Tehnologia CRISPR/Cas9, folosită, în premieră, pentru a face fotosinteza mai eficientă la plante6 min read

Momentul marchează un nou avans în îmbunătățirea genetică a culturilor agricole, de data aceasta fără introducerea de ADN străin.

O echipă de cercetători de la institutul Innovative Genomics al Universității Berkeley din California a reușit, pentru prima dată, să folosească tehnologia de editare genetică CRISPR/Cas9 pentru a schimba procesul de fotosinteză la plante.

CITEȘTE ȘI: 8 boli care ar putea fi tratate cu ajutorul editării genetice CRISPR

Conform unui studiu publicat în Science Advances,// „Multiplexed CRISPR-Cas9 mutagenesis of rice PSBS1 noncoding sequences for transgene-free overexpression”, science.org // cercetătorii au folosit tehnica pentru a modifica o genă din planta de orez, OsPSBS1. Aceasta codifică producția proteinei PsbS, care joacă un rol important în fotoprotecția plantei – mecanismul prin care plantele disipă energia solară în exces sub formă de căldură, pentru a evita deteriorarea atunci când sunt expuse la lumină excesivă. Existența proteinei duce, în consecință, și la o utilizare mai eficientă a apei – plantele care produc această proteină mai des pierd cu până la 25% mai puțină apă la asimilarea dioxidului de carbon.// „Photosystem II Subunit S overexpression increases the efficiency of water use in a field-grown crop”, nature.com //

Autorii au folosit CRISPR/Cas9 pentru a modifica regiunile din ADN-ul plantei de orez care controlează expresia genei OsPSBS1 – adică modul în care informația codificată în ADN-ul unei gene este transcrisă în ARN mesager, instrucțiuni care apoi sunt folosite pentru a regla producția proteinei. Aceste regiuni nu sunt transcrise în ARN-ul mesager, așa că cercetătorii au vrut să vadă ce efect ar avea modificarea lor asupra proceselor celulare ulteriore.

În cele mai bune cazuri, s-a observat că inversarea unor bucăți din aceste secvențe de ADN poate duce la creșterea producției proteinei PsbS, și implicit la o eficiență crescută a fotoprotecției și a utilizării apei de către planta de orez.

Ulterior, cercetătorii au secvențiat ARN-ului plantelor la care procesul a reușit, pentru a observa dacă modificările au vreun impact semnificativ asupra activității altor gene. Ei au observat că foarte puține gene au avut expresii diferite, iar acestea nu au compromis activitatea celorlalte procese esențiale ale plantei. Schimbările au fost semnificativ mai scăzute decât metodele de modificare genetică actuale, bazate pe introducerea unor gene sau secvențe de ADN străine în genomul plantei-țintă (numite și metode transgenice).

Problema este că metoda a avut o rată relativ scăzută de succes. Doar aproximativ 1% dintre plantele modificate au prezentat o expresie crescută a acestei genei; restul au înregistrat rezultate similare cu plantele de orez sălbatice, iar în cazuri restrânse, proteina a fost codificată mai rar sau chiar deloc.

Chiar și autorii sugerează că experimentul a fost unul mai degrabă demonstrativ,//„Research team uses CRISPR/Cas9 to alter photosynthesis for the first time”, phys.org // menit mai degrabă să vadă dacă o astfel de abordare a editării genetice ar putea fi viabilă la plante. Ei sugerează că metoda va fi mai dificil de implementat la scară largă, în comparație cu soluțiile transgenice. În același timp, metoda ar putea obține mai ușor aprobarea pentru utilizarea comercială, tocmai pentru că nu introduce ADN străin în plante.