Como novas linhagens de trigo foram criadas com a ajuda da edição do genoma, quais qualidades ela adquiriu e como a nova tecnologia difere da criação de organismos geneticamente modificados, contada no Instituto de Pesquisa de Biotecnologia Agrícola da Rússia. Trigo 2.0

Cientistas do Centro Genômico do Instituto de Pesquisa de Biotecnologia Agrícola de Toda a Rússia (VNIISB), membros do consórcio Kurchatov Genomic Center, começaram a criar linhagens especiais de trigo, cujo genoma é modificado usando o editor CRISPR/Cas9.

“Pela primeira vez na Rússia, criamos uma área separada – um laboratório para fenotipagem digital de plantas editadas como parte do desenvolvimento do centro genômico”, diz Mikhail Divashuk, Candidato de Ciências Biológicas, chefe do centro genômico-VNIISB . - A coisa mais interessante que fazemos é provavelmente a criação e estudo de plantas editadas de pleno direito. E acima de tudo, estamos interessados ​​na principal cultura alimentar da Rússia - o trigo.

No centro de tudo isso está a tecnologia CRISPR/Cas9 usada para edição direcionada do genoma, mas a tecnologia russa é muito mais ampla do que apenas CRISPR/Cas9. Afinal, os alunos agora podem simplesmente reorganizar alguns pedaços de genomas em um tubo de ensaio nas aulas de laboratório.

Os cientistas estão usando propositalmente a tecnologia de edição para produzir linhas de trigo melhoradas. É necessário selecionar um gene importante, determinar quais mudanças pontuais queremos fazer nesse gene, criar um vetor, depois bombardear um minúsculo germe de trigo com partículas de ouro junto com os vetores desenvolvidos, cultivar células vegetais in vitro, regenerar, adaptar, todas as verificações e, finalmente, obter uma planta de pleno direito que já vive sozinha e se reproduz normalmente. Portanto, já pode ser usado para criar uma variedade.

O trigo pode ser melhorado de várias maneiras.

“Você pode melhorar propositalmente sua qualidade e estabilidade, ou pode, por exemplo, reduzir seu período de vegetação – e então amadurecerá mais rápido”, explica Mikhail Divashuk.

Na Rússia, as condições para o cultivo de plantas são diferentes em todos os lugares. O trigo da região de Moscou cresce nas condições da Região da Terra Não-Negra, em contraste com o Voronezh. O solo e o clima do Território de Krasnodar têm características próprias, enquanto a Sibéria tem as suas. Em algum lugar é necessário que o trigo amadureça mais rápido, para “bombear” o grão com nutrientes antes do calor ou da seca, explica o cientista.

Devido à capacidade de editar genes de maneira direcionada, agora as variedades de trigo podem ser "personalizadas" de acordo com as condições ambientais muito mais rapidamente do que com os métodos clássicos de reprodução.

“Nosso instituto, em colaboração com colegas de outros dois institutos russos (IBCh e ICG), recebeu trigo geneticamente modificado pela primeira vez na Rússia”, diz o acadêmico Gennady Karlov, diretor do Instituto de Pesquisa de Biotecnologia Agrícola de toda a Rússia. “E pela primeira vez no mundo, editamos vários genes. Um desses genes (VRN1) está associado ao modo de vida do trigo - afinal, existem formas de primavera e inverno. Como resultado do trabalho de edição, vemos datas de cabeçalho anteriores. Isso pode ser usado para regiões secas onde são necessárias variedades de trigo com uma estação de crescimento mais curta.”

Digerir fertilizante

Outra área importante na edição de variedades é a digestibilidade dos fertilizantes pelas plantas. Afinal, uma parte significativa do preço que está incluído na colheita de grãos é a quantidade de fertilizante aplicada, explicam os especialistas.

A intervenção no genoma permite alterar a composição qualitativa dos produtos que podem ser obtidos a partir do trigo - farinha, macarrão, cereais. Você pode combinar genes editados de forma a obter, por exemplo, amido resistente, que é muito mal decomposto no corpo. Assim, você pode obter um produto dietético com menos calorias. Combinação diferente de genes, o pão envelhece mais lentamente.

