Otkako je spoznao da bi banane mogle izumrijeti u idućih nekoliko godina, mladi južnokorejski znanstvenik Jae-Young Yun iz Instituta za temeljnu znanost u Daejeonu ima samo jedan cilj: spasiti najomiljenije voće na svijetu. Glavni neprijatelj banana, u ovom slučaju glavne svjetske komercijalne sorte Cavendish, jest tzv. Panamska bolest, izazvana opakom gljivicom roda Fusarium. Jae-Young Yun i njegov tim žele otkriti gene koji sortu Cavendish čine osjetljivom na tu gljivičnu infekciju. Zatim bi pomoću nove tehnologije CRISPR-Cas9 uklonili te gene iz DNK banane Cavendish. "Kreirat ćemo bananu tako da bude otporna na gljivicu Fusarium prije nego što sorta Cavendish iščezne", kaže Jae-Young Yun.
Gen po izboru
Nastojanje da se pomoću CRISPR-Cas9 spase banane, samo je jedno u nizu mogućih primjena te revolucionarne tehnologije. Otkrivena 2012., tehnologija CRISPR omogućava ciljanu promjenu ili zamjenu (jednog ili više) gena po izboru. Posljednjih godina korištena je u razvoju terapijskih pristupa u liječenju HIV/AIDS infekcije i hemofilije, no tehnologija ima veliki potencijal i u liječenju drugih bolesti, uključujući rak. Najviše dvojbi izazvala je mogućnost primjene CRISPR-a u modificiranju ljudskih embrija, odnosno stvaranju genetski modificiranih beba. Zbog toga su američka, kineska i britanska akademija znanosti u zajedničkom priopćenju pozvale znanstvenike diljem svijeta na moratorij u primjeni tehnologije na embrijima. U sjeni tih žestokih etičkih rasprava biotehnolozi uvelike rade na primjeni jednostavne i jeftine tehnologije CRISPR u poljoprivredi. Vodeći svjetski tehnološki časopis Technology Review, koji izdaje Massachusetts Institute of Technology (MIT), predviđa kako će u idućih pet do 10 godina CRISPR imati široku primjenu kod uzgoja kultura otpornih na bolesti i nametnike. "Tehnologija CRISPR-Cas s čisto tehničkog gledišta spada u kategoriju tzv. gene targeting/genome editing molekularnih alata pomoću kojih je u odabrano mjesto u genomu moguće uvesti željenu promjenu, primjerice inaktivirati gen ili ga zamijeniti nekom drugom genskom varijantom. CRISPR-Cas nije prvi takav alat. Slični alati su se pojavili već 2005. (Zn-Finger nukleaze) odnosno 2009. (TALE nukleaze) godine", pojašnjava doc. dr. Nenad Malenica s Biološkog odsjeka Prirodoslovno-matematičkog fakulteta (PMF) u Zagrebu i predsjednik Hrvatske udruge genetičkih inženjera (HUGI). "Tehnologiju CRISPR-Cas revolucionarnom čini to što je nemjerljivo jednostavnija, jeftinija pa čak i većeg raspona primjene u odnosu na Zn-Finger i TALE nukleaze. Inače, CRISPR-Cas prirodni je sustav obrane bakterija od bakterijskih virusa bakteriofaga", kaže. Iako se CRISPR već uspješno koristi kod biljaka, znanstvenici su još u fazi "proof of principle" (tzv. demonstracija izvedivosti), gdje se pokušava utvrditi koji je spektar problema koji se tom tehnologijom mogu riješiti. No, Malenica navodi dva primjera uspješne primjene tehnologije CRISPR kod biljaka. "Prvo je dobivanje pšenice otporne na jednu vrstu pepelnice, odnosno gljivične bolesti, za koji ne postoji prirodno otporna linija. Današnje pšenice u uzgoju nose gen za otpornost na pepelnicu koji je 1970-ih Norman Borlaugh, otac 'Zelene revolucije' i dobitnik Nobelove nagrade za mir, klasičnim križanjem uveo iz jedne rijetke linije pšenice. Taj gen štitio je globalnu proizvodnju pšenice do prije desetak godina kad se prvi put pojavio novi 'super soj' pepelnice koji je probio tu 'liniju obrane'", kazao je Malenica. Istaknuo je kako je situacija bila vrlo ozbiljna jer u kolekcijama sjemena nije postojala nijedna pšenična linija koja bi bila prirodno imuna na novu pošast.
Opasni soj
No, kineski istraživači demonstrirali su da CRISPR-Cas provedenom modifikacijom jednog određenog gena pšenice mogu tu istu pšenicu učiniti otpornom i na novi opasni soj pepelnice", dodao je Malenica. Drugi uspješan primjer primjene CRISPR-Cas dolazi s Državnog sveučilišta Pennsylvania. "Tamošnjim istraživačima uspjelo je pomoću CRISPR-Cas alata inaktivirati polifenol oksidazu, enzim odgovoran za smeđenje, tj. oksidaciju narezanih jabuka, krumpira i sl. Inaktivirali su enzim konzumnih gljiva nakon čega gljive nakon rezanja više nisu tako brzo smeđile. Iako zvuči pomalo banalno, ova modifikacija će bitno smanjiti gubitke konzumnih gljiva koje posmeđe zbog oštećenja prilikom transporta", pojasnio je Malenica. Smatra da brzina primjene nove tehnologije u poljoprivredi ovisi o tome kada će biti okončan pravni postupak oko borbe za intelektualna prava na CRISPR. Taj se pravni spor već neko vrijeme vodi među znanstvenicima koji su otkrili revolucionarnu tehnologiju: Jennifer Doudnom, Emmanuelle Charpenter i Feng Zhangom te između sveučilišta California u Berkeleyu (gdje su radile Doudna i Charpenter) i Harvarda (gdje je u trenutku otkrića radio Zhang).
