337

«Можно за год получить результат, на который раньше уходило десятилетие»

Технологии геномного редактирования стремительно входят в нашу жизнь, правда, пока в основном как инструмент научно-исследовательской работы. Осваивают их и отечественные селекционеры. Для чего им нужны подобные технологии и каких результатов удалось достичь, рассказывают врио директора ФИЦ «Всероссийский институт генетических ресурсов растений имени Н.И. Вавилова», профессор РАН Елена Хлёсткина и сотрудник лаборатории генной инженерии ФИЦ «Институт цитологии и генетики СО РАН», к.б.н. Софья Герасимова.

– Елена Константиновна, давайте начнем с того, чем геномное редактирование отличается от создания ГМО и какие возможности для селекции оно открывает в целом?

«Можно за год получить результат, на который раньше уходило десятилетие» Селекция, Редактирование генома, Академгородок, Копипаста, Длиннопост

Е. Хлёсткина: – Строго говоря, ГМО – это чисто юридический термин, применяемый для регуляции некоторых аспектов хозяйственной деятельности, и сравнивать его с какими-либо биологическими понятиями не корректно. А геномное редактирование – это комплекс методов по направленной модификации структуры ДНК в клетке. Определение ГМО зависит от страны и ее законов, а суть геномного редактирования абсолютно одинакова во всем мире. Будет закон о ГМО как-то регулировать данный аспект деятельности или нет, зависит от тех людей, которые несут ответственность за юридические решения. Что касается возможностей, особенностью геномного редактирования являются, во-первых, высокая точность и эффективность модификаций, и во-вторых, невозможность отличить эти модификации от естественных мутаций.

Поэтому, даже если данный комплекс методов применительно к растениям будет законодательно ограничен, не будет возможности реально проконтролировать полностью исполнение данного закона.

Наиболее вероятно, это приведет лишь к жестокому контролю над применением метода в подконтрольных государству организациях и ограничению разработок легальными разработчиками. И одновременно наш рынок займут импортные генномодифицированные продукты и семенной материал, потому что заграничные производители находятся вне рамок нашей законодательной регуляции. И самым вероятным результатом ограничения работ по редактированию геномов растений в России станет серьезное конкурентное преимущество у зарубежных поставщиков.

– Получается, если говорить не о мировой селекции в целом, методы редактирования генома сегодня очень востребованы?

Е.Х.: – Дело в том, что геномное редактирование позволяет очень быстро, в пределах одного года, исправлять некоторые характеристики сорта. На эту «шлифовку» генотипа при классических подходах ушли бы годы. Соответственно, геномное редактирование открывает перспективы для быстрого достижения желаемого результата не только по урожайности сорта или другим его характеристикам, важным на рынке, но и дает гибкость и возможность адаптировать сорта к изменяющимся условиям среды, в том числе к смене рас патогенов.

– Какие наиболее актуальные задачи, стоящие перед нашим сельским хозяйством, в частности, в Сибири, можно решать с помощью технологий геномного редактирования?

Е.Х.: – В данный момент технологии геномного редактирования находятся на этапе стремительного развития. Ряд задач, которые до прошлого года даже не рассматривались, в этом году уже становятся совершенно доступными для решения с помощью данных технологий. Очень показательным примером является так называемая «доместикация de novo». Суть концепции в ускоренной доместикации дикого родственника сельскохозяйственной культуры. Дикие родственники культурных растений активно вовлекаются в селекцию, потому что обладают устойчивостью ко многим неблагоприятным факторам и служат донорами «генов устойчивости». Однако простое скрещивание с «дикарем» ведет к получению не элитных сортов, а «полукультурок», которые подчас вообще не сохраняют признаков сорта и теряют многие полезные для человека свойства. Современные знания о геномах диких и домашних растений выявили так называемые «гены доместикации», мутации в которых превращают дикую форму в пригодную для возделывания. Идея «доместикации de novo» состоит в направленном внесении нужных мутаций в «гены доместикации» дикого родича растения и превращения дикаря в культурную форму. Ускоренная доместикация стала одной из главных новостей науки осени 2018 года. У нас перспектива использования «доместикации de novo» была предсказана еще в 2016 году. Сейчас эта идея реализуется полным ходом: 1 октября 2018 года в один день в журналах группы Nature вышли три статьи. Результаты этих работ потрясают воображение тех, кто привык считать процесс одомашнивания растений многовековым: за одно поколение дикий родственник томата превратился в культурный помидор, то же самое было сделано на физалисе.

Если можно за одно поколение «одомашнить» дикую форму, то безусловно, намного менее радикальные, но в то же время весьма ценные модификации можно вносить в уже существующие сорта. В частности, повышать продуктивность, ускорять созревание плодов/семян, увеличивать их срок хранения и повышать их насыщенность ценными микроэлементами, а также снижать аллергенность или улучшать вкус.

Для реализации этих подходов одним из ключевых факторов является наличие информации о генах, контролирующих данные признаки. Над выявлением этих так называемых генов-мишеней усердно трудятся генетики. Особенное внимание они уделяют поиску генов иммунитета растений с тем, чтобы, используя сведения о них, повысить устойчивость возделываемых растений к патогенам и вредителям.

– Софья Викторовна, какими возможностями для развития этого направления располагает ИЦиГ и насколько эти компетенции уникальны в масштабах страны и Сибири?

«Можно за год получить результат, на который раньше уходило десятилетие» Селекция, Редактирование генома, Академгородок, Копипаста, Длиннопост

С.В. Герасимова: – Мы являемся одними из пионеров в развитии этого направления в России как в идейном, так и в технологическом плане. Достигнут первый в стране успешный результат по редактированию сельскохозяйственной культуры, а именно такого сложного с биотехнологической стороны объекта, как ячмень. В ИЦиГ СО РАН сейчас растут потомки первых отредактированных растений ячменя, в которых изменена морфология колоса для более легкого его обмолота и отделения несъедобных жестких пленок от зерна. В научных терминах «пленчатый» ячмень стал «голозерным». Для этого было достаточно одной точечной целенаправленной мутации, которая была внесена нами в геном ячменя при помощи технологии геномного редактирования CRISPR/Cas. На получение первых отредактированных растений с момента начала работ ушел год. Второе поколение мутантных растений не несет никаких чужеродных генов, эти растения не являются трансгенными. Мы лишь воспроизвели событие, встречающееся у злаков в природе: голозерность как признак, возникла в процессе культивирования и является классическим «геном доместикации» у многих злаков. Но хотя мутирование генов – естественный процесс, вероятность получить таким способом нужную мутацию в нужном гене крайне низка. Технологии геномного редактирования позволяют поднять эту вероятность на порядки и нацелиться на нужные гены, не затрагивая другие. Кроме ячменя, мы выбрали для своих исследований еще один очень сложный в биотехнологическом отношении объект – дикие виды картофеля – для реализации впервые возникшей здесь два года назад идеи доместикации de novo. Мы не обладаем таким богатым техническим арсеналом, который бы позволил нам конкурировать с ведущими мировыми лабораториями, реализовавшими идею доместикации de novo (на других объектах) раньше, чем мы. Наша цель – сделать клубни диких видов картофеля съедобными и далее использовать полученные формы в селекционном процессе с тем, чтобы передать культурным сортам картофеля полезные гены иммунитета, не испортив при этом качество клубней.

– В чем заключается суть проекта РНФ, который Вы с коллегами реализуете, и какие результаты уже получены?

«Можно за год получить результат, на который раньше уходило десятилетие» Селекция, Редактирование генома, Академгородок, Копипаста, Длиннопост

С.Г.: – Проект называется «Поиск целевых генов и оптимизация подходов по модификации геномов для получения новых форм злаков с заранее заданными свойствами». В части задачи, связанной с геномным редактированием, суть заключается в постановке этого метода на ячмене с переходом от модельного сорта ячменя к элитным сибирским сортам. Мы запланировали модифицировать два признака: из пленчатого ячменя сделать голозерный и из двурядного – шестирядный. Каждый признак контролируется одним геном, мутация в котором должна привести к желаемому изменению фенотипа. Нам удалось за одно поколение получить голозерные растения модельного сорта из пленчатых, а наши коллеги в Германии опередили нас и сделали шестирядный ячмень из двурядного. Параллельно мы делали работу по подбору элитных сибирских сортов для проведения аналогичных модификаций. Дело в том, что метод подразумевает этап регенерации целого растения из родной клетки, но не каждый сорт имеет такую способность. В результате, мы выделили три самых перспективных сорта, и на клетках одного из них уже показали возможность модификации целевых генов, контролирующих голозерность и шестирядность, методом геномного редактирования.