“Agora é principalmente o trigo que é cultivado, o que é universal. É adequado para ambos, mas não é o ideal. diz Karlov. “Estamos recebendo formas de trigo, que no futuro, esperamos, se tornem variedades com as características desejadas pelo consumidor. Eles podem ser usados ​​para fins específicos. Digamos que um é para a produção de macarrão, o outro é para a produção de pão, o terceiro é para biocombustíveis. Em princípio, certos amidos também são usados ​​em farmacologia”, observou o acadêmico.

area cinza

No entanto, os cientistas admitem que, embora a semeadura do trigo editado nos campos ainda esteja longe, isso é seriamente prejudicado pela imperfeição da legislação russa, e enquanto a edição do genoma das culturas permanece "na zona cinzenta".

“Acho que vamos esperar até que nossas variedades possam ser registradas”, diz o acadêmico Gennady Karlov. - Criar uma variedade é um processo muito longo, leva cerca de 10 a 20 anos. Mas esperamos passar por esse caminho mais rápido.”Na Rússia, em 2016, foi aprovada uma lei que proíbe o cultivo e a criação de plantas e animais geneticamente modificados na Rússia, com exceção de trabalhos científicos.

No entanto, as plantas que passaram por edição genética usando a tecnologia CRISPR / Cas9 não são consideradas OGMs “clássicos” por várias escolas científicas. Afinal, “seus” genes do corpo são editados e, após a edição, nenhuma informação genética alienígena permanece dentro do genoma, são mudanças muito mais previsíveis e controladas.

Os cientistas conectam suas esperanças com a adoção de emendas à lei sobre os OGMs.

“Está planejado que plantas geneticamente modificadas e geneticamente editadas sejam separadas”, diz Gennady Karlov. - Para os geneticamente modificados, muito provavelmente, a proibição permanecerá, embora ainda haja uma tendência no mundo de permitir essas plantas. Mas, de nossa parte, realmente esperamos que os editados geneticamente ainda sejam permitidos.”

Os cientistas já receberam duas patentes para novas tecnologias de edição. Mais dois pedidos de patentes estão pendentes para as próprias linhas editadas por genes.

“Não é racional ter medo de organismos geneticamente modificados, eles não são piores do que novas variedades de reprodução e, de certa forma, ainda melhores em termos de segurança, se estivermos tentando levar em consideração alguns riscos desconhecidos”, diz Alexander Panchin, Ph.D. pesquisador sênior do Instituto Kharkevich para Problemas de Transmissão de Informação da Academia Russa de Ciências e membro da Comissão de Combate à Pseudociência da Academia Russa de Ciências. - Portanto, a atitude em relação a eles do ponto de vista da lei deve ser a mesma que a atitude em relação às variedades comuns de criação. Parece-me que se tais leis fossem adotadas, daria um grande impulso à engenharia genética doméstica. Temos muitos especialistas que possuem todas as qualificações e habilidades necessárias para fazer isso, criar. A única coisa que os impede é a compreensão de que não vale a pena fazer isso na Rússia, e há uma fuga de cérebros, uma fuga de pessoal competente, há um sentimento de desesperança quando os cientistas não podem fazer o que gostariam de fazer, beneficiando a humanidade”.

Tais tecnologias devem certamente ser desenvolvidas pelo menos em caso de qualquer circunstância de força maior. Basta lembrar a esse respeito a história do COVID-19, dizem os cientistas. Quando surgiu, a Rússia foi a primeira a criar uma vacina. Isso aconteceu porque no NICEM eles. N.F. Os Gamalei estudam e desenvolvem tecnologias de vacinas baseadas em adenovírus há muitos anos. E na agricultura, ninguém está imune ao surgimento de uma nova doença nociva que romperá qualquer proteção das variedades atuais. E a ferramenta de edição será a melhor para resolver este problema junto com criadores e patologistas de plantas.

Assim, o trabalho está a todo vapor no VNIISB. No momento, um trigo editado foi criado no âmbito do centro genômico. Isso foi feito em estreita colaboração com uma equipe liderada por Sergey Dolgov do Instituto de Química Bioorgânica RAS e Elena Salina do ICG SB RAS.

Na Rússia, esta é a primeira experiência bem sucedida na obtenção de trigo editado.

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