فناوری کریسپر جایگزین تراریخته خواهدشد؟/پایانی بر یک مناقشه قدیمی

به گزارش خبرنگار مهر، در بخش نخست گفتگو با مجتبی پویان مهر، دانش آموخته بیوتکنولوژی و کارشناس سیاست‌گذاری اقتصادی که دیروز منتشر شد، سیر تطور انواع روش­های اصلاح مولکولی موجودات زنده مرور گردید و آخرین فناوری حال حاضر در عرصه مهندسی ژنتیک تشریح شد ؛ در بخش دوم و پایانی این گفتگو که در ادامه می خوانید، به سیاست­های اعمالی کشورهای اروپایی و امریکا در قبال تولید و تجارت محصولات غذایی حاصل از کریسپر و امکان جایگزینی فناوری کریسپر با تراریخته در کشورمان پرداخته ایم. بخش اول گفتگو را اینجا می توانید بخوانید. 

 تابه‌حال محصولات حاصل از کریسپر تجاری‌سازی شده‌اند و یا در مرحله تحقیق هستند؟

بله. طبق مستندات مکتوب وزارت کشاورزی ایالت متحده (USDA)، دولت آمریکا تا سپتامبر سال ۲۰۱۷، مجوزهای آزادسازی متعددی برای انواع مختلف محصولات ویرایش ژنی شده را صادر کرده است. برخی از معروف‌ترین محصولات کریسپری که هم‌اکنون در بازار آمریکا یافت می‌شوند عبارت‌اند از: قارچ خوراکی مقاوم به قهوه‌ای شدن (با نام تجاری Agicus Bisporus)، سیب‌زمینی مقاوم به قهوه‌ای 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 Pioneer’s high amylopectin corn).

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

 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 می‌­شوند. چراکه همانطور که پیشتر عرض کردم اساساً شیوه تولید این محصولات متفاوت از محصولات تراریخته است. بنده تصویر برخی گزارشات USDA امریکا را در اختیارتان می‌­گذارم که صریحاً اشاره می‌کنند: محصولات حاصل از کریسپر مشمول قوانین تراریخته این کشور نیستند و این تولیدات را نظیر محصولات حاصل از اصلاح سنتی (کلاسیک) معرفی می‌کنند (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 داشته‌اند؛ این کشورها در مرحله تحقیقات باقی‌ مانده‌اند یا به مرز تولید و  تجاری‌سازی هم رسیده‌اند؟

همان‌طور که می‌دانید مقامات کشورهای اروپایی حساسیت‌هایی نسبت به کشت محصولات تراریخته داشته‌ و دارند و تا جایی که می‌دانم تا سال ۲۰۱۶ به‌غیراز چهار کشور اسپانیا، پرتغال، اسلواکی و جمهوری چک که اقدام به کشت ذرت تراریخته کرده‌اند، باقی کشورها اجازه کشت و تجاری‌سازی این نوع محصولات را نداده‌اند. در مورد محصولات حاصل از کریسپر هم گرچه تا حال اتفاق‌نظری بین کشورهای اروپایی وجود نداشته است، ولی شواهد نشان می‌دهد برخی کشورهای اروپایی این فناوری را پذیرفته‌اند و تا مرحله تجاری‌سازی هم پیش رفته‌اند. بنا به بررسی‌هایی که انجام شد، کمیسیون اروپا در پاسخ به‌مواجهه این اتحادیه با محصولات حاصل از کریسپر، اعلام کرده بود که موضع رسمی کل اتحادیه اروپا در مورد محصولات حاصل از ویرایش ژنی را در اواخر سال ۲۰۱۸ اعلام خواهد کرد. اخیراً هم بنا بر اخباری که در رسانه‌های وابسته به اتحادیه اروپا منعکس می‌شود 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 نمانده‌اند و شواهد حاکی از آن است که این کشورها فناوری کریسپر در کشاورزی را پذیرفته­‌اند و هم‌­اکنون تعدادی محصول غذایی ویرایش ژنی شده نظیر ذرت ODM در فرانسه، کاهوی کریسپری در فنلاند و برخی محصولات دیگر در سوئد تولید و تجاری­‌سازی شده‌­اند. در کشور آلمان نیز آژانس‌های نظارت بر مواد غذایی، بین محصولات GMO و ویرایش شده با CRISPR- Cas۹ تفاوت قائل شده‌اند. این نشانه‌ها حاکی از آن است که احتمالاً به زودی محصولات تولید شده توسط کریسپر نسبت به هر نوع خوراکی یا داروی مهندسی ژنی شده­ دیگری در جهان فراوان‌تر شوند.