Демонстрация такой возможности и была одной из целей проекта. Сама по себе постановка технологии – лишь полпути к ее широкому практическому применению. Важна информация о будущих генах-мишенях для дальнейшей селекции. На это направлена другая цель проекта – выявление хозяйственно-ценных геномных локусов в сибирских сортах ячменя.

К настоящему моменту выявлен целый ряд локусов, связанных с иммунитетом ячменя и его продуктивностью. Эта информация при определенном развитии исследования будет использована для будущего ускоренного создания сортов ячменя с заданными свойствами, в том числе (но не только) с применением технологий геномного редактирования.

– Как показывает Ваш опыт, насколько сложно на практике заниматься редактированием генома злаков, какие есть "подводные камни" и трудности в этой работе?

С.Г.: – Мы располагаем достаточным багажом знаний и навыков для выполнения подобных работ, однако, нам пока не хватает технической оснащенности, чтобы проводить такие работы полностью самостоятельно. На определенном этапе работы нам пришлось воспользоваться инфраструктурой наших коллег в Германии (IPK, Гатерслебен). Проблема в том, что растения, которые используются для модификации генома, должны быть выращены одновременно при очень высоком уровне освещения, низких температурах и полном отсутствии патогенов. Такие условия невозможно достичь ни в поле, ни в теплице. Создать такие условия можно только в специализированной изолированной камере с высоким уровнем контроля условий и с высоким уровнем стерильности. Это технически очень сложный и очень дорогой прибор. Если такие приборы будут установлены у нас, мы сможем проводить весь цикл работ по геномному редактированию злаков, и соответственно, масштабному получению сортов с заданными свойствами.

– Как проекты будут развиваться дальше и когда можно ожидать первые отечественные сорта, созданные с применением геномного редактирования? От каких факторов и инстанций зависит скорость этого процесса?

Е.Х.: – Дальше планируется завершение работ по анализу модифицированных растений ячменя и получению на их основе стабильных линий, сохраняющих свои свойства в поколениях. Нам сейчас необходимо убедиться, что внесенные изменения не ухудшили хозяйственных качеств сорта. Для этого нам нужно размножить наши растения, получить их в достаточном числе, чтобы провести достоверное сравнение с исходным материалом. Говорить об ожиданиях какого-то практического характера пока рано, поскольку не до конца урегулировано применение данных методов для целей сельскохозяйственного производства.

С.Г.: – Кроме того, объем финансирования не позволяет установить необходимую инфраструктуру и обрести независимость в ведении работ такого уровня. Будучи первыми, кто начал разрабатывать идею доместикации de novo, мы не получили своевременного финансирования, потеряли год, что очень много при современных темпах развития методов. И сейчас вышли статьи зарубежных коллег в Nature, с которыми мы не имели возможности конкурировать. Работы мы, все же ведем, но приоритет в этом направлении уже потеряли. Получается, скорость и эффективность нашей работы зависит от того, являются ли подобные исследования приоритетом для структур, распределяющих ресурсы для научных организаций и групп.

Источник

Найдены возможные дубликаты

+44

вся эта эпопея с ГМО напоминает мультик про левшу. После того как он в Англии побывал и пытался донести, что англичане ружья кирпичом не чистят. А нашим чинушам похеру. Не православно это  или типо того.
Щас отстанем и опять в жопе будем если не развивать эту отрасль

раскрыть ветку 2
+30

На самом деле, все еще хуже. У нас запрещена разработка своих ГМО, но не запрещен ввоз чужих.

раскрыть ветку 1
+3

Разработка-то вроде не запрещена, запрещено выращивание и разведение.

+12
На тему финансирования и скорости - а что вы хотели, если наука у нас не является приоритетом... Лет 5 назад слушал то же самое про теоретическую физику, вот был пост недавно про НАСА и наших там... Как говорилось, никому не нужны интегралы. Нужно добыть -продать, добыть-продать. Работа на перспективу требует денег сейчас, а вернуться они не сразу, а лет через 15, да и не факт. Короче печально все это.
+8

Когда уже появятся помидоры и картошка, которые можно выращивать в снегу?

раскрыть ветку 13
+19

Ну нахер мне такие сорта, еще и зимой на огороде въебывать.

+3

Помидоры + картошка, это должно быть одно растение.

