Использование технологии редактирования генов для создания устойчивых к вирусам растений маниоки может иметь серьезные негативные последствия, согласно новому исследованию, проведенному биологами растений из Университета Альберты, Льежского университета в Бельгии и Швейцарского федерального института. технологии. Их результаты показывают, что попытки генетически спроектировать растения для борьбы с вирусами фактически привели к размножению мутировавших вирусов в контролируемых лабораторных условиях.
«Мы пришли к выводу, что, поскольку эта технология одновременно создает давление отбора на вирусы, чтобы они развивались быстрее, а также предоставляет вирусам средства для эволюции, в результате появился вирусный мутант, устойчивый к нашим вмешательствам», - пояснил Деванг Мехта, научный сотрудник отдела биологических наук. CRISPR-Cas9 встречается в природе, где бактерии используют его для защиты от вирусов, однако исследователи обнаружили, что эта технология приводит к очень разным результатам на растениях, и исследователи подчеркивают важность скрининга таких непредвиденных результатов в будущем.
Растение маниоки, объект исследования, представляет собой крахмалистый корнеплод, который употребляют в пищу во всех тропиках. Маниока является основной культурой, выращиваемой в Южной Америке, Африке и Азии, из которой 1 миллиард человек ежедневно получает большую часть своих калорий. Каждый год посевы маниоки поражаются мозаичной болезнью маниоки, которая вызывает 20-процентную потерю урожая. Это мозаичная болезнь, которую Мехта и его коллеги пытались разработать.
Неудачные результаты
Исследователи использовали новую технологию редактирования генов под названием CRISPR-Cas9, чтобы попытаться создать растения маниоки, которые могли бы разрезать ДНК вируса мозаики и сделать растения устойчивыми к его повреждающему действию. К сожалению, их результаты не увенчались успехом. Чтобы понять, что произошло, команда секвенировала сотни вирусных геномов, обнаруженных в каждом растении.
«Мы обнаружили, что давление, которое CRISPR-Cas9 оказывает на вирус, вероятно, побуждает его развиваться таким образом, чтобы повысить устойчивость к вмешательству», - сказал Мехта. Мехта спешит добавить, что CRISPR-Cas9 имеет много других применений в пищевой и сельскохозяйственной промышленности, которые не представляют таких же рисков.
Исследовательская группа стремится поделиться своими результатами с другими учеными, которые используют технологию CRISPR-Cas9 для создания устойчивых к вирусам растений, и призвать эти группы протестировать свои растения для обнаружения подобных вирусных мутаций.
«Нам необходимо провести дополнительные исследования этих типов приложений технологии CRISPR-Cas9, прежде чем мы приступим к полевым испытаниям», - сказал Мехта. Мехта, научный сотрудник профессора Глена Урига, начал это исследование во время учебы в аспирантуре Швейцарского федерального технологического института (ETH) в Цюрихе.