در دنیا تابه‌حال چه محصولات پرمصرفی با فناوری کریسپر تولید شده‌اند؟

 برنج یکی از پرکاربردترین غلات در جهان است که توسط کریسپر ویرایش شده است. این محصول اصلی­‌ترین منبع انرژی بسیاری از مردمان قاره آسیا است. تا اواخر سال ۲۰۱۷ حدود ۸۰ مقاله برای استفاده از کریسپر برای برنج در مجلات معتبر بین­‌المللی گزارش ‌شده است. بنابر این گزاشات، تکنیک کریسپر در برنج می‌تواند جهش‌هایی را در جایگاه هدف با کارایی ۱۰۰درصد 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 کرده‌­ام. برای مثال بیماری بلاست یکی از مخرب‌ترین بیماری‌های برنج در سطح جهان است که دانشمندان سعی می­‌کنند به واسطه فناوری‌های مهندسی ژنتیک بر این بیماری فائق آیند. در همین راستا به‌تازگی یک لاین ویرایش شده برنج مقاوم به بلاست که در آن ژن­های القا کننده مقاومت به این بیماری (C-ERF۹۲۲ و OsERF۹۲) توسط کریسپر مهندسی‌شده و درنتیجه موجب بهبود مقاومت به بیماری بلاست شده تولید گردیده است(Zhang et al. ۲۰۱۳; Li et al. ۲۰۱۶, Wang et al. ۲۰۱۶). همچنین دانشمندان یک نوع برنج مقاوم به علف‌کش را نیز توسط کریسپر تولید کرده‌اند (Sun et al. ۲۰۱۶).

از دیگر صفات کیفی که احتمال می رود در آینده ای نزدیک توسط دانشمندان با روش کریسپر در محصول برنج ایجاد شود، افزودن ویتامین A به این محصول پر مصرف است. یعنی تولید برنجی که دارای ژن‌های لازم برای تولید ویتامین A در بخش خوراکی است؛ چیزی که به‌طور طبیعی در گیاهان برنج رخ نمی‌دهد. این دغدغه از سال ها پیش در بین بیوتکنولوژیست های گیاهی وجود داشته است. چراکه سالانه حدود نیم میلیون کودک در کشورهای درحال‌توسعه به دلیل کمبود ویتامین A نابینا می‌شوند. 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 تولید شده است؛ اما فعالان ضد محصولات تراریخته با تجاری­‌سازی این محصول مبارزه کرده و مانع از تولید انبوه این برنج شده‌اند. با استفاده از کریسپر به‌احتمال قوی دانشمندان تنها با تغییر ژن‌هایی که به‌خودیِ‌خود درون برنج فعال هستند، بدون افزودن ژن خارجی به همین نتیجه خواهند رسید که این امر می­‌تواند حساسیت­ها و جنجال­های جنبش­های ضد محصولات تراریخته را نیز کاهش دهد.

اما دانشمندانی که روی کریسپر برنج کار می‌­کنند در مرحله مهندسی ژن­‌های دخیل در صفات کیفی متوقف نشده­‌اند و به حوزه مهندسی ژن­‌های مسئول صفات کمّی نظیر عملکرد نیز ورود پیدا کرده­‌اند. تولید بذور هیبرید یکی از مؤثرترین راه‌های افزایش عملکرد در برنج است. محققان اولین بار از روش Homology-Mediated End Joining ) HMEJ)  به کاربرد کریسپر در برنج رسیدند. برای تولید بذور هیبرید برنج لاین­‌های عقیم حساس به دما و حساس به نور برای سرعت بخشیدن به خالص‌سازی و تولید هتروزیس ایجاد شده‌اند (Yao et al. ۲۰۱۷; Zhang et al. ۲۰۱۳). طی سال‌های اخیر، نوکلئاز SSN یا Sequence-Specific Nucleases یکی از قوی‌ترین ابزارها برای ویرایش هدفمند ژن‌ها 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 هم‌زمان ۱۳ ژن دخیل در عملکرد گیاه برنج، موفق به افزایش عملکرد این محصول تا ۳۱ درصد شده‌اند که این دستاورد با تکنیک‌های قبلی مهندسی ژنتیک تقریباً غیرممکن بود.

در مورد گندم چطور؟ 

برخلاف محصول برنج اما مهندسی ژنتیک و کریسپر در گندم دارای محدودیت‌هایی است. موفقیت جهش‌زایی در گندم در محدوده یک تا ۷.۵ درصد است و تا اواخر سال ۲۰۱۷ فقط ۱۰ مقاله در مورد ویرایش ژنی گندم در ژورنال‌­های معتبر بین المللی منتشر شده است. از جمله محدودیت­های مهندسی ژنتیک گندم نسبت به برنج، توانایی پایین باززایی این گیاه است. به‌­طوری­که در گندم نمی‌توان گیاهان را از پروتوپلاست ویرایش ژنی شده باز زایی کرد. علاوه بر این، ژنوم گندم پیچیدگی‌­های زیادی دارد و کشت بافت این گیاه فرایند زمان‌بری است که می‌تواند دانشمندان را در هزارتوی ویرایش ژنومی این محصول قرار دهد.