Biljne sorte
"Može se očekivati da će postupak odobravanja novih modificiranih biljnih linija biti puno brži nego prije. Time bi se dokinuo monopol na komercijalizaciju novih biljnih sorti koje trenutačno drže velike kompanije poput Monsanta, Syngente, Bayera ili DuPont-Pioneera. Naime, troškovi izlaska na tržište novih genetski modificiranih sorti su bili izvan domašaja malih kompanija ili sveučilišta", naglasio je Malenica. "Ako se troškovi regulative smanje, možda ćemo u skoroj budućnosti i mi u Hrvatskoj moći biti inovativni i rješavati neke lokalne probleme. Recimo, pokušati dobiti pošip ili plavac otporniji na bolesti…" dodao je Malenica. Jedno od pitanja oko kojih se lome koplja u primjeni CRISPR-a u poljoprivredi jest i pitanje regulative, koja je u slučaju genetski modificiranih organizama (GMO) vrlo komplicirana. "Treba biti jasno da je pitanje regulative administrativno, a ne biološko pitanje. Naime, administrativna definicija genetičke modifikacije izrijekom isključuje klasično križanje i kemijsku/fizikalnu mutagenezu koje se svrstava u tehnike 'konvencionalnog oplemenjivanja' koje su koristili 'naši stari'. Biološki gledano 'klasično' oplemenjivanje je itekakva intervencija u prirodno stanje stvari. Razlika je u tome što smo na 'klasiku' navikli, a na 'genetičko inženjerstvo' još nismo navikli", rekao je Malenica. On smatra da nema razloga da se biljke dobivene CRISPR tehnologijom reguliraju poput dosadašnjih transgeničnih biljaka pogotovo ako nemaju nikakav selektivni biljeg ili pak gen iz neke druge nesrodne vrste.
"Međutim ako odluka o regulaciji bude donesena po kriteriju tehnologije kojim je neka biljka dobivena, onda će se CRISPR-Cas9 tehnologijom dobivene biljke regulirati strogo poput sadašnjih transgeničnih biljaka. Neki ljudi općenito imaju problem s idejom da se u biljke dodaju geni iz drugih nesrodnih vrsta, poput bakterija ili životinja. No treba naglasiti da je gene moguće dobiti potpuno sintetski, pomoću tzv. DNK sintetizatora. Štoviše, to je tehnološki moguće već više od 20 godina. Na taj način je npr. sintetiziran gen za ljudski inzulin koji ubačen u bakterije ili kvasce služi kao uputa za sintezu tog lijeka za dijabetičare. Dakle, pitanje za razmišljanje glasi: ako u biljku dodam bakterijski gen za neko korisno svojstvo koji sam međutim sintetizirao strojno, a ne uzeo iz bakterije, ubacujem li u biljku 'bakterijske' ili pak 'strojne' gene?" propituje Malenica. Naš sugovornik osvrnuo se i na strah od GMO-a u Hrvatskoj koji vlada dulje od desetljeća. "Strah je posljedica dvaju momenata. Prvi je naglašeno pretjerivanje zaštitara okoliša u kampanjama protiv GM tehnologije. Namjerno se priča o genetskom inženjerstvu na šokantan način ne bi li se ljude senzibiliziralo za ovu tematiku. U toj priči mi znanstvenici smo plaćenici multinacionalki i nekakvi mutni tipovi zlih namjera koji su se po 15 godina školovali samo da bi potrovali čovječanstvo 'Frankenštajn biljkama', a usput i globalni ekosustav doveli do samouništenja. Sami procijenite koliko je takav scenarij vjerojatan", kazao je Malenica.
Strah
S druge strane, problematičnim smatra činjenicu što su velike biotehnološke kompanije poput Monsanta nedovoljno transparentne. "Čini se da ne shvaćamo dovoljno ozbiljno strahove javnosti na ovu temu. Taj strah počiva ne nedostatku kvalitetnih, ali ujedno i lako razumljivih informacija na ovu temu. Hrvatska udruga genetičkih inženjera osnovana je s idejom da bude na raspolaganju javnosti", zaključio je Nenad Malenica.
Prve GM rajčice bile su doslovce razgrabljene
Prof. Malenica smatra da strahu od GMO-a doprinosi i prilična netransparentnost kompanija koje se bave prodajom GM sjemena. "Za njih su GM biljke 'u osnovi iste' kao i konvencionalne sorte. Znanstveno gledano to nije jako daleko od istine, ali nije potpuna istina. A od istine ne treba bježati. Stoga podsjećam na dobru praksu kompanije Calgene iz Davisa u Kaliforniji koja je prije više od 20 godina na tržište lansirala prvo genetski modificirano povrće: rajčicu FlavrSavr. Na deklaraciji je pisalo sve relevantno za objektivno informiranje potrošača: da je rajčica dobivena iz genetički modificiranog sjemena, da ima utišan gen koji uzrokuje mekšanje ploda te da sadrži gen za rezistenciju na antibiotik kanamicin u svrhu probira genetički modificiranih biljaka. Sve je pisalo 'crno na bijelo', a kupci su 1994. godine doslovce razgrabili te globalno prve GM rajčice. Biotehnološki div Monsanto koji je kasnije kupio Calgene, međutim, nije nastavio takvu praksu potpune transparentnosti. Glavni razlog takve odluke treba potražiti u činjenici da su Monsantovi kupci farmeri-uzgajivači, a ne krajnji potrošači iz trgovine 'iza ugla', kao u slučaju rajčice FlavrSavr", naglasio je Malenica.
