Новый метод делает редактирование генов без трансгенов ещё более перспективным

Генетически модифицированные организмы (ГМО) десятилетиями остаются горячей темой для дискуссий. Хотя ГМО запрещены в некоторых странах и строго регулируются в большинстве, они имеют и преимущества, позволяя выращивать растения лучше, быстрее и устойчивее.

Профессор Йи Ли и его команда из Университета Коннектикута разработали усовершенствованный метод редактирования генома, который позволяет избежать недостатков традиционных подходов.

Проблема с традиционным редактированием

Современные технологии, такие как CRISPR, позволяют точно модифицировать собственные гены растения, не встраивая чужеродную ДНК. Однако для самого процесса редактирования учёным всё равно необходимо сначала ввести в клетки растения гены CRISPR и связанные с ними белки (например, Cas9). В результате, даже если изменения вносятся только в собственный геном растения, оно всё равно считается ГМО, поскольку содержит чужеродные гены и белки. Такие трансгенные растения могут быть запрещены или строго регулироваться, что является сдерживающим фактором для их разработки.

Решение: метод без трансгенов

В 2018 году команда Ли разработала новый метод создания растений с отредактированным геномом, но без трансгенов. Его принцип основан на Agrobacterium-опосредованной временной экспрессии генов CRISPR. Гены доставляются в клетку, редактирование происходит, но чужеродная ДНК не интегрируется в геном растения. Этот простой подход применим к большинству сельскохозяйственных культур и особенно полезен для многолетних растений.

Новое усовершенствование

В последней работе, опубликованной в Horticulture Research, метод был значительно усовершенствован на модели цитрусовых растений. Ключевым нововведением стало использование канамицина — химического вещества, которое помогает отбирать клетки, временно экспрессирующие гены CRISPR в течение всего 3–4 дней процесса редактирования.

Поскольку устойчивость к канамицину связана с экспрессией этих генов, кратковременная обработка предотвращала рост неинфицированных Agrobacterium клеток. В результате успешно отредактированные клетки могли эффективнее расти, не будучи вытесненными неотредактированными.

Результаты

Новый метод оказался в 17 раз эффективнее версии 2018 года в создании растений цитрусовых с отредактированным геномом.

«Наш новый, но простой метод гораздо эффективнее и теперь может быть применён к гораздо более широкому спектру видов растений, чем наш первоначальный подход», — говорит Йи Ли.

Это особенно важно для цитрусовой индустрии США, которая сталкивается с угрозой болезни хуанлунбин, уничтожившей около 70% деревьев во Флориде. Разработка отредактированных растений с естественным иммунитетом к патогену является одним из перспективных путей борьбы с заболеванием.