ОСТАННІЙ ПОДКАСТ
Підписуйся на найнауковішу розсилку!
І отримуй щотижневі новини науки і технологій

    Ми під'їдаємо крихти cookies за вами. Навіщо це нам?

    Читати

    Пардон за відволікалочку. Допоможи Куншт бути незалежним!

    Пардон за відволікалочку. Допоможи Куншт бути незалежним!

    Повідомлення успішно надіслано

    Для пошуку
    введіть назву запису
    Біологія — 30.11.19
    ТЕКСТ: Джeннiфep Дудна, Ceмюeль Cтepнбepґ
    Ілюстрації: Каталіна Маєвська
    Ми любимо тексти без помилок. Якщо ви все ж таки щось знайшли, виділіть фрагмент і натисніть
    Ctrl+Enter.
    Їмо з ГМО: Уривок з книги «Злaмaти ДНК»

    Модифікована картопля без канцерогенів, комарі без малярії, нешкідлива соя. Майже все, що ми їмо, так чи так видозмінене. Яким може стати наше життя з розвитком генетиченої модифікації та редагування генів, розповіли Джeннiфep Дудна й Ceмюeль Cтepнбepґ у книжці «Злaмaти ДНК. Peдaгувaння гeнoмa тa кoнтpoль нaд eвoлюцiєю». Українською її видав «Наш Формат», і за згодою видавництва ми публікуємо уривок з неї.

    Звіринець CRISPR

     

    Помідори, що, не псуючись, повільно дозрівають упродовж місяців у коморі. Рослини, здатні краще пристосовуватися до кліматичних змін. Комарі, які не переносять малярії. Супермускулисті собаки, що стануть грізними напарниками для поліції та солдатів. Корови, у яких більше не ростуть роги.

     

    Ці організми можуть видаватися неймовірними, але насправді вони вже існують завдяки редагуванню генома. І це лише початок. Зараз, коли я пишу ці рядки, світ навколо нас докорінно змінюється завдяки CRISPR незалежно від того, чи готові ми до цього, чи ні. Упродовж найближчих років ця нова біотехнологія дасть нам рослинні культури з кращими врожаями, здоровішу худобу й поживніші продукти харчування. Через кілька десятиліть ми запросто зможемо створити генетично спроектованих свиней, здатних стати донорами людських органів, а окрім цього ще й косматих мамутів, крилатих ящерів і єдинорогів. Ні, я не жартую.

     

    Вплив генетично модифікованих рослин і тварин уже відчувається в науковій спільноті. Наприклад, дослідники пристосували CRISPR, щоб створювати в тваринах моделі людських хвороб зі значно більшою точністю та гнучкістю, ніж будь-коли раніше. Мова йде не лише про мишей, а й про всяких тварин, у яких найвиразніше проявиться задана хвороба, як-от: мавпи для аутизму, свині для Паркінсона або ж тхори для грипу. Одна з найцікавіших властивостей технології CRISPR полягає в тому, що цей механізм дає змогу вивчати унікальні для певних організмів риси на зразок регенерації кінцівок у мексиканських саламандр, старіння в карпозубих рибок і розвитку скелета в ракоподібних. Я люблю нотатки й зображення, які колеги надсилають, описуючи свої експерименти з CRISPR: прекрасні зразки крил метеликів, чиї генетичні основи вони вивчають, або ж інфекційні дріжджі, чию здатність захоплювати людські тканини науковці розбирають на рівні окремих генів. Такі експерименти відкривають нові істини про світ природи та генетичні подібності, які об’єднують усі організми. Мені це видається надзвичайно захопливим.

     

    З іншого кінця спектра — застосування редагування генів, яке більше скидається на наукову фантастику, аніж на зміст наукового журналу. Наприклад, я була вражена, дізнавшись, що кілька дослідницьких команд використовують CRISPR, щоб «олюднити» різні гени свиней у надії, що колись проблему нестачі донорських органів, здатних урятувати життя, удасться розв’язати за допомогою ксенотрансплантації — пересадки органів, вирощених у свинях (або інших тваринах), людським реципієнтам. З огляду на естетичні зміни в тваринах, які тепер стали можливими, компанії використовують технології редагування генів для створення нових дизайнерських тварин на зразок генетично модифікованих мікро-свиней, що не виростають більшими за невеликого собаку. І ніби втілюючи в життя події, змальовані у відомій екранізації наукової фантастики, деякі лабораторії намагаються здійснити так зване девимирання, тобто не що інше, як відродження вимерлих видів через клонування чи за допомогою генної інженерії. Моя подруга Бет Шапіро, професорка Каліфорнійського університету в Санта-Крусі, із захватом використовує цю стратегію для повернення вимерлих видів птахів з метою дослідити їхню взаємодію із сучасними видами. Так само науковці докладають зусиль, щоб за допомогою CRISPR, часточка за часточкою, перетворити геном слона на геном косматого мамута.