раскрыть ветку 9
+2
+ табак, чтобы и листья в дело пошли.
+ чтобы в стебле волокна были прочнее кевлара.
И чтобы морской водой поливать можно было.
раскрыть ветку 6
0
раскрыть ветку 1
+1

Да это было бы офигенно! Столько помидоров померзло в этом году! :(

0

и курить

+35
Иллюстрация к комментарию
раскрыть ветку 2
+7

классика

раскрыть ветку 1
+3

Можно в любой пост про ГМО постить и собирать плюсы. Но соглашусь эта классика, чуть не заржал когда теги увидел пошел искать картинку

+8

Гинодкрады проклятыяяяя!!!! Сталина на вас нет!!! ГМО ваш и нахуй нам не нужон!! Ждемс)

раскрыть ветку 1
+4

Нажрутся своих помидор с генами червей и деградируют.

+3

Вообще, отличная тема. Если вспоминать то, что у нас выращивается один вид кукурузы, тыквы, кабачков и картофеля, а на родине их десятки видов, если вспоминать сколько в СССР было интересных селекционных вариантов ржи и пшеницы, что сейчас загублено в связи с развалом, и если вспомнить, что у нас единственная альтернатива дорогущей зелени на севере в магазинах - это гораздо более эффективная гидропоника чем сейчас - то новость и интервью совершенно прекрасные.

+2

Пусть скрестят персик и дыню... Уже кучу времени жду этот фрукт

раскрыть ветку 2
+10

подозреваю, что только из-за названия - Пердыня?

раскрыть ветку 1
+4

Пердыня — это фасоль и горох! (ц) Комеди клуб

+2

Где будут применять результаты их работы, если у нас запретили выращивать ГМО?

раскрыть ветку 32
+9

"редатированный" ячмень не обязательно ГМО, если он не трансгенный

раскрыть ветку 15
+2
В статье как-то это уклончиво описано, но в чём юридически разница?

Просто разница в том, какую печать поставят по сути?

Типа это не ген скорпиона, а ген хххх поменяли на хухх(условно одно и то же)?

раскрыть ветку 5
+1

ГМО - генно-модифицированный объект. Модифицированный. То есть отредактированный. И это необязательно с помощью чужеродных генов. Раз геном не является идентичным природному, он уже модифицированный.

Другое дело, что сам закон абсолютно плохо продуман и проработан

раскрыть ветку 8
+2

Там же весь первый вопрос этому посвящен. В РФ ГМО законодательно считается только те организмы, в который встраивают ген, который не мог оказаться там естественным путём, грубо говоря. Что-то типа ускоренной селекции можно проводить сколько влезет, т.к. результат ГМО юридически не считается.
Кстати, огромное спасибо ТС, т.к. именно его посты меня побудили открыть и почитать сами законы, потому что после их принятий было столько воя. На деле всё оказалось не так плохо, даже какая-то осмысленность есть.

Иллюстрация к комментарию
раскрыть ветку 14
+7

НУ я как раз про то, что в первом вопросе об этом говорится как-то абстрактно типа "это чисто юридический термин", того, что вы уточнили, там нет.

Хотя и это как-то вилами по воде писано. Как юридически определить, какой "ген, не мог оказаться там естественным путём"? Горизонтальный перенос генов вроде как известен, всякие плазмиды взяты из природы, на любую комбинацию есть ненулевая вероятность того, что она могла оказаться там естественным путём.

раскрыть ветку 5
0

Ну да, а горизонтальный перенос генов который происходит с момента появления простейших это "естественный" процесс или нет. Тут вопрос в том, составители этого закона реально тупые, или им это выгодно.

раскрыть ветку 7
0

Обзовут по другому и все дела.

0

Отбирание территории у Тимирязевки теперь выглядит не рейдерским захватом, а противостоянием бездуховности ГМО

0

День триффидов приближается)))

раскрыть ветку 1
0

не боись, скорее они в англии появятся, ну или в канаде, где лютуют с гмо, у нас нет никакой генной инженерии, если не считать старые советские разработки с увеличением мутируемости клеток, но это просто слепой искусственный отбор

0

А с животными не было опытов?

Женщина в начале поста смущает, будто дальше пойдет о редактировании людей.

раскрыть ветку 10
+6

В России или мире? Так-то козы-пауки и светящиеся грызуны и собаки давно существуют

раскрыть ветку 8
+10

Меня больше впечатлили козы, которые без внешних спецэффектов дают молоко, содержащие специальные белки - основу для производства человеческого инсулина) Подобное использование коз и коров как источника ценных для фармакологии компонентов - перспективное направление для генной инженерии. И заодно - поможет снизить напрасные страхи в обществе. Чего не скажешь о козе-пауке)

раскрыть ветку 6
+2
Псевдособаки, плоти, снорки, кровососы, бюреры, химеры, контролёры, опять же
0

Первое фото - Хлёсткина, второе - Герасимова)

0
+
-1

Когда я слышу словосочетание "НИИ Цитологии и генетики" почему-то сразу вспоминаю этого парня

Иллюстрация к комментарию
-2

это что, реально представляется как прорыв в биологии? да даже из советских учебников помню варианты с облучением или воздействием ингибиторов на центриоли и последующей селекцией

раскрыть ветку 7
+1

облучение - интенсификация случайных мутаций. Здесь же речь идет о целенаправленном изменении заранее известных областей генов, что значительно сужает и коридор случайных посторонних мутаций, и время.

раскрыть ветку 6
-1

каким образом? в статье общие слова, ни грамма конкретики. декодируют каждый вид и под них векторы-вирусы используют? такого даже в крупнейших корпорациях нет, очередные "мультики"

раскрыть ветку 5
-2

Первая фотка. Так на мою бывшую похожа, набрала пару лишних кило.

Что я чуть не вскрикнул на пол офиса.

-ДАНУ НАХУЙ!?

раскрыть ветку 1
0

и немного на мою маму, только моложе и толще.

-14

Скандально известное Нии, где проводят опыты, чтобы просто позырить

раскрыть ветку 1
0

Квн никто не смотрел чтоли?

-21

Меня больше всего пугает скорость изменений. .Да, за год можно получить новый ячмень.Но вот как долго его надо проверять , что бы понять,не являются ли эти изменения опасными для людей и животных?

раскрыть ветку 7
+18

А сколько надо проверять новое поколение ячменя, чтобы понять, что оно по сравнению с предыдущим не получило опасных для людей и животных комбинаций генов?

+6

Не забываем, что и старый ячмень не проверен окончательно. 100%, людей евших его, умерли, либо умрут в среднесрочной перспективе.

-7

Уверен, что минусы ставят люди.мало знакомые с сельским хозяйством. Введение искусственного осеменения коров привело к тому.что сперма от одного быка использовалась на десятках тысяч коров.В результате,в ряде случаем передавались болезни,связанные с изменением в генетике.

раскрыть ветку 4
+7

А я уверен, что вы не разбираетесь в том, что такое генная инженерия. Искусственное осеменение никак к ней не относится.

раскрыть ветку 3
ещё комментарии
-61

пусть она сама кушает ГМО продукты

раскрыть ветку 13
+18

Мдааа... Не пробовали головой думать, а не просто жрать все что в неё запихивают, становясь очередной жертвой СМИ?

раскрыть ветку 1
+18

Просто он вместо обычной школы закончил церковно-приходскую.

+30

Кушаете их вы. Например, если употребляете сыр - сегодня практически все твердые сыры делают с помощью закваски-ГМО. Хочу напомнить, что наше законодательство не запрещает ввозить импортные ГМО-продукты, оно только не дает возможности делать их самим. Видимо, по логике депутатов, любой иностранный продукт безопасен в силу своего статуса)

раскрыть ветку 6
+8

Это можно объяснить только попыткой уничтожить собственное производство.

раскрыть ветку 5
+24

Искал этот комент. Поздравляю, чтобы в посте про науку показать свою дремучесть, надо быть или очень отважным, или очень-очень глупым

раскрыть ветку 2
+13
надо быть или очень отважным, или очень-очень глупым

так посмотри на аватарку его и все вопросы отпадут

Иллюстрация к комментарию
раскрыть ветку 1
+2

Абсолютно любое существо по отношению к другим является ГМО. Даже сын по отношению к матери/отцу ГМО. И даже верблюд в сравнении с бактерией. Можно даже сказать, что верблюд — это генно-модифицированная бактерия. Только очень-очень сильно модифицированная эволюцией.

ещё комментарии
Похожие посты
Похожие посты закончились. Возможно, вас заинтересуют другие посты по тегам: