и фруктозы. Результат: уровень акриламида в чипсах, сделанных из улучшенной картошки, был ниже на 70 %, и они не бурели[108].

Специалисты пищевой промышленности в восторге от возможностей простого редактирования генома. Однако один очень важный вопрос пока еще остается без однозначного ответа: смогут ли производители и потребители принять продукты с прицельно измененным геномом, подобно тому как они уже приняли тысячи видов продуктов, геномы которых мутировали случайным образом под воздействием рентгеновского или гамма-излучения или химических мутагенов? Или эти новые продукты постигнет судьба ГМО – другого типа генетически измененных продуктов, которые, несмотря на свой огромный потенциал, были встречены в штыки, что связано, с моей точки зрения, с прямой дезинформацией общественности?

По мере того как технология CRISPR распространялась по миру, мне приходилось знакомиться с многими новыми для меня областями знаний, и одна из них – продовольственная политика. Зная, что растения и животные с отредактированными геномами неизбежно будут сравниваться с ГМО, я специально посвятила некоторое время изучению этого вопроса: а что, собственно, вообще имеют в виду правительства разных стран и инициативные общественные группы, когда говорят о “генетически модифицированных организмах”?

Министерство сельского хозяйства США определяет генетическую модификацию следующим образом:

Это всеобъемлющее определение может включать в себя как новые технологии (такие как редактирование генома), так и более старые методы (например, искусственный отбор особей, уже имеющих нужные мутации). На самом деле при таком определении практически любую пищу, не считая диких грибов, ягод, рыбы и дичи, можно отнести к ГМО.

Однако более распространенное определение ГМО включает только те организмы, генетический материал которых был изменен с использованием технологии рекомбинантных ДНК и так называемого сплайсинга генов (когда в геном интегрируются последовательности чужеродной ДНК). Первая коммерческая ГМ-сельхозкультура, официально разрешенная в США для питания человека, – это способный долго храниться сорт помидоров Flavr Savr. Это было в 1994 году, и с тех пор было разработано и официально одобрено более 50 разновидностей ГМ-растений: сорта канолы, кукурузы, хлопка, папайи, риса, сои, кабачков и других культур. В 2015 году 92 % всей кукурузы, 94 % всего хлопка и 94 % сои, выращиваемых в США, были генетически модифицированы[110].

У модифицированных сельскохозяйственных культур есть важные экологические и экономические преимущества. Культивируя растения с повышенной способностью защищаться от вредителей, фермеры могут получать более высокие урожаи, сократив при этом применение сильнодействующей “химии” – пестицидов и гербицидов. Генная инженерия уже успела спасти от вирусных бедствий целые отрасли сельского хозяйства – такие, например, как выращивание гавайской папайи; скоро эта технология может оказаться решающей в защите других видов фруктов (в том числе бананов и слив), которым угрожают новые болезнетворные организмы.

Несмотря на эти преимущества и на тот факт, что сотни миллионов людей уже имеют опыт употребления в пищу ГМ-продуктов без каких-либо нежелательных последствий, эти продукты остаются мишенью бурной критики, пристального внимания общественности и резких протестов, по большей части не имеющих никаких оснований. Лозунги протестующих основаны на незначительном количестве исследований, в которых говорится о вредном влиянии ГМО на здоровье потребителей или на окружающую среду: к примеру, в некоторых таких работах утверждается, что из-за ГМ-картофеля крысы заболевают раком, а ГМ-кукуруза приводит к смерти бабочек-монархов. Однако большинство подобных сообщений были опровергнуты в ходе многочисленных последующих исследований и отвергнуты научным сообществом. Надо сказать, что ГМО-продукты подвергались едва ли не самым тщательным испытаниям из всех потребляемых человеком видов пищи, и было почти единогласно решено, что ГМ-пища столь же безопасна, как и та, что производится традиционным способом. Производство ГМО поддержали федеральные регулирующие органы США, Американская медицинская ассоциация, Национальная академия наук США, Королевское медицинское общество Великобритании, Европейская комиссия и Всемирная организация здравоохранения. Тем не менее около 60 % американцев все еще считают ГМО опасными[111].