Ingerencja w DNA

Sześcioro naukowców opisało w swoim artykule mechanizm nazwany przez nich CRISPR/Cas9, pozwalający na modyfikowanie genomów (zestawów genów) dowolnych organizmów w łatwy, szybki i tani sposób.
Krzysztof Chyliński: „Na początku było to ciekawe pod względem biologicznej maszynerii, mechanizmu, który odkryliśmy. A że ten mechanizm był prosty, efektywny i tak dalej, szybko zdaliśmy sobie sprawę, że ma to duży potencjał, żeby zostać świetnym narzędziem, że to projekt ciekawy nie tylko pod względem biologicznym, ale i technologicznym. Dla mnie na początku to była po prostu fascynacja ciekawą, unikalną, elegancką maszynerią, która występuje w biologii. No a potem doszło kolejne »wow!«, że można by tego właściwie użyć do inżynierii genetycznej”.
Konsekwencje? „Obecnie pierwszy raz w dziejach posiedliśmy zdolność edycji DNA nie tylko każdego żyjącego człowieka, ale także przyszłych pokoleń, czyli w gruncie rzeczy kierowania ewolucją własnego gatunku”, pisze w książce Edycja genów. Władza nad ewolucją współodkrywczyni tego mechanizmu Jennifer Doudna z Uniwersytetu w Berkeley.
Rewolucyjność CRISPR polega na połączeniu wszechstronności, prostoty przygotowania, precyzji i taniości. Tam gdzie zmiana genu poprzednimi metodami kosztowała setki tysięcy dolarów i zajmowała biologom miesiące, teraz kosztuje setki dolarów i zajmuje jedynie dni. Można nawet kupić gotowe zestawy CRISPR do zmieniania genomu jednej z bakterii – takie zestawy domowe typu „Mały biolog” za 130 dolarów opisał „Scientific American”.
Jeżeli chodzi o wszechstronność nowego narzędzia, to jest w zasadzie doskonała: „Jeśli znasz sekwencję DNA jakiegoś organizmu, możesz wtedy to DNA pociąć na kawałki, usunąć kawałek albo dowolnie zmienić, tak jak to robisz z tekstem w edytorze tekstów” – pisze Max Cobb w artykule Nowy wspaniały świat zmian genetycznych, którego tytuł nieprzypadkowo nawiązuje do Nowego wspaniałego świata Aldousa Huxleya. Brzmi to jak science fiction, ale jest czystą science. Efekty tego odkrycia zobaczymy w najbliższych latach w gospodarstwach rolnych i w medycynie. Na pewno sprawi, że będzie więcej żywności.

Wyhodowano już nowe odmiany roślin, na przykład ziemniaki ze zwiększoną zawartością witamin A i D, ziemniaki niebrązowiejące po obraniu, pszenicę z większą zawartością błonnika6. Tylko firma Calyxt, wykorzystując wcześniejszą technologię zmian genetycznych TALEN, stworzyła dziewiętnaście takich roślin, a jej modyfikowana soja, z której olej jest dużo zdrowszy od uzyskiwanego ze zwykłej soi, jest już uprawiana7. Roślin modyfikowanych genetycznie będzie znacznie więcej – dziś wszyscy studenci odbywający praktykę w Calyxt stosują mechanizm CRISPR i jak mówi szef firmy Dan Voytas: „Nawet studenci przed zdobyciem licencjatu będą w stanie go używać”. Wielkie badania prowadzi firma Du Pont, która zmodyfikowała między innymi pomidory i ba¬wełnę; masowe uprawy mają się zacząć za kilka lat.
Dzięki modyfikacjom genetycznym roślin możemy się raczej nie obawiać głodu wynikającego z eksplozji demograficznej w Afryce ani zmniejszenia plonów z powodu globalnego ocieplenia. Genetycznie zmodyfikowany tytoń potrzebuje o jedną czwartą mniej wody niż normalny. Nie chodzi oczywiście o tytoń, ale o geny. Te odpowiadające za zużycie przez roślinę wody są identyczne albo podobne również w innych roślinach uprawnych, a tytoń powszechnie wykorzystuje się w badaniach, ponieważ jest łatwy w uprawie i do modyfikacji. Ryż C4, którego stworzenie finansowała fundacja Billa Gatesa, daje o 20 procent większe plony niż niezmodyfikowany, a dzięki lepszemu wykorzystaniu fotosyntezy potrzebuje do tego mniej wody. Firma Tropic Biosciences prowadzi prace nad bananami, które są odporne na niszczące uprawy grzyby, oraz nad kawą, która w naturalny sposób jest pozbawiona kofeiny. No i trzeba jeszcze wspomnieć o udanym zmienianiu genów koralowców, żeby mogły żyć w ocieplających się oceanach. A to dopiero początki badań.