Что такое гмо кратко

Как устроены ГМО и почему мы их так боимся

Что такое ГМО?

ГМО — генетически модифицированные организмы — это организмы, в ДНК которых были целенаправленно внесены изменения при помощи методов генной инженерии. То есть им были переданы отдельные гены от другого организма, не обязательно родственного. Обычно таким способом улучшают свойства растений и микроорганизмов, реже — животных или придают им совершенно новые характеристики.

Почему вокруг ГМО так много заблуждений?

По данным ВЦИОМ, больше 80% россиян настроены против ГМО. Подобные опросы проводились также в США, Франции и Германии. В этих странах около 90% населения также негативно относятся к искусственной модификации генома. Один из главных аргументов противников ГМО — какое-либо вмешательство в ДНК противоестественно. А значит, употребление в пищу ГМО-растений и продуктов может вызвать у человека опасные мутации и, как следствие, болезни.

При этом, согласно исследованию британских ученых, ярые противники ГМО гораздо хуже, чем их оппоненты, разбираются в базовых биологических понятиях, не говоря о генетике. По этой причине большинство респондентов неверно представляют себе, что вообще такое вмешательство в геном. На самом деле наука занимается этим достаточно давно. Еще в XVI веке первые агрономы-испытатели, не зная законов генетики, создавали растения-гибриды, отбирая для посева те сорта, которые были устойчивы к вредителям и приносили больше урожая. Это называется селекцией. С развитием науки были изобретены более совершенные методы — в частности, генная инженерия. Она позволила ученым в три раза ускорить процесс выведения новых сортов, или новых полезных свойств растений. Впрочем, даже используя такие современные и точные методы генетики, как, например, CRISPR/Cas9, невозможно создать такой генно-модифицированный продукт, который через кишечник человека смог бы встроиться в его ДНК. Более того, механизма, который позволил бы осуществить перенос генов таким образом, попросту не существует.

Ситуацию усугубляют и псевдонаучные публикации, которые содержат некорректные данные о ГМО, или же неверно их трактуют. Например, в феврале 2019-го в журнале Food and Chemical Toxicology вышел обзор о том, как генно-модифицированные продукты усваиваются человеческим организмом. В кратком содержании авторы пишут: «Убедительные свидетельства показывают наличие ДНК из еды (также генно-модифицированной еды) в крови и тканях человека и животных».

Однако если вчитаться в текст обзора, становится понятно, что на самом деле исследователи не нашли никаких тревожных признаков: в крови испытуемых не было повышенной концентрации трансгенной ДНК.

Наконец, мифы о ГМО успешно распространяются и на государственном уровне. К примеру, авторы сайта Центра гигиены и эпидемиологии при Роспотребнадзоре пишут об опасности ГМ-продуктов, ничем не подкрепляя эти заявления.

Одно из очевидных объяснений подобных предрассудков — банальная научная безграмотность противников ГМО или работа с некорректными источниками информации.

Правда ли, что ГМО — это вредно?

Существует множество исследований, которые доказывают, что ГМ-продукты безопасны. Например, доклад Национальных академий наук, техники и медицины США от 2016 года свидетельствует, что такие продукты не только не вредны, но даже полезны для человека. Авторы изучили более 900 научных работ, опросили 80 экспертов из различных областей, еще 26 привлекли к рецензированию доклада. В основном все проанализированные исследования касались двух типов ГМ-растений: устойчивых к насекомым и к химическим удобрениям. Данные за последние 20 лет показали, что эти сельхозкультуры никак не повлияли на людей и животных, которые ими питались.

Прежде, чем вывести ГМ-продукт на рынок, ученые проводят многолетние испытания. Они наблюдают, как ведут себя трансгены и продукты генной экспрессии, не вызывают ли они аллергии или отравления. Международное законодательство требует, чтобы каждый такой товар проходил жесткую проверку на безопасность для людей, животных и окружающей среды. Кроме того, в ЕС такие продукты отслеживают еще и годы спустя, чтобы выявить возможные отложенные риски.

Пока существует только два вероятных риска, связанных с применением ГМО, о которых, в частности, говорит ВОЗ:

Как ГМО двигает науку и медицину

Сегодня ГМО используют в двух главных сферах: сельское хозяйство и медицина.

