Международная группа ученых из Канады, Бельгии и Швейцарии выявила новую потенциальную опасность от технологии редактирования генов, применяющейся для выращивания устойчивых к вирусам сельскохозяйственных растений. Оказалось, что в контролируемых лабораторных условиях создание генетически модифицированного маниока приводит к размножению мутантных вирусов, способствующих гибели урожая. Статья ученых опубликована в журнале Genome Biology.
Узнайте больше в полной версии ➞В ходе исследования биологи воспользовались системой CRISPR-Cas9 для выработки искусственного иммунитета у растений Manihot esculenta к патогенному вирусу африканской мозаики маниока. Результаты экспериментов показали, что эта технология не способна обеспечить эффективную устойчивость к инфекционному агенту в тепличных условиях. Более того, 33-48 процентов вирусных геномов, подвергшихся атаке со стороны системы CRISPR, заработали однонуклеотидную мутацию, придающую неуязвимость к искусственному иммунитету.
Ученые разработали sgRNA1 — гидовую РНК, которая направлена против вирусных генов AC2 и AC3. Первый кодирует многофункциональный белок TrAP, отвечающий за активацию других вирусных генов, патогенность и подавление сайлесинга (процесса выключения генов). Второй кодирует белок REn, участвующий в размножении вируса. sgRNA1 указывает ферменту Cas9, который играет роль «ножниц», какой участок генома нужно разрезать. В теории это должно привести к подавлению AC2 и AC3 и уничтожению вируса.
Оказалось, что никаких различий в устойчивости к вирусу между растениями дикого типа и трансгенным маниоком не было. Исследователи секвенировали (установили нуклеотидную последовательность) 4942 генома вирусов, выделенных из растений через три и восемь недель после заражения. Оказалось, что в 33-48 процентах вирусов, подвергшихся воздействию CRISPR-Cas9, в гене AC2 происходила мутация в виде вставки дополнительного нуклеотида. Этот нуклеотид прерывает кодирование белка, но при этом создает условия для кодирования недостающих элементов TrAP.
Маниок является клубнеплодным тропическим растением, который выращивается и употребляется в пищу в Южной Америке, Африке и Азии. Он является основным источником углеводов для миллиардов людей, однако мозаичная болезнь приводит к 20-процентной потере урожая. Таким образом, биотехнологии являются перспективным направлением решения продовольственной проблемы, хотя вирусы со временем развивают устойчивость к различным методам. Исследователи призывают проводить дополнительные исследования генно-инженерных методов борьбы с инфекциями, чтобы не допустить эволюцию мутантных вирусов.