فناوری کریسپر جایگزین تراریخته خواهدشد؟، پایانی بر یک مناقشه قدیمی - ایران عکس

تابه حال محصولات حاصل از کریسپر تجاری سازی شده اند و یا در مرحله تحقیق هستند؟

بله. طبق مستندات مکتوب وزارت کشاورزی ایالت متحده (USDA)، دولت آمریکا تا سپتامبر سال 2017، مجوزهای آزادسازی متعددی برای انواع مختلف محصولات ویرایش ژنی شده را صادر نموده است. برخی از معروف ترین محصولات کریسپری که هم اکنون در بازار آمریکا یافت می شوند عبارت اند از: قارچ خوراکی مقاوم به قهوه ای شدن (با نام تجاری Agicus Bisporus)، سیب زمینی مقاوم به قهوه ای شدن (با نام تجاری Simplot)، کلزای روغنی با عملکرد بالا (با نام تجاری ™SU Canola)، کتان حاوی روغن مفید (با نام تجاری Camelina sativa)، ذرت حاوی آمیلوپکتین بالا (DuPont Pioneers high amylopectin corn).

محصولات حاصل از کریسپر در آمریکا، تحت قوانین محصولات تراریخته قرار می گیرند؟

خیر. در حال حاضر در کشور آمریکا محصولات حاصل از کریسپر با عنوان غیرتراریخته یا Non-GMO مجوز کشت و مصرف گرفته و در بازار یافت می ­شوند. چراکه همانطور که پیشتر عرض کردم اساساً شیوه فراوری این محصولات متفاوت از محصولات تراریخته است. بنده تصویر برخی گزارشات USDA امریکا را در اختیارتان می ­گذارم که صریحاً اشاره می نمایند: محصولات حاصل از کریسپر مشمول قوانین تراریخته این کشور نیستند و این فراوریات را نظیر محصولات حاصل از اصلاح سنتی (کلاسیک) معرفی می نمایند (شکل زیر).

مواضع کشورهای اروپایی نسبت به این فناوری چیست؟ اشاره کردید که کشورهای اروپایی پس از چین و آمریکا بیشترین مطالعات را بر روی این تکنیک داشته اند؛ این کشورها در مرحله تحقیقات باقی مانده اند یا به مرز فراوری و تجاری سازی هم رسیده اند؟

همان طور که می دانید مقامات کشورهای اروپایی حساسیت هایی نسبت به کشت محصولات تراریخته داشته و دارند و تا جایی که می دانم تا سال 2016 به غیراز چهار کشور اسپانیا، پرتغال، اسلواکی و جمهوری چک که اقدام به کشت ذرت تراریخته نموده اند، باقی کشورها اجازه کشت و تجاری سازی این نوع محصولات را نداده اند. در مورد محصولات حاصل از کریسپر هم گرچه تا حال اتفاق نظری بین کشورهای اروپایی وجود نداشته است، ولی شواهد نشان می دهد برخی کشورهای اروپایی این فناوری را پذیرفته اند و تا مرحله تجاری سازی هم پیش رفته اند. بنا به آنالیز هایی که انجام شد، کمیسیون اروپا در پاسخ به مواجهه این اتحادیه با محصولات حاصل از کریسپر، اعلام نموده بود که موضع رسمی کل اتحادیه اروپا در مورد محصولات حاصل از ویرایش ژنی را در اواخر سال 2018 اعلام خواهد نمود. اخیراً هم بنا بر اخباری که در رسانه های وابسته به اتحادیه اروپا منعکس می گردد ظاهراً حکم اتحادیه اروپا در مورد محصولات حاصل از کریسپر همان حکم مربوط به محصولات تراریخته خواهد بود. (Wired.com).

اما برخی کشورهای اروپایی نظیر فرانسه، فنلاند و سوئد منتظر اعلام حکم اتحادیه اروپا نمانده اند و شواهد حاکی از آن است که این کشورها فناوری کریسپر در کشاورزی را پذیرفته­ اند و هم ­اکنون تعدادی محصول غذایی ویرایش ژنی شده نظیر ذرت ODM در فرانسه، کاهوی کریسپری در فنلاند و برخی محصولات دیگر در سوئد فراوری و تجاری­ سازی شده ­اند. در کشور آلمان نیز آژانس های نظارت بر مواد غذایی، بین محصولات GMO و ویرایش شده با CRISPR- Cas9 تفاوت قائل شده اند. این نشانه ها حاکی از آن است که احتمالاً به زودی محصولات فراوری شده توسط کریسپر نسبت به هر نوع خوراکی یا داروی مهندسی ژنی شده­ دیگری در جهان فراوان تر شوند.

در جهان تابه حال چه محصولات پرمصرفی با فناوری کریسپر فراوری شده اند؟

برنج یکی از پرکاربردترین غلات در جهان است که توسط کریسپر ویرایش شده است. این محصول اصلی­ ترین منبع انرژی بسیاری از مردمان قاره آسیا است. تا اواخر سال 2017 حدود 80 مقاله برای استفاده از کریسپر برای برنج در مجلات معتبر بین­ المللی گزارش شده است. بنابر این گزاشات، تکنیک کریسپر در برنج می تواند جهش هایی را در صندلی هدف با کارایی 100درصد ایجاد کند.

در مورد صفات کیفی مهمی که به دنبال افزودن در ژنوم این گیاه با استفاده از کریسپر هستند نیز چندین گزارش را مطالعه نموده ­ام. برای مثال بیماری بلاست یکی از مخرب ترین بیماری های برنج در سطح جهان است که دانشمندان سعی می­ نمایند به واسطه فناوری های مهندسی ژنتیک بر این بیماری فائق آیند. در همین راستا به تازگی یک لاین ویرایش شده برنج مقاوم به بلاست که در آن ژن­های القا نماینده مقاومت به این بیماری (C-ERF922 و OsERF92) توسط کریسپر مهندسی شده و درنتیجه موجب بهبود مقاومت به بیماری بلاست شده فراوری شده است(Zhang et al. 2013; Li et al. 2016, Wang et al. 2016). همچنین دانشمندان یک نوع برنج مقاوم به علف کش را نیز توسط کریسپر فراوری نموده اند (Sun et al. 2016).

از دیگر صفات کیفی که احتمال می رود در آینده ای نزدیک توسط دانشمندان با روش کریسپر در محصول برنج ایجاد گردد، افزودن ویتامین A به این محصول پر مصرف است. یعنی فراوری برنجی که دارای ژن های لازم برای فراوری ویتامین A در بخش خوراکی است؛ چیزی که به طور طبیعی در گیاهان برنج رخ نمی دهد. این دغدغه از سال ها پیش در بین بیوتکنولوژیست های گیاهی وجود داشته است. چراکه سالانه حدود نیم میلیون کودک در کشورهای درحال توسعه به دلیل کمبود ویتامین A نابینا می شوند. البته برنج غنی از ویتامین A با نام تجاری برنج طلایی یا Golden Rice (این نام به دلیل داشتن رنگ زرد آن در مقایسه با برنج سفید است) قبلا توسط تکنیک تراریخته فراوری شده است؛ اما فعالان ضد محصولات تراریخته با تجاری­ سازی این محصول مبارزه نموده و مانع از فراوری انبوه این برنج شده اند. با استفاده از کریسپر به احتمال قوی دانشمندان تنها با تغییر ژن هایی که به خودیِ خود درون برنج فعال هستند، بدون افزودن ژن خارجی به همین نتیجه خواهند رسید که این امر می­ تواند حساسیت­ها و جنجال­های جنبش­های ضد محصولات تراریخته را نیز کاهش دهد.