Практически все продукты растительного происхождения на нашем столе — с измененными генами. Благодаря этому они дают больше урожая, приспосабливаются к суровому климату и недостаткам почвы, противостоят вредителям. Но главное — они становятся лучше на вкус, содержат больше полезных веществ и приобретают новые ценные свойства. Например, золотой рис — генетически модифицированный сорт риса с повышенным содержанием витамина А. Существует также особый сорт моркови, который содержит вакцину от туберкулеза.

Какое будущее у ГМО?

Несмотря на все сложности с разработкой и проверкой на безопасность, ученые уверены: в будущем человечеству не обойтись без трансгенных растений и продуктов. Мы сможем предотвращать голод или массовый неурожай, а также минимизировать вред для экологии: ГМО-растения можно реже поливать и возделывать беспахотным способом. Это позволит не только экономить воду, но и уменьшать парниковый эффект за счет снижения теплового излучения пашни. Кроме того меньшее количество сельхозтехники на полях поможет контролировать выбросы углекислого газа в атмосферу.

Вот несколько примеров того, на что способна генная инженерия:

Источник

ГМО — что это такое

Общая информация

В наши дни все больше людей стараются питаться правильно и уделяют повышенное внимание качеству продуктов, которые они употребляют в пищу. Особенно это актуально для родителей, поскольку здоровье ребенка напрямую зависит от его рациона питания.

На волне популярности принципов здорового образа жизни, стали пользоваться большим спросом и так называемые чистые органические биопродукты. Надпись на упаковке «без ГМО» стала своеобразным признаком высокого качества, безопастности и натуральности.

Что же на самом деле кроется под этой аббревиатурой ГМО и как она переводится на простой человеческий язык? Так ли страшны генномодифицированные продукты питания для нашего здоровья? На эти вопросы мы постараемся дать ответ далее.

Что такое ГМО?

Итак, что это такое ГМО и, как говорится, «с чем его едят»? Геннетически модифицированные организмы (далее ГМО) – это организмы, геном (ДНК) которых был целенаправленно изменен (улучшен, дополнен) при помощи методов генной инженерии (источник — Википедия). Важно отметить, что изменения, специально внесенные человеком в генотип таких организмов, в живой природе был бы невозможен из-за механизмов естественной рекомбинации и размножения.

Это связано с тем, что большинство живых организмов на Земле развивается постепенно, т.е. поколение за поколением, приспосабливаясь к изменяющимся условиям существования. Именно поэтому люди и научились влиять на процесс эволюции растений и животных, чтобы использовать передовые достижения генной инженерии в научных, а также в хозяйственных целях.

В принципе уже сама расшифровка ГМО дает минимальное представление о том, что из себя представляет генномодифицированный продукт.

Простыми словами это тот продукт, для производства которого было использовано улучшенное на генном уровне сырье. К примеру, хлеб из пшеницы, устойчивой к температурным перепадам, продукты из модифицированной сои и так далее.

В настоящее время для получения ГМО используют трансгены, т.е. определенные фрагменты ДНК, которые ученые встраивают в первоначальный геном организма. В итоге получаются трансгенные организмы, которые, к слову, способны передавать улучшенные ДНК по наследству своему потомству (трансгенез).

Генетическая инженерия подарила современным селекционерам передовой метод улучшения ДНК растений и животных. Это дает возможность решить глобальные продовольственные проблемы в тех странах, где людям не хватает пищи в силу климатических особенностей или других неблагоприятных условий.

Процесс создания ГМО или редактирование генома состоит из таких основных этапов как:

Генномодифицированные организмы используют:

По поводу ГМО на протяжении большого количества времени велись ожесточенные споры. Все дело в том, что противники генномодифицированных продуктов утверждали, что они могут наносить непоправимый вред здоровью человека (провоцируют развитие рака, вызывают мутации). Помимо того, измененный ДНК продуктов будет оказывать негативное влияние и на здоровье будущих поколений, вызывая страшные заболевания у таких генномодифицированных людей.

Однако на сегодняшний день у сторонников генной инженерии есть неопровержимые доказательства безопасности улучшенных при помощи трансгенов продуктов. На заре развития селекционного сельского хозяйства такие ученые как Мичурин пытались улучшить продовольственные виды растений при помощи различных ухищрений.

К примеру, чтобы получить определенные свойства (устойчивость к низким или высоким температурам, к засухе, к нехватке полезных элементов, к болезням, а также к паразитам) приходилось скрещивать или прививать черенки нескольких видов растений, чтобы в конечном итоге семена для посадки, обладали определенными качествами. Сейчас же достаточно лишь добавить нужный ген в ДНК исходного организма.

Если говорить о ГМО в широком смысле, то это организмы будущего, полученные благодаря возможности человека влиять на процесс эволюции. Ученые, занимающиеся генной инженерией, ставят перед собой благородные задачи – обеспечить людей по всей земле продовольствием в нужных объемах.

А это сделать действительно непросто, ведь есть места, где вырастить урожай или разводить скот для пропитания действительно очень трудно. Итак, как расшифровывается аббревиатура ГМО мы узнали, теперь поговорим о наболевшем.

Вред и польза ГМО

Как мы выяснили выше, продукты ГМО содержат в своем составе компоненты генетически модифицированных организмов. Получается, что не только сами плодовоовощные культуры и злаки (кукуруза, картофель, рожь, пшеница, соя и так далее) можно назвать ГМО едой, но и продукты, в составе которых они встречаются.

К примеру, соевые сосиски или ливерная колбаса, хлебобулочные изделия, кетчуп, соусы, майонез, сладости и так далее. Важно отметить, что мясо крупного рогатого скота или птицы, в кормлении которых используют ГМО растения нельзя причислять к генномодифицированным продуктам.

Ранее предполагалось, что измененные клетки геннетически модифицированных продуктов способны встраиваться в ДНК организма, который их потребляет. Однако, как было доказано учеными это утверждение ложно. Любая пища пусть даже и содержащая ГМО под воздействием желудочного сока и ферментов распадается в организме человека на жирные кислоты, сахара, аминокислоты и триглицериды.

Это означает, что обычные продукты также как и генномодифицированные одинаково усваиваются и не наносят вреда здоровью. Еще одна притча во языцех о связи продуктов ГМО и риска развития онкологических заболеваний, а также мутаций на уровне ДНК была развенчана научным сообществом.

В 2005 году отечественные ученые провели эксперимент на мышах и получили печальные результаты. Как оказалось, смертность мышей от онкологических заболеваний, употреблявших в пищу генномодифицированную сою, резко увеличилась. Подобные эксперименты проводились по всему миру.

Исследователи спешили обнародовать сенсационные результаты своих наблюдений, порой забывая все досконально перепроверять. Средства массовой информации, находящиеся в состоянии вечной погони за «жареными фактами», на протяжении нескольких лет смаковали эту тему и писали исключительно о возможном вреде ГМО.

Действительно только единицы пытались разобраться в вопросе без эмоций и добраться до истины. В итоге массовая истерия по поводу ГМО достигла своего апогеи и сотни тысяч людей по всему миру свято уверовали, что нет ничего более ужасного в их жизни, чем генномодифицированные продукты.

На форумах в интернете, дома на кухне, на улице и в магазине мамочки делились своими опасениями по поводу детского питания, в составе которого есть зловещее ГМО. Бабушки не могли спокойно спать и думали только о пользе и вреде какао Несквик, шоколада и других сладостей, которые так любят их внуки, а отцы и деды сокрушались по поводу «уже не тех» мясных продуктов и химического хлеба.

На самом деле за последнее время ученые так и не смогли найти доказательств того, что употребляя в пищу ГМО человек увеличивает риск развития онкологических или других заболеваний. А все ранее проведенные эксперименты не смогли устоять перед всесторонней критикой и проверкой.

Оказалось, что мыши и крысы, которые использовались для проведения опытов, погибали также массово как при использовании в их рационе ГМО, так и обычной пищи. Проблема была не в плодах генной инженерии, а в данном конкретном виде грызунов, используемых в лабораторных исследованиях. Они генетически более подвержены онкологическим заболеваниям, независимо от рациона питания.

По мнению Всемирной организации здравоохранения говорить о вреде ГМО продуктов можно только опираясь на результаты конкретных исследований того или иного вида. Доступные во всем мире геннетическимодифицированные продукты проходят серьезный контроль качества и безопасности. Они употребляются в пищу целыми обособленными нациями без каких-либо массовых негативных последствий, поэтому могут считаться безопасными.

Справедливости ради стоит рассказать и о некоторых пусть и не смертельных, но все-таки негативных моментах, связанных с ГМО:

Список ГМО продуктов

В 20016 году больше сотни всемирно известных ученых (химики, биологи, медики) среди которых есть и нобелевские лауреаты обратились с открытым письмом в ООН и Greenpeace с просьбой остановить травлю ГМО. Даже правоверные иудеи признали геннетически модифицированные продукты кашерными, мусульмане, что они халяльны, а католическая церковь говорит, что именно ГМО помогут решить продовольственную проблему в мире.

Однако если вы все-таки хотите знать, что именно употребляете в пищу, то ниже представлен список производителей, которые используют в составе своих продуктов ГМО и их торговые наименования.

Это далеко не исчерпывающий перечень торговых наименований и производителей, которые используют ГМО. Поскольку многие относятся к генномодифицированным организмам резко отрицательно, не все компании хотят портить свой имидж, и открыто заявлять о том, что они используют достижения генной инженерии. И хотя проблема ГМО больше раздута, а вред от таких продуктов явно преувеличен, только сам человек может решить для себя употреблять их в пищу или нет.

Образование: Окончил Витебский государственный медицинский университет по специальности «Хирургия». В университете возглавлял Совет студенческого научного общества. Повышение квалификации в 2010 году ‑ по специальности «Онкология» и в 2011 году ‐ по специальности «Маммология, визуальные формы онкологии».

Опыт работы: Работа в общелечебной сети 3 года хирургом (Витебская больница скорой медицинской помощи, Лиозненская ЦРБ) и по совместительству районным онкологом и травматологом. Работа фарм представителем в течении года в компании «Рубикон».

Представил 3 рационализаторских предложения по теме «Оптимизация антибиотикотерапиии в зависимости от видового состава микрофлоры», 2 работы заняли призовые места в республиканском конкурсе-смотре студенческих научных работ (1 и 3 категории).

Комментарии

Наивность в нашей стране безгранична,в городах в больших продовольственных магазинах завалены товары в красивых упаковках, этикетках, там не только ГМО,там вся химическая таблица, химия для долгосрочного хранения, химия вкусовая, химия для объема и веса, а цены за натуральный продукт, отсюда покупатель приобретает кучу заболеваний, тромбы, язвы и прочее прочее. В стране не беспокойства о здоровье нации и контроля за качеством, цель наживы любыми путями.

Не согласна по поводу молочной смеси Симилак. Она не содержит ГМО. Указано на пачках. Производитель не имеет права скрывать данную информацию, так как это чревато последствиями. Сама работаю в ПЦР-лаборатории (ветеринарная) по исследованию пищевых продуктов на наличие ГМО.

А что сейчас натуральное?

Я думаю, что ГМО сами по себе без вредны, а вредно то, как их выращивают. Химией больше обрабатывают так, как не боятся потерять растение.

Спасибо за статью. В перечне «негативных моментов» пункт с Свойства растений (положительные и отрицательные) действительно могут получиться более или менее выраженными в каждом конкретном случае, но именно генная инженерия позволяет целенаправленно сконструировать желаемые свойства и в том числе исключить аллергенность продукта, в отличие от селекции, где набор свойств почти непредсказуем. «особенностями опыления» некорректен, поскольку таких особенностей может быть много, в зависимости от конкретного растения, его «соседей» и среды размножения.

Скажи НЕТ продуктам с ГМО, скажи ДА натуральным продуктам!!

Источник

Еще раз про ГМО

Художественное представление того, как генные инженеры редактируют геном.

Автор

Редакторы

Статья на конкурс «био/мол/текст»: Пожалуй, трудно придумать еще одну биологическую проблему, которую бы так активно обсуждали в СМИ, вагоне метро и очереди за батоном. ГМО. Эти три буквы, увы, пугают и вызывают недоверие. Хочется еще раз расставить все точки над «ё» и разобраться в том, зачем нужны ГМО, каковы плюсы современных генно-инженерных технологий и с какими трудностями и мерами предосторожности они связаны.

«Био/мол/текст»-2016

Эта работа опубликована в номинации «Свободная тема» конкурса «био/мол/текст»-2016.

Генеральным спонсором конкурса, согласно нашему краудфандингу, стал предприниматель Константин Синюшин, за что ему огромный человеческий респект!

Спонсором приза зрительских симпатий выступила фирма «Атлас».

Спонсор публикации этой статьи — Юрий Викторович Лошкарев.

Что такое ГМО?

Итак, сайт «Википедия» дает следующее определение ГМО: «ГМО (генетически модифицированный организм) — организм, генотип которого был искусственно изменен при помощи методов генной инженерии. Это определение может применяться для растений, животных и микроорганизмов. Генетические изменения, как правило, производятся в научных или хозяйственных целях. Генетическая модификация отличается целенаправленным изменением генотипа организма в отличие от случайного, характерного для естественного и искусственного мутационного процесса».

Стόит сказать пару слов о том, с чего началась история ГМО. 1973 год можно считать годом рождения генной инженерии. Тогда в лаборатории Стэнли Нормана Коэна научились «комбинировать и трансплантировать» гены: в клетки E. coli начали вводить рекомбинантные кольцевые ДНК (плазмиды) [1]. Эти эксперименты показали, что определенные гены, включенные в плазмиду, можно запросто доставить в другой организм, где они будут работать. Но использовать эту технологию в медицине и сельском хозяйстве стали далеко не сразу: первый рекомбинантный препарат появился в 1982 году, а первая сельскохозяйственная культура — в 1992. Почему же к этой технологии отнеслись с такой осторожностью?

Научный журналист Ася Казанцева пишет в своей книге «В интернете кто-то не прав»: «Слышали ли вы когда-нибудь, чтобы производители мобильных телефонов или газированных напитков проводили научные конференции, посвященные тому, что мобильные телефоны или газированные напитки могут быть опасны? А создатели ГМО с этого начали». Дело в том, что в 1975 году в Калифорнии прошла Асиломарская конференция, на которой ученые совместно с представителями общественности обсуждали возможные риски, связанные с рекомбинантными ДНК и их хозяевами. В итоге был принят свод правил, регламентирующих работу с генетическими конструкциями разного происхождения. В частности, генным инженерам предписывалось по максимуму использовать биологические барьеры, предотвращающие распространение рекомбинантных ДНК за пределами популяций их лабораторных хозяев, а заодно и соблюдать меры предосторожности, утвержденные для работы с патогенами. Эти предписания и вообще вынос дискуссии за пределы научной среды в определенной мере создали преграды на пути развития генной инженерии [2].

Рецепты от матушки-природы

На самом деле, мы не первые, кто придумал ГМО. Существуют и природные генные инженеры — например, Agrobacterium tumefaciens (ныне — Rhizobium radiobacter). Дело в том, что у этой бактерии есть своя кольцевая ДНК, Ti-плазмида (от tumor-inducing — онкогенная), особый участок которой — Т-ДНК (от transfer DNA — переносимая ДНК) — может встраиваться в геном растений, вызывая бурное деление клеток корня и формирование опухолей — корончатых галлов, выделяющих ценные для бактерии-паразита питательные вещества, опины. Помимо Т-ДНК, Ti-плазмида содержит гены, кодирующие белки, которые образуют канал между бактерией и растением для протаскивания в растительную клетку Т-ДНК. Сама же бактерия и ее огромная (>200 т.п.н.) Тi-плазмида внутрь клетки не проникают. Так растительная клетка, ничего не подозревая, включает в свой геном фрагмент чужеродной ДНК, а затем клетка делится и передает Т-ДНК по наследству своим потомкам.

Как известно, лень — двигатель прогресса. Зачем выдумывать велосипед, когда есть готовая природная генная конструкция. Биотехнологи берут плазмиду A. tumefaciens, вырезают из нее онкогены и вставляют нужные им (целевые) последовательности. Обманутая бактерия добросовестно встраивает модифицированную T-ДНК в растительную клетку и ждет, что та начнет делиться и производить опины. Но вместо этого растение производит то, что нужно человеку. Например, с помощью такого «коварного» подхода удалось получить устойчивую к засухе кукурузу MON87460. В эту кукурузу был введен ген cspB, отвечающий за производство белка, который стимулирует транскрипцию генов, необходимых для преодоления стрессов (засухи в частности), а главное — играет роль РНК-шаперона, облегчающего синтез белков путем «распутывания» мешающих вторичных структур РНК. Потребителю же должно быть приятно то, что по вкусу трансгенные кукурузные початки никак не отличаются от обычных [2]. История жестокого обмана бактерии отражена на рисунке 1.

Рисунок 1. Как ученые обманывают Agrobacterium tumefaciens. Описание дано в тексте статьи.

Главный недостаток так называемой агробактериальной трансформации — невозможность контролировать, в какое именно место растительной ДНК встроится новая конструкция. Но сейчас появилась новая технология, позволяющая контролировать этот процесс, — CRISPR/Cas9, — и на ней обязательно нужно остановиться.

CRISPR/Cas9. По образу и подобию хромосомному

Это одна из самых модных технологий, позволяющих редактировать геном «в режиме онлайн». Интересно то, что эту систему мы тоже позаимствовали у бактерий. Скажем несколько слов об истории ее открытия.

В 1987 году японские ученые обнаружили в геномах бактерий участки с регулярной структурой — короткие одинаковые последовательности чередовались с уникальными фрагментами, которые у разных бактерий даже одного вида не имели ничего общего. Такие участки назвали CRISPR (clustered regularly interspaced short palindromic repeats) [3]. Оказалось, что система CRISPR, как это ни удивительно, играет у бактерий роль приобретенного иммунитета. Если в бактерию проникает вирус (фаг), она вырезает фрагмент вирусной ДНК и встраивает его в собственный геном, а именно — в CRISPR-локус. Так формируются спейсер, а заодно — и очередной повтор, отделяющий новый спейсер от предыдущего. По спейсеру бактерия затем строит РНК-зонд (по-научному — РНК-гид), соединяющийся с Cas-белком и плавающий в клетке в поисках комплементарных нуклеиновых кислот (протоспейсеров). В том случае, если таковые найдены, то есть снова вторгся тот же фаг, начинает работать белок-ножницы Cas — эндонуклеаза, которая разрезает распознанные последовательности, а следовательно, блокирует размножение вируса [2]. Иными словами — если бактерия повторно встретится с вирусом, фрагмент которого встроен в ее геном, она будет устойчива к этой инфекции.

Наиболее просто из систем CRISPR/Cas устроены системы II типа, где эффекторным (уничтожающим мишень) белком служит Cas9 (рис. 2). Такой механизм характерен, например, для бактерии Streptococcus pyogenes. В бактериальном иммунном контроле обычно помимо Cas-эффекторов задействованы «патрульные» белки Cas1 и Cas2, которые в комплексе распознают нарушителя клеточных границ и интегрируют его фрагмент в самое начало (ближе к промотору) CRISPR-локуса — «на память». В системах II типа Cas9, видимо, участвует и в процессе приобретения спейсеров, помогая Cas1/Cas2 выбрать наиболее подходящие фрагменты [4].

Рисунок 2. Упрощенное представление функций компонентов системы CRISPR. Описание дано в тексте статьи.

сайт dailycal.org, рисунок адаптирован

Из вышесказанного становится ясно, почему иммунитет CRISPR адаптивный: он совершенствуется и учится противостоять новым типам инфекции. Это подчеркивается еще и снижением эффективности спейсеров по мере их удаления от промотора CRISPR-локуса: если многие поколения бактерий давно не сталкивались с тем или иным агентом, снижается «напряженность иммунитета» к нему. CRISPR — это интересный пример эволюции по Ламарку: события жизни организма непосредственно влияют на его ДНК, изменяя ее так, что организм становится более приспособленным [3].

Рассмотрим на конкретном примере, как бактерии борются с вирусами. Вот, например, бактерия Streptococcus thermophilus используется для получения молочнокислых продуктов, но, к сожалению, она страдает от различных вирусных инфекций. Не случайно именно на этом модельном организме провели ключевые эксперименты по уточнению функции CRISPR-систем. Если живую культуру S. thermophilus заражали бактериофагами, то большинство бактерий погибало, но очень небольшая часть выживала. Чем же выжившие отличались от изначальной культуры? Оказалось, что их геном стал длиннее на 0,01% за счет того, что в CRISPR-последовательность добавились 1–4 новых фрагмента (спейсера). При повторном заражении этой культуры теми же вирусами все клоны выживали. Как будто, переболев вирусной инфекцией, бактерия стала немного опытнее и записала себе в «медицинскую карту» что-то важное об этом вирусе, и такая инфекция ей теперь не страшна. Если же ученые специально вырезали из вирусного генома небольшие фрагменты и вставляли их в виде новых спейсеров, то клетка оказывалась невосприимчивой к исходному вирусу, даже если никогда раньше с ним не встречалась.

Эта серия простых и изящных экспериментов на S. thermophilus полностью подтвердила гипотезу об иммунной функции CRISPR-систем. Благодаря полярной манере включения новых спейсеров, CRISPR-кассеты можно буквально читать как историю взаимоотношений прокариот и их паразитов в определенном эволюционном промежутке. CRISPR — это не только иммунитет, но еще и память о недавних победах прокариотической клетки [5].

Какую же практическую пользу из этой системы смог извлечь человек? Как вообще она работает в клетках эукариот? Если просто запустить CRISPR/Cas9 в клетку, эта система разрежет обе цепи ДНК в месте, которое укажет специально сконструированный РНК-гид, но разрез залатают обычные клеточные репарационные машины — путем негомологичного соединения концов (non-homologous end joining, NHEJ) либо гомологичной рекомбинации — если есть матрица с флангами, комплементарными участкам ДНК с двух сторон от разрыва, произойдет «заштопывание по шаблону». Это означает, что в зависимости от целей человека можно устроить в нужном месте делецию — «выключить» проблемную область генома — или «подставить» матрицу с нужными свойствами, чтобы просто заместить, например, мутантный, патологический вариант гена нормальным.

MCR, «за» и «против»

Рисунок 3. История мораториев в биологии. В 1975 году был введен мораторий на исследования рекомбинантных ДНК, в 1997 — на клонирование человека, в 2012 — на эксперименты по изменению свойств (вирулентности) вируса «птичьего» гриппа.

И это еще не всё. Можно сделать так, чтобы клетка «починенную» хромосому воспринимала как образец для ремонта второй хромосомы. В 2015 году ученые из Калифорнийского университета для апробации метода в качестве «заплатки» использовали саму кассету CRISPR/Cas9, которая затем экспрессировалась X-хромосомой мух и модифицировала гомологичную хромосому. В итоге потомству передавались уже измененные хромосомы, и инсерция CRISPR/Cas9 из поколения в поколение «саморазмножалась», замещая нормальные аллели. Этот метод получил название «мутагенная цепная реакция» (mutagene chain reaction, MCR) [6].

В Nature Эдвард Ланфир, один из исследователей ZF-нуклеаз (белков-ножниц, содержащих ДНК-связывающий домен «цинковые пальцы»), и его коллеги призвали к мораторию на любые эксперименты, касающиеся редактирования генов эмбрионов человека или половых клеток: «Стоит ли испытывать судьбу, даже если будет заметен терапевтический эффект от модификации зародышевых клеток? Мы готовы вступить в открытую дискуссию на тему дальнейших исследований в этой области». К слову, в биологии уже написана целая история мораториев на различные исследования (рис. 3). Но вернемся к CRISPR. Некоторое время спустя группа ученых выступила с предложением избегать попыток модификации клеток зародышевой линии человека, но поддержала идею работы с клетками человека в том случае, если они не участвуют в развитии и поддержании беременности (например, соматических клеток) [8].

Теперь стόит затронуть перспективы использования этой технологии. MCR может позволить, например, создать комаров, неспособных переносить малярию и лихорадку Денге. Появится возможность быстро выводить линии мышей со множественными мутациями для лабораторных исследований и не тратить время на тщательный скрининг [6]. Помимо этого, есть работы по тестированию CRISPR/Cas9 на мышах с целью лечения миодистрофии Дюшенна [9]. Тем не менее существуют опасения, что мы просто не знаем о возможных побочных эффектах таких изменений половых и эмбриональных клеток, в связи с чем и был предложен мораторий.

Почему ГМО полезны?

Ограничимся некоторыми яркими прикладными примерами, имеющими отношение к экологии, питанию и материалам.

«Эко-свинка»

На первый взгляд может показаться, что между свиньями, фосфором и экологическими катастрофами нет ничего общего. Но это не так. Существует серьезная сельскохозяйственная проблема: свиньи не могут усваивать большую часть фосфора в комбикормах, так как он представлен в форме фитатов, солей фитиновой кислоты. Неусвоенный фосфор в составе свиного навоза в конце концов попадает в водоемы, в которых начинается бурное размножение водорослей — они-то с радостью едят фитаты. Из-за токсичных продуктов обмена водорослей погибают рыбы и другие водные организмы. В общем, катастрофа. Но генные инженеры предложили проект «Эко-свинка». К сожалению, он пока так и остался проектом, не вышедшим на рынок. Но идея очень красивая. Речь идет о генетически модифицированных свиньях, способных усваивать фитаты. Идея заключалась в том, чтобы встроить в геном свиней ген, который кодирует фермент, необходимый для расщепления фитатов (а взять его можно у той же E. coli) [10]. Будем надеяться, что когда-нибудь ученые облегчат свиньям жизнь 🙂

Стальная коза, трансгенный хлопок, суперсладость и кошерный сыр

А теперь рассмотрим примеры полезных ГМО, никак не связанные между собой: просто они красивые, и захотелось о них рассказать. В 2002 году в Science появилась статья о том, что генетически модифицированные клетки млекопитающих могут производить паутину. Канадская фирма Neхia вывела коз, в геном которых был встроен ген белка паутины. Оказалось, что молоко таких коз можно использовать для получения биостали, которая даже прочнее кевлара — материала, из которого делают современные бронежилеты [10].

Но генная инженерия помогает создавать не только новые материалы, но и успешно выращивать старые. Еще 1997 году в Китае приступили к выращиванию генно-модифицированного хлопчатника, снабженного гéном бактерии Bacillus thuringiensis. Белок Cry1Ac, кодируемый этим геном, токсичен только для гусениц некоторых бабочек и, по-видимому, безвреден для всех остальных животных, включая человека. Это привело к снижению численности популяции хлопковой совки — опасного вредителя многих сельскохозяйственных культур. В результате в выигрыше оказались не только производители хлопка, но и крестьяне, выращивающие сою, кукурузу, арахис и различные овощи [11].

Что касается сладкого, то существует такое растение, как Thaumatococcus daniellii, и у него есть ген, кодирующий белок тауматин, который в тысячи раз слаще сахара! Сейчас ведутся работы по созданию микроорганизмов и растений, производящих этот белок. Помимо сладости, тауматин увеличивает устойчивость растений к ряду инфекций [10].

Ну и напоследок — про кошерный сыр. Известно, что для приготовления обычного сыра ранее использовался фермент, выделяемый из сычуга — одного из отделов пищеварительного тракта жвачных животных. Но теперь биотехнологи встроили гены сычужных ферментов в геном бактерий, предоставив возможность получать кошерный сыр. Кажется, это редкий пример сотрудничества науки и религии [10].

Меры предосторожности

С одной стороны, приведенные выше примеры полезности ГМО — «песчинка как в морских волнах, как мала искра в вечном льде». Но с другой стороны, у любой технологии есть свои проблемы, связанные с вопросами этики и безопасности. Выше уже шла речь о моратории на использование CRISPR/Cas9 в отношении человеческих эмбрионов. В экспериментах на обезьянах показано, что из десяти отредактированных с помощью этой системы эмбрионов рождается, увы, не больше половины [8]. Что касается использования ГМО, то здесь больше всего опасаются реакций на продукт, которые не всегда возможно предусмотреть. Например, в 1992 году селекционная компания Pioneer разработала ГМ-сою, добавив в нее ген бразильского ореха и тем самым устранив в сое природный дефицит аминокислоты метионина. Такие бобы были предназначены в первую очередь для тех людей, для кого соя — основной продукт питания. Но вскоре оказалось, что у небольшого процента людей бразильский орех вызывает аллергию. Соответственно, и такая ГМ-соя тоже может вызывать аллергию [12].

Вышеперечисленные факты не умаляют достоинства генных технологий, а говорят о том, что любой метод требует грамотного и аккуратного использования. Поэтому хотелось бы закончить статью словами молекулярного генетика Джорджа Чёрча из Гарвардской медицинской школы в Бостоне, считающего, что de facto мораторий стόит налагать на все технологии, пока не доказана их безопасность: «Задача заключается в доказательстве того, что пользы в технологии больше, чем риска» [8].

Источник