211service.com
Precīzāka gēnu inženierija augiem
Gēnu inženierijas augi ir laikietilpīgs process. Pašlaik ģenētisko izmaiņu nodrošināšanai izmantotās metodes ir neprecīzas, tāpēc bieži vien ir jāģenerē tūkstošiem augu, lai atrastu tādu, kam ir vēlamās izmaiņas. Šonedēļ divi raksti Daba sīki aprakstīta ģenētiskās tehnoloģijas izmantošana, kas ļauj zinātniekiem precīzāk mērķēt uz augu genomiem. Metode, kas iepriekš izmantota dzīvniekiem un cilvēka šūnām, var tikt izmantota, lai ieviestu jaunu gēnu, veiktu nelielas izmaiņas esošajos gēnos vai bloķētu gēna ekspresiju; tas arī dod iespēju vienā augā ieviest vairākas dažādas ģenētiskas izmaiņas.
Gēnu fiksācija: Izmantojot jaunu tehniku, pētnieki mainīja tabakas augu gēnu, lai padarītu tos izturīgus pret herbicīdiem. Kreisajā pusē parādītie augi spēj attīstīties, ja tie ir pakļauti herbicīda iedarbībai, salīdzinot ar kontroles augiem labajā pusē.
Tagad mums ir zināma kontrole pār auga ģenētisko kodu, saka Daniels Voytas , viena no rakstiem vadošais autors un Minesotas universitātes ģenētiķis. Šis paņēmiens ne tikai ļauj veikt precīzākas izmaiņas, bet arī ievērojami palielina ģenētiski modificētu augu ģenerēšanas efektivitāti, ko izmanto kā pārtiku vai degvielu, vai oglekļa absorbēšanai un vides attīrīšanai. Viņš saka, ka, ja jūs katru reizi varat precīzi nogādāt gēnu vienā un tajā pašā vietā, tas var mainīt regulējošo ainavu un samazināt šo transgēno augu radīšanas izmaksas.
Vipula Šukla, zinātniece plkst Dow AgroSciences , kurš vadīja otru pētījumu, saka, ka augu zinātniekiem visi mums pieejamie tradicionālie rīki ir balstīti uz metodēm, kas veic nejaušas augu genomu modifikācijas. Šīs metodes ietver baktēriju vektora izmantošanu, lai pārnestu DNS uz augu šūnām, vai ar DNS pārklātu daļiņu fizisku spridzināšanu šūnās. Šukla saka, ka DNS ieviesa šos veidus, un tā var nonākt jebkurā auga genomā un radīt neparedzētas blakusparādības, piemēram, mainīt esošo gēnu vai radīt vairākas interesējošā gēna kopijas. Zinātnieki parasti ģenerē daudzus augus un pēc tam tos pārbauda, lai atrastu tos, kuros vēlamās izmaiņas bija veiksmīgas.
Abos jaunajos pētījumos — vienu vadīