پایان محدودیت‌های تکنیکی تراریخته با ظهور فناوری کریسپر

گیاهانی که با انتقال ژن به روش مهندسی ژنتیک تولید می‌شوند تراریخته نام دارند. از زمان تجاری‌سازی اولین محصول تراریخته در سال ۱۹۹۵ تا کنون اتفاق‌نظری پیرامون کشت و تجاری‌سازی این محصولات در جهان وجود ندارد. چنانچه کشوری مثل امریکا بیش از ۷۰ میلیون هکتار از اراضی خود را تحت کشت این محصولات برده است ولی برخی کشورها نیز به دلیل مخاطرات احتمالی متصور بر کشت این محصولات از کشت و تجاری‌سازی این محصولات در کشورهای خود ممانعت کرده‌اند.

گیاهان تراریخته جزء دستاوردهای نسل‌های ابتدایی فناوری مهندسی ژنتیک محسوب می‌شوند اما هم ‌اکنون با ورود نسل سوم فناوری مهندسی ژنتیک یعنی فناوری ویرایش ژنتیکی یا کریسپر به عرصه اصلاح ژنتیکی گیاهان، ادعا می‌شود گیاهان حاصل از این فناوری، برخی محدودیت‌‌های تکنیک تراریخته را نخواهند داشت.

فناوری کریسپر چیست؟

مجتبی پویان مهر، دانش‌آموخته بیوتکنولوژی و کارشناس توسعه اقتصادی و برنامه‌ریزی درباره فناوری کریسپر به مهر گفت: کریسپر (9CRISPR-Cas) اختصار یافته واژهClustered Regularly Interspaced Short Palindromic Repeats  است که معنای لفظی آن «تناوب‌های کوتاهِ پالیندرومِ فاصله‌دارِ منظمِ خوشه‌ای» است. درواقع کمپلکس کریسپر بخشی ازDNA  باکتری بوده که حاوی تناوب‌های کوتاهِ توالی‌های بنیادین است و نوعی سیستم ایمنی تطابق‌پذیر در باکتری‌هاست که آن‌ها را قادر به شناسایی و سپس تجزیه DNA تزریقی از طریق ویروس‌ها (به‌عنوان یکDNA بیگانه) می‌کند. بخشی از سیستم کریسپر، پروتئینی به نام 9Cas است که قابلیت جستجو، برش زدن و سرانجام استحالهDNA ویروس را به روشی خاص دارد.

وی ادامه داد: هم اکنون با کشف سیستم کریسپر دانشمندان به‌طور دقیقی قادر به خاموش کردن (Knock-out) و واردکردن (Knock-in) هر ژنی در هر نقطه‌ ای از ژنوم موجودات هستند. اما واردکردن ژن عمده کاربرد این تکنیک نیست و کریسپر بیشتر به خاطر امکان ویرایش ژنوم موجودات زنده و جایگزینی مناسب برای روش‌هایی مطرح است که امروزه به دلیل وارد کردن قطعات ژنی بیگانه در ژنوم جزء موارد بحث‌برانگیز شمرده می شوند.

وی بیان کرد: کریسپر را اغلب به‌عنوان «قیچی مولکولی» برای دست‌کاری قطعات ژنی می‌دانند. این ابزار امکان بریدن بخشی از DNA را فراهم می‌آورد. سپس یک یا دو اتفاق رخ می‌دهد: انتهاهای بریده‌شده دوباره به هم متصل می‌ شوند و ژن کد کننده صفت نامطلوب یا نقطه ضعف حذف می‌شود، یا یک عملیات تعمیری برای ژن کد کننده صفت نامطلوبی که به ارث می‌رسد اجرا می‌شود و ژن معیوب تبدیل به ژن سالم و دارای ویژگی مطلوب ما می‌شود.

مزیت‌های فناوری کریسپر نسبت به تراریخته کدام است؟

-قابلیت مانور دادن روی صفات کمی و پلی ژن (مثل مهندسی ژن‌های دخیل در عملکرد) که این عمل از عهده تکنیک تراریخته خارج است

-عدم نیاز به درج مواد ژنتیکی خارجی در سلول موجود زنده و ایمنی بیشتر

-تکنیکی نسبتا کم‌هزینه و سریعتر نسبت به روش‌های پیشین

-دارای دقت و درجه کنترل بیشتر بر نتایج حاصله در مقایسه با روش‌های پیشین

-عدم نیاز به جفت شدن با آنزیم‌های برشی دیگر، برخلاف روش‌های مشابه پیشین (این ابزار می‌تواند به‌راحتی با توالی RNA طراحی‌شده (یا gRNA ) جفت شده و DNA  هدف را در سلول پیدا کند).

تاکنون چه محصولاتی با فناوری کریسپر تولید شده‌اند؟

برنج یکی از پرکاربردترین غلات در جهان است که توسط کریسپر ویرایش شده است. برای مثال بیماری بلاست یکی از مخرب‌ترین بیماری‌های برنج در سطح جهان است که دانشمندان سعی می‌کنند به واسطه فناوری‌های مهندسی ژنتیک بر این بیماری فائق آیند. در همین راستا به‌تازگی یک لاین ویرایش شده برنج مقاوم به بلاست که در آن ژن‌های القا کننده مقاومت به این بیماری (922C-ERF و 92OsERF) توسط کریسپر مهندسی‌شده و درنتیجه موجب بهبود مقاومت به بیماری بلاست شده تولید شده است. همچنین دانشمندان یک نوع برنج مقاوم به علف‌کش را نیز توسط کریسپر تولید کرده‌اند.

از دیگر صفات کیفی که احتمال می رود در آینده ای نزدیک توسط دانشمندان با روش کریسپر در محصول برنج ایجاد شود، افزودن ویتامین A به این محصول پر مصرف است یعنی تولید برنجی که دارای ژن‌های لازم برای تولید ویتامین A در بخش خوراکی است؛ چیزی که به‌طور طبیعی در گیاهان برنج رخ نمی‌دهد. این دغدغه از سال ها پیش در بین بیوتکنولوژیست های گیاهی وجود داشته است. چراکه سالانه حدود نیم میلیون کودک در کشورهای درحال‌توسعه به دلیل کمبود ویتامین A نابینا می‌شوند. البته برنج غنی از ویتامین A با نام تجاری برنج طلایی یا Golden Rice (این نام به دلیل داشتن رنگ زرد آن در مقایسه با برنج سفید است) قبلا توسط تکنیک تراریخته تولید شده است؛ اما فعالان ضد محصولات تراریخته با تجاری‌‌سازی این محصول مبارزه کرده و مانع از تولید انبوه این برنج شده‌اند. با استفاده از کریسپر به‌احتمال قوی دانشمندان تنها با تغییر ژن‌هایی که به‌خودیِ‌خود درون برنج فعال هستند، بدون افزودن ژن خارجی به همین نتیجه خواهند رسید که این امر می‌تواند حساسیت‌ها و جنجال‌های جنبش‌های ضد محصولات تراریخته را نیز کاهش دهد.

تولید بذور هیبرید نیز یکی دیگر از موثرترین راه‌های افزایش عملکرد در برنج است. محققان اولین بار از روش Homology-Mediated End Joining ) HMEJ)  به کاربرد کریسپر در برنج رسیدند. برای تولید بذور هیبرید برنج لاین‌‌های عقیم حساس به دما و حساس به نور برای سرعت بخشیدن به خالص‌سازی و تولید هتروزیس ایجاد شده‌اند. طی سال‌های اخیر، نوکلئاز SSN یا Sequence-Specific Nucleases یکی از قوی‌ترین ابزارها برای ویرایش هدفمند ژن‌ها در گیاهان شناخته شده است و تکنیک کریسپر بهترین روش استفاده از این ابزار را در اختیار دانشمندان گذاشته است. اخیرا تیمی از دانشگاه  Purdueایالت متحده؛ با ویرایش هم‌زمان ۱۳ ژن دخیل در عملکرد گیاه برنج، موفق به افزایش عملکرد این محصول تا ۳۱ درصد شده‌اند که این دستاورد با تکنیک‌های قبلی مهندسی ژنتیک تقریبا غیرممکن بود.

برخلاف محصول برنج اما مهندسی ژنتیک و کریسپر در گندم دارای محدودیت‌هایی است. از جمله محدودیت‌های مهندسی ژنتیک گندم نسبت به برنج، توانایی پایین باززایی این گیاه است. به‌ طوریکه در گندم نمی‌توان گیاهان را از پروتوپلاست ویرایش ژنی شده باز زایی کرد. علاوه بر این، ژنوم گندم پیچیدگی‌‌های زیادی دارد و کشت بافت این گیاه فرایند زمان‌بری است که می‌تواند دانشمندان را در هزارتوی ویرایش ژنومی این محصول قرار دهد.

بااین‌حال نخستین گندم ویرایش شده توسط کریسپر در سال ۲۰۱۴ توسط دانشمندان «آکادمی علوم چین» معرفی شده است. موفقیت ویرایش ژنومی گندم در این گزارش حدود ۵ درصد عنوان شد. البته همین گروه تحقیقاتی موفق شدند گندم‌های غیر تراریخته‌‌ای (Non-GMO) را توسط کریسپر تولید کنند. این تحقیق منجر به تولید گیاهان ویرایش شده غیر تراریخته در نسل اول (T۰) شد و برای این کار دانشمندان باید گیاهان باززایی شده بسیار زیادی را ژنوتایپینگ می‌کردند تا موتانت‌‌های موردنظر را پیدا کنند.

مواضع آمریکا و کشورهای اروپایی نسبت به این فناوری چیست؟

هم اکنون در کشور آمریکا محصولات حاصل از کریسپر با عنوان «غیرتراریخته» یا «Non-GMO» مجوز کشت و مصرف گرفته و در بازار یافت می‌شوند. چراکه اساسا شیوه تولید این محصولات متفاوت از محصولات تراریخته است. محصولات حاصل از کریسپر مشمول قوانین تراریخته این کشور نیستند و این تولیدات را نظیر محصولات حاصل از اصلاح سنتی (کلاسیک) معرفی می‌کنند.

در مورد محصولات حاصل از کریسپر گرچه تا حال به اتفاق‌نظری بین کشورهای اروپایی وجود ندارد ولی شواهد نشان می‌دهد برخی کشورهای اروپایی این فناوری را پذیرفته‌اند و تا مرحله تجاری‌سازی هم پیش رفته‌اند. بنا به بررسی‌هایی که انجام شد، کمیسیون اروپا در پاسخ به‌مواجهه این اتحادیه با محصولات حاصل از کریسپر، اعلام کرده بود که موضع رسمی کل اتحادیه اروپا در مورد محصولات حاصل از ویرایش ژنی را در اواخر سال ۲۰۱۸ اعلام خواهد کرد. اخیرا هم بنا بر اخباری که در رسانه‌های وابسته به اتحادیه اروپا منعکس می‌شود ظاهرا حکم اتحادیه اروپا در مورد محصولات حاصل از کریسپر همان حکم مربوط به محصولات تراریخته خواهد بود.

اما برخی کشورهای اروپایی نظیر فرانسه، فنلاند و سوئد منتظر اعلام حکم اتحادیه اروپا نمانده‌اند و شواهد حاکی از آن است که این کشورها فناوری کریسپر در کشاورزی را پذیرفته‌اند و هم‌ اکنون تعدادی محصول غذایی ویرایش ژنی شده نظیر ذرت ODM در فرانسه، کاهوی کریسپری در فنلاند و برخی محصولات دیگر در سوئد تولید و تجاری‌‌سازی شده‌‌اند. در کشور آلمان نیز آژانس‌های نظارت بر مواد غذایی، بین محصولات GMO و ویرایش شده با 9CRISPR- Casتفاوت قائل شده‌اند. این نشانه‌ها حاکی از آن است که احتمالا به زودی محصولات تولید شده توسط کریسپر نسبت به هر نوع خوراکی یا داروی مهندسی ژنی شده­ دیگری در جهان فراوان‌تر شوند.

 

 

No tags for this post.