بااین‌حال نخستین گندم ویرایش شده توسط کریسپر در سال ۲۰۱۴ توسط دانشمندان «آکادمی علوم چین» معرفی شده است. موفقیت ویرایش ژنومی گندم در این گزارش حدود ۵ درصد عنوان شد. البته همین گروه تحقیقاتی موفق شدند گندم‌های غیر تراریخته­‌ای (Non-GMO) را توسط کریسپر تولید کنند. این تحقیق منجر به تولید گیاهان ویرایش شده غیر تراریخته در نسل اول (T۰) شد و برای این کار دانشمندان باید گیاهان باززایی شده بسیار زیادی را ژنوتایپینگ می‌کردند تا موتانت­‌های موردنظر را پیدا کنند.

این موضوع نیز در مورد محصول گندم باید اشاره شود که روش­های جهش‌زایی 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 می‌کنند. زیرا موقعیت تنظیمی به آن‌ها اجازه می‌دهد تا گیاهان جهش‌یافته را کشت کرده و تجاری‌سازی کنند. اما به طور کلی باید گفت ازآنجایی‌که گندم نسبت به جهش‌زایی بسیار مقاوم است ( دلیل این امر هگزاپلوئید بودن گندم است) و فراوانی ژنی زیادی در این گیاه مشاهده می‌شود، رغبت اصلاحگران برای استفاده از روش‌های اصلاح کلاسیک و سنتی همچنان زیاد است (Global-engage.com).

با فراگیر شدن فناوری به‌روزی مثل کریسپر در دنیا، بهتر نیست کشور ما هم که چند سالی است بر روی تولید و تجاری‌سازی محصولات حاصل از تکنیک تراریخته دچار سردرگمی است به سمت این فناوری حرکت کند؟

ببینید ذات فناوری اقتدارآفرین است و ما باید به سمت بومی­‌سازی تمام فناوری‌­ها، ازجمله فناوری­های نوین مهندسی ژنتیک که منافع عمده‌­ای را به همراه خود برای کشور به ارمغان می‌آورند حرکت کنیم. صد البته این فناوری­های نوین به‌خودی‌خود اصالت ندارند و شیوه کاربرد بشر از این فناوری‌­ها است که مشخص می‌کند این ابزار در خدمت انسانیت خواهد بود یا علیه آن! البته عمده مشکلات کشاورزی در کشور ما اقلیم خشک و شوری خاک است و چون این صفات جزو صفات چند ژنی هستند, تکنیک کریسپر میتواند با ویرایش این نوع ژن ها گیاهانی متحمل به خشکی و سایر تنش های غیرزیستی تولید کند. ولی نکته ای که اینجا برایم مهم هست عرض کنم این است که بنده با ترسیم دوگانه هایی 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؟! این‌دست دوگانه ها، دوگانه‌های باطلی هستند که معمولاً ذهن را به سمت طرفداری از یک سمت و مخالفت با سمت دیگر ترغیب می‌کنند. همه فناوری‌ها به‌شرط اینکه به‌جا و صحیح، مبتنی بر حل مسائل اصلی کشور و طبق الگوی نظام‌مند و کنترل‌شده استفاده شوند، خوب و در خدمت کشور خواهند بود. 

بنابراین همان‌طور که پس از ظهور فناوری‌های مهندسی ژنتیک شیوه‌های اصلاح نباتات کلاسیک همچنان کاربرد دارند و در دنیا منسوخ نشده‌اند؛ به نظرم فناوری‌های نسل اول مهندسی ژنتیک نیز می‌توانند پس از فراگیری فناوری‌های نسل سوم مهندسی ژنتیک (و یا حتی نسل‌های پیشرفته‌تر که بشر بعدها به آن‌ها دست خواهد یافت) کاربردهای صحیحی داشته باشند و گره‌گشایی کنند. چنانکه ما هم‌اکنون شاهد هستیم کشورهای مبدع تکنیک کریسپر، تکنیکهای پیشین را کنار نگذاشته اند و همچنان گردش مالی قابل‌توجهی در حوزه انواع محصولات حاصل از اصلاح کلاسیک و یا برخی محصولات تراریخته تائید شده دارند. بنابراین به نظرم بهتر است به‌جای مشغول کردن ذهن مردم و مسئولین در چارچوب دوگانه‌های کاذب، دانشمندان و مسئولین کشورمان را به سمت طراحی الگوهای صحیح و بومی بهره‌برداری از این فناوری‌های نوظهور؛ به‌گونه‌ای که مخاطراتی برای کشور نداشته باشند و مسائل اصلی ما را حل کنند 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