اما دانشمندانی که روی کریسپر برنج کار می ­نمایند در مرحله مهندسی ژن­ های دخیل در صفات کیفی متوقف نشده­ اند و به حوزه مهندسی ژن­ های مسئول صفات کمّی نظیر عملکرد نیز ورود پیدا نموده­ اند. فراوری بذور هیبرید یکی از مؤثرترین راه های افزایش عملکرد در برنج است. محققان اولین بار از روش Homology-Mediated End Joining) HMEJ) به کاربرد کریسپر در برنج رسیدند. برای فراوری بذور هیبرید برنج لاین­ های عقیم حساس به دما و حساس به نور برای سرعت بخشیدن به خالص سازی و فراوری هتروزیس ایجاد شده اند (Yao et al. 2017; Zhang et al. 2013). طی سال های اخیر، نوکلئاز SSN یا Sequence-Specific Nucleases یکی از قوی ترین ابزارها برای ویرایش هدفمند ژن ها در گیاهان شناخته شده است و تکنیک کریسپر بهترین روش استفاده از این ابزار را در اختیار دانشمندان گذاشته است.

اخیراً تیمی از دانشگاه Purdueایالت متحده؛ به رهبری آقای Jian-Kang Zhu، با ویرایش هم زمان 13 ژن دخیل در عملکرد گیاه برنج، موفق به افزایش عملکرد این محصول تا 31 درصد شده اند که این دستاورد با تکنیک های قبلی مهندسی ژنتیک تقریباً غیرممکن بود.

در مورد گندم چطور؟

برخلاف محصول برنج اما مهندسی ژنتیک و کریسپر در گندم دارای محدودیت هایی است. موفقیت جهش زایی در گندم در محدوده یک تا 7.5 درصد است و تا اواخر سال 2017 فقط 10 مقاله در مورد ویرایش ژنی گندم در ژورنال ­های معتبر بین المللی منتشر شده است. از جمله محدودیت­های مهندسی ژنتیک گندم نسبت به برنج، توانایی پایین باززایی این گیاه است. به ­طوری­که در گندم نمی توان گیاهان را از پروتوپلاست ویرایش ژنی شده باز زایی کرد. علاوه بر این، ژنوم گندم پیچیدگی ­های زیادی دارد و کشت بافت این گیاه فرایند زمان بری است که می تواند دانشمندان را در هزارتوی ویرایش ژنومی این محصول قرار دهد.

بااین حال نخستین گندم ویرایش شده توسط کریسپر در سال 2014 توسط دانشمندان آموزشگاه علوم چین معرفی شده است. موفقیت ویرایش ژنومی گندم در این گزارش حدود 5 درصد عنوان شد. البته همین گروه تحقیقاتی موفق شدند گندم های غیر تراریخته­ ای (Non-GMO) را توسط کریسپر فراوری نمایند. این تحقیق منجر به فراوری گیاهان ویرایش شده غیر تراریخته در نسل اول (T0) شد و برای این کار دانشمندان باید گیاهان باززایی شده بسیار زیادی را ژنوتایپینگ می کردند تا موتانت­ های موردنظر را پیدا نمایند.

این موضوع نیز در مورد محصول گندم باید اشاره گردد که روش­های جهش زایی سنتی همچون روش TILLING)Targeting Induced Local Lesions in Genomes) هنوز بسیار جذاب بوده و محققان و اصلاح گران برای اصلاح گندم از آن استفاده می نمایند. زیرا موقعیت تنظیمی به آن ها اجازه می دهد تا گیاهان جهش یافته را کشت نموده و تجاری سازی نمایند. اما به طور کلی باید گفت ازآنجایی که گندم نسبت به جهش زایی بسیار مقاوم است (دلیل این امر هگزاپلوئید بودن گندم است) و فراوانی ژنی زیادی در این گیاه مشاهده می گردد، رغبت اصلاحگران برای استفاده از روش های اصلاح کلاسیک و سنتی همچنان زیاد است (Global-engage.com).

با فراگیر شدن فناوری به روزی مثل کریسپر در جهان، بهتر نیست کشور ما هم که چند سالی است بر روی فراوری و تجاری سازی محصولات حاصل از تکنیک تراریخته دچار سردرگمی است به سمت این فناوری حرکت کند؟

ببینید ذات فناوری اقتدارآفرین است و ما باید به سمت بومی­ سازی تمام فناوری ­ها، ازجمله فناوری­های نوین مهندسی ژنتیک که منافع عمده ­ای را به همراه خود برای کشور به ارمغان می آورند حرکت کنیم. صد البته این فناوری­های نوین به خودی خود اصالت ندارند و شیوه کاربرد بشر از این فناوری ­ها است که معین می نماید این ابزار در خدمت انسانیت خواهد بود یا علیه آن! بنابراین بنده با ترسیم این دوگانه ها که مسئولین و متخصصین کشور را بین دو انتخاب مطلق قرار می­ دهند، مخالف هستم. آیا اصلاح کلاسیک خوب است یا تراریخته؟ آیا تراریخته خوب است یا کریسپر؟ این دست دوگانه ­ها، دوگانه های باطلی هستند که معمولاً ذهن را به سمت طرفداری از یک سمت و مخالفت با سمت دیگر ترغیب می نماید. همه فناوری ها به شرط اینکه به جا و صحیح و طبق الگوی نظام مند و کنترل شده استفاده شوند، خوب و در خدمت کشور خواهند بود.

همان طور که پس از ظهور فناوری های مهندسی ژنتیک، شیوه های اصلاح نباتات کلاسیک همچنان کاربرد دارند و در جهان منسوخ نشده اند؛ به نظرم فناوری های نسل اول مهندسی ژنتیک نیز می توانند پس از فراگیری فناوری های نسل سوم مهندسی ژنتیک (و یا حتی نسل های پیشرفته تر که بشر بعدها به آن ها دست خواهد یافت) کاربردهای صحیحی داشته باشند و همچنان گره گشایی نمایند. چنانکه ما هم اکنون شاهد هستیم کشورهای مبدع تکنیک کریسپر، تکنیک­های پیشین را کنار نگذاشته ­اند و همچنان گردش مالی قابل توجهی در حوزه انواع محصولات حاصل از اصلاح کلاسیک و یا برخی محصولات تراریخته تائید شده دارند. بنابراین به نظرم بهتر است به جای مشغول کردن ذهن مردم و مسئولین در چارچوب دوگانه های کاذب، دانشمندان و مسئولین کشورمان را به سمت طراحی الگوهای صحیح و بومی بهره برداری از این فناوری های نوظهور؛ به گونه ای که مخاطراتی برای کشور نداشته باشند سوق دهیم.

منابع ارجاعی:

Li Q, Zhang D, Chen M, et al (2016) Development of japonica Photo-Sensitive Genic Male Sterile Rice Lines by Editing Carbon Starved Anther Using CRISPR/Cas9. J. Genet. Genomics

Sun Y, Zhang X, Wu C, et al (2016) Engineering Herbicide Resistant Rice Plants through CRISPR/Cas9-mediated Homologous Recombination of the Acetolactate Synthase. Plant Physiol. doi: 10.1017/CBO9781107415324.004

Wang F, Wang C, Liu P, et al (2016) Enhanced Rice Blast Resistance by CRISPR/Cas9-Targeted Mutagenesis of the ERF Transcription Factor Gene OsERF922. PLoS One. doi: 10.1371/journal.pone.0154027

Yao X, Wang X, Hu X, et al (2017) Homology-mediated end joining-based targeted integration using CRISPR/Cas9. Cell Res 27:801–814 . doi: 10.1038/cr.2017.76

Zhang H, Xu C, He Y, et al (2013) Mutation in CSA creates a new photoperiod-sensitive genic male sterile line applicable for hybrid rice seed production. Proc Natl Acad Sci. doi: 10.1073/pnas.1213041110

www.global-engage.com/agricultural-biotechnology/crisprcas9-technology-rice-and-wheat

www.wired.com/story/european-ruling-could-slow-africas-push-for-crispr-crops