     

    Іронічно, але технологія CRISPR може бути корисною й для протилежної мети — спланованого вимирання небажаних тварин і хвороботворних мікроорганізмів. Так, рано чи пізно, CRISPR можна буде використати для знищення цілого виду, і коли всього десять років тому моя лабораторія вперше ступила в нову галузь дослідження імунної системи бактерій, я й уявити собі не могла такого застосування.

     

    Технологія CRISPR дарує нам силу радикально й невідворотно змінити біосферу, яку населяємо, даючи змогу переписувати самі молекули життя так, як ми того забажаємо.

    Не впевнена, що нині відбувається достатньо масштабне обговорення можливостей цієї технології — на краще, але й водночас на гірше. Це захоплива мить у біологічних науках, але ми не можемо дозволити собі просто відійти вбік. Важливо пам’ятати, що технологія CRISPR має величезний і беззаперечний потенціал покращити сучасний світ, однак несерйозне ставлення до редагування генетичних підвалин нашої екосистеми може також призвести до небажаних наслідків. На нас покладено відповідальність обміркувати все й почати глобальне, публічне та всеосяжне обговорення того, як найкраще використовувати редагування генів у світі природи, доки ще не стало запізно.

     

    Особливо мене захоплюють можливості використання редагування генів для виробництва корисніших продуктів харчування. Два приклади є винятковими. Перший стосується соєвих бобів, які щороку дають приблизно п’ятдесят тонн соєвої олії. На жаль, вона містить шкідливий рівень трансжирів, які пов’язані з високим рівнем холестерину в крові та серцевими захворюваннями. Нещодавно науковці, що вивчають продукти харчування в компанії під назвою Calyxt із Міннесоти, використали технологію редагування генів TALEN, щоб змінити два гени соєвих бобів, створивши насіння зі значно нижчим рівнем шкідливих жирних кислот і загальним складом жирів, наближеним до оливкової олії. Їм удалося здійснити це, не спровокувавши жодних побічних мутацій і не вживлюючи в геном чужої ДНК.

     

    Другий приклад пов’язаний із картоплею — третьою за важливістю харчовою культурою у світі після пшениці й рису. Тривале перебування в холодному сховищі, необхідне для подовження терміну зберігання картоплі, може призводити до спричиненого низькою температурою підсолоджування — явища, під час якого крохмаль перетворюється на цукор, як-от глюкоза чи фруктоза.

     

    Будь-який спосіб приготування, що передбачає дію високих температур (наприклад, смаження картоплі фрі чи картопляних чипсів), перетворює цей цукор на акриламід — хімічну сполуку, яка є нейротоксином і потенційним канцерогеном. Спричинене холодом підсолоджування також є причиною того, що картопляні чипси темніють і починають гірчити, унаслідок чого виникає величезний обсяг відходів. Саме тому переробні заводи щороку втрачають 15 відсотків своєї картоплі.

     

    За допомогою редагування генів дослідники Calyxt без зайвих зусиль розв’язали цю проблему в картоплі сорту Ranger Russet: вони деактивували той самий ген, що виробляв глюкозу й фруктозу. Як наслідок, рівень акриламіду в картопляних чипсах зменшився на 70 відсотків, картоплини стали більшого розміру й зникла потреба перейматися потемнінням.

     

    Із поширенням технології CRISPR харчова політика стала ще однією галуззю, у якій мені довелося взятися за самоосвіту. Розуміючи, що генетично редагованих рослин і тварин неминуче порівнюватимуть із ГМО, передусім я намірилася дізнатися, що уряди різних держав і групи громадських активістів мають на увазі, коли використовують термін генетично модифікований організм.

     

    Міністерство сільського господарства США (USDA) визначає генетичну модифікацію як «створення спадкового вдосконалення в рослинах чи тваринах задля конкретної мети за допомогою генної інженерії чи інших більш традиційних методів». Таке розлоге визначення могло охопити новітні технології, як-от редагування генів, а також старіші методи на зразок мутаційної селекції. Насправді ж, згідно з цим визначенням, мало не всю їжу, яку ми споживаємо, окрім хіба що диких грибів та ягід, дичини й риби, можна вважати ГМО.

     

    Поширене визначення ГМО охоплює лише ті організми, чий генетичний матеріал було видозмінено за допомогою технології рекомбінантної ДНК і так званого спайсингу генів, під час якого послідовності чужорідної ДНК вбудовуються в геном. Із 1994 року, коли представили першу комерційно вирощену генетично модифіковану рослину, схвалену для споживання людьми, — різновид томатів, що повільно псуються, відомий як Flavr Savr — у Сполучених Штатах було схвалено для комерційного вирощування більше п’ятдесяти харчових ГМО-культур, зокрема канолу, зернові, бавовну, папаю, рис, соєві боби, гарбуз і багато інших. У 2015 році 92 відсотки всіх зернових, 94 відсотки всієї бавовни та соєвих бобів, вирощених у Сполучених Штатах, були генетично оброблені саме в такий спосіб.

     

    Видозмінені харчові культури дають значні економічні переваги й корисні для довкілля. Вирощуючи культури з підвищеною стійкістю до шкідників, фермери можуть домогтися вищих урожаїв, зменшивши використання жорстких хімічних пестицидів і гербіцидів. Генна інженерія також урятувала від навали вірусів цілі галузі виробництва, наприклад, гавайської папаї, і вже невдовзі може стати основним чинником у захисті інших фруктів, як-от банани чи сливи, яким загрожують нововідкриті патогенні мікроорганізми.

     

    Попри переваги й той факт, що мільйони людей споживали продукти з ГМО без жодних негативних наслідків, ця їжа лишається мішенню для багатоголосої критики, ретельного громадського вивчення й бурхливих протестів, переважно зовсім не виправданих. Більшість претензій спирається на жменьку досліджень, які повідомляють про виявлення шкідливого впливу на здоров’я споживачів і довкілля, наприклад, стверджуючи, що ГМО-картопля провокує появу раку в щурів, а генетично модифіковані зернові вбивають метеликів монархів. Однак ці заяви спростовані численними подальшими дослідженнями й засуджуються ширшою науковою спільнотою. Насправді ГМО стали об’єктом однієї з найретельніших перевірок регуляторних органів з-поміж усіх продуктів споживання, представлених на ринку, і всі вони дійшли майже одностайної згоди, що генетично модифікована їжа так само безпечна, як і зроблена традиційним способом. ГМО підтримали федеральні регуляторні органи Сполучених Штатів, Американська медична асоціація, Королівське медичне товариство Сполученого Королівства, Європейська комісія та Всесвітня організація охорони здоров’я. А втім, майже 60 відсотків американців уважають ГМО небезпечними.

     

    Відмінність між науковим висновком і громадською думкою стосовно ГМО щонайменше викликає занепокоєння. Як на мене, частково вона є наслідком прірви в спілкуванні між науковцями й громадськістю. Уже за відносно нетривалий період роботи над CRISPR я відчула, як складно буває підтримувати конструктивний, відкритий діалог між цими двома світами, але водночас зрозуміла й те, наскільки важливим є подібне спілкування для просування наукових відкриттів.

     

    Прикладом цього є думка про те, що ГМО неприродні й неправильні. Майже все, що ми їмо, було змінене людьми, часто через провокування випадкових мутацій у ДНК насіння, яке використовувалося для виведення рослин із бажаними рисами. Тож межа між «природним» і «неприродним» дуже розмита. Червоні грейпфрути, створені за допомогою нейтронного випромінювання, кавуни без насіння, що з’явилися завдяки хімічній сполуці під назвою колхіцин, яблуневі сади, у яких кожне дерево є ідеальним генетичним клоном своїх сусідів — жоден із цих проявів сучасного сільського господарства не є природним. Проте більшість із нас споживає ці продукти без жодного невдоволення.

     

    CRISPR та інші технології, пов’язані з редагуванням генома, ще більше ускладнять обговорення генетично модифікованих продуктів харчування, розмивши лінії між продуктами, зробленими з ГМО та без них. Звичні ГМО містять чужі гени, випадково вставлені в геном. Ці гени продукують нові білки, що наділяють організм корисними рисами, яких він раніше не мав. На противагу цьому, генетично редаговані організми містять лише крихітні видозміни у вже наявних генах, що наділяють їх корисними рисами, впливаючи на рівень білків, які вже були від початку, не додаючи чужої ДНК. Із цього погляду генетично редаговані організми часто не відрізняються від тих, що були створені за допомогою мутагенних хімічних сполук і радіації. Крім того, науковці використовували методи, які дали змогу не лишати жодних слідів CRISPR у рослинному геномі після завершення процесу редагування. Наприклад, молекули CRISPR можна виробляти, очищати й збирати в лабораторії (як ми це продемонстрували в статті у 2012 році), а тоді доставляти в рослинну клітину вже у вигляді засобу швидкої дії81, щоб той негайно ж почав працювати над геномом. За лічені години Cas9 і гідова РНК відредагують потрібний ген, а тоді будуть зруйновані під час природного процесу переробки всіх молекул у клітині. Сподіваюся, що згодом цей тип безшовного редагування генів зможе здобути прихильність громадськості до харчових культур та інших рослин, удосконалених за допомогою таких точних методів.

     

    Утім, суперечки довкола генетично редагованих організмів поволі наростають. Деякі з перших протестів відбулися навесні 2016-го. Активісти, що раніше зосереджувалися на ГМО, навіть погрожували дослідникам CRISPR.

     

    Одна з найбільших проблем, із якими зіткнулися сільськогосподарські компанії, фермери, споживачі, а особливо урядовці, пов’язана з тим, як класифікувати та контролювати генетично редаговані харчові культури. Чимало фахівців зараховують їх до нових методів селекції, або ж NBT, тоді як протестувальникам здається, що генетично редаговані культури — не що інше, як приховані ГМО, і що науковці намагаються проштовхнути ці продукти до крамниць обхідним шляхом. Проблеми здебільшого зводяться до протиставлення результату й процесу. Правила для новостворених харчових культур чинні лише для остаточного продукту чи їх також потрібно застосовувати до процесу, під час якого цей продукт розробили? Повернімося до прикладу з борошнистою росою. Чи потрібно брати до уваги вдосконалену форму редагування генів, яку використали для того, щоб зробити пшеницю стійкою до цієї хвороби, навіть якщо отриманий сорт нічим не відрізняється від того, який теоретично можна було б створити за допомогою природних чи спровокованих мутацій?

     

    У 2015 році Управління науково-технічної політики Білого дому оголосило, що перегляне обов’язкові постанови стосовно генетично змінених харчових культур і тварин, зважаючи на нові технологічні відкриття й той факт, що його політика не оновлювалася ще з 1992 року. Постійно змінюється й продаж генетично змінених продуктів, що пов’язано із федеральним законом, ухваленим у 2016 році, який вимагає маркування товарів, що містять генетично модифіковані складники.

     

    Такі зміни в офіційних розпорядженнях важливі, але якщо разом з ними не зміниться ставлення громадськості до генетично вдосконаленої їжі, ми як суспільство не зможемо вповні скористуватися потенціалом CRISPR. Біотехнологи здатні допомогти нам зміцнити харчову безпеку, подолати недоїдання, пристосуватися до кліматичних змін і запобігти деградації довкілля по всьому світу. Утім, усе назване лишатиметься недосяжним, доки науковці, компанії, уряди та громадськість загалом не почнуть працювати разом, щоб утілити це в життя. Кожен з нас може зробити свій внесок до цього партнерства дуже просто. Усе починається з відкритого розуму.

    ТЕКСТ: Джeннiфep Дудна, Ceмюeль Cтepнбepґ
    Ілюстрації: Каталіна Маєвська
    Статті
    Медицина
    Невидимий ворог на нашій землі: чому варто зробити щеплення від правця

    За останні декілька місяців українці навчились остерігатись багатьох речей: ракет, мін, російської музики та ютубу, але ми все ще забуваємо про невидимого ворога у нашій землі. Неприємно познайомитись – Clostridium tetani, збудник правця.

    Промо
    Проєкт інтелект. Воєнний сезон. Епізод 5: NFT та Україна

    Чи можна написати «Проєкт інтелект» на гривні й продати за мільйони доларів як NFT?

    Людина
    Від батька до сина: що таке генеалогія і як досліджувати свій рід

    Що таке ДНК-генеалогія і як далеко кожний з нас може просунутися у вивченні свого роду?

    Наука
    Екологічно чиста отрута: уривок з книжки «Зоологічна екскурсія супермаркетом»

    Чому краще утриматися від «дикого» промислу морепродуктів, особливо у водоймах, де цвіте вода?

    Наука
    Передумови приходу диктаторів до влади: Італія, Німеччина, РФ

    Що стало передумовами приходу диктаторів до влади на прикладі фашистської Італії, нацистської Німеччини та путінської росії? Розповідає співавтор і ведучий каналу «Історія Без Міфів» Владлен Мараєв.

    Людина
    Як кожен з нас може подякувати військовим і допомогти їм з адаптацією

    Як змінюється світосприйняття військових і що ми можемо зробити, аби висловити їм вдячність і допомогти в адаптації до мирного життя?

    Повідомити про помилку

    Текст, який буде надіслано нашим редакторам: