Может ли редактирование генов решить проблему глобального голода?

По данным Всемирной продовольственной программы, около 795 миллионов человек – каждый девятый на Земле – не имеют достаточно пищи для здоровой активной жизни. Ситуация ухудшится с грядущим глобальным продовольственным кризисом, прогнозируемым экспертами на ближайшие четыре года.

Беспрецедентный рост населения, конфликты, стихийные бедствия и эпидемии усложнят проблему глобальной продовольственной безопасности. В этих условиях любые методы, повышающие производство пищи, критически важны, включая генную модификацию сельскохозяйственных культур.

ГМ-культуры в развивающемся мире

Генная модификация может создавать питательные, высокопродуктивные, засухо- и устойчивые к вредителям сорта, необходимые мелким фермерам. Например, ученые компании Cellectis увеличили срок хранения картофеля, отключив один ген, способствующий накоплению сахаров в клубне. Эта же техника снизила выработку канцерогенных веществ, таких как акриламид, образующийся при жарке.

Подобные улучшения особенно актуальны для фермеров Африки и развивающихся стран, зависящих от кукурузы, риса, картофеля и сои. ГМ-хлопок, кукуруза и соя уже выращиваются в Буркина-Фасо, Египте и ЮАР. Однако в большинстве африканских стран ГМ-культуры остаются малодоступными. Африка – самый продовольственно-небезопасный континент, где треть населения хронически недоедает.

Как работает редактирование генов?

Традиционное создание ГМО предполагает вставку чужеродных генов в геном. Техника редактирования генов (genome editing) модифицирует геномы растений, животных и человека без введения чужеродного генетического материала.

Метод использует биологические катализаторы – транскрипционные активатор-подобные эффекторные нуклеазы (TALENs), которые можно запрограммировать на связывание с любой последовательностью ДНК. Ученые вводят эти ферменты в живые клетки, где они вырезают нежелательные участки ДНК, «редактируя» геном. Этот подход также называют Genome Editing with Engineered Nucleases.

Редактирование генов уже применялось для создания правок в стволовых клетках человека, а также у червей, рыб, мышей и крупного рогатого скота. В лабораториях TALENs успешно корректировали генетическую ошибку, вызывающую серповидноклеточную анемию.

В растениеводстве эта техника использовалась для создания менее сладкого картофеля Cellectis и сои с высоким содержанием омега-3. Первое коммерческое применение технологии для растения, употребляемого в пищу, было одобрено весной, когда американская компания Cibus представила отредактированную версию рапса (canola). Новое растение хорошо растет даже при применении гербицидов против устойчивых к глифосату сорняков. Также ведутся работы по манипуляции фотосинтезом для увеличения производства пищи.

Риски и проблемы

Методы генной инженерии неидеальны. Техники редактирования генома, включая TALENs, в прошлом приводили к значительным генетическим ошибкам. В лабораторных моделях описаны нецелевые мутации (off-target events) у растений, рыб и человеческих клеток, иногда с фатальными последствиями.

Остается много неопределенностей относительно воздействия отредактированных организмов на окружающую среду и здоровье. Хотя редактирование генов может не вводить чужеродный материал, оно фундаментально меняет состав продукта. Идут исследования по улучшению техник и снижению частоты нежелательных мутаций.

ГМ-культуры занимают 170 миллионов гектаров по всему миру (11% всех пахотных земель), но остаются спорными. Например, «золотой рис» может спасать до миллиона детей в год от смертности, связанной с дефицитом витамина А, но его одобрение в большинстве стран заблокировано.

Регуляторная защита

Из-за отсутствия строгого нормативного надзора за такими методами, как редактирование генома, биотехнологические компании могут разрабатывать экспериментальные культуры для тестирования в развивающихся странах, где потребность в пище превышает политическую волю к защите населения.

Опыт Индии с ГМ-культурами показателен: увеличение числа самоубийств среди фермеров было связано с плохо регулируемым внедрением генной инженерии. Активисты связывают это с долгами и неурожаями – неизбежными следствиями корпоративной модели промышленного сельского хозяйства.

Переход к редактированию генов как предпочтительному подходу может позволить компаниям избежать регулирования. Техники вроде TALENs находятся вне юрисдикции Минсельхоза США (USDA) или не были предусмотрены действующими нормами.

USDA использует продукто-ориентированную систему, фокусируясь на рисках конечного продукта, а не на технологии его создания. Учитывая непредвиденные последствия новых методов производства пищи, возможно, лучше использовать процессно-ориентированное регулирование (как в ЕС, Аргентине, Бразилии), где контролируется сам процесс создания культур.

Миру нужно больше питательной и экологически чистой пищи. Расширение редактирования генов в сельском хозяйстве оправдано, но только при наличии prudent regulatory mechanisms, обеспечивающих безопасность этих новых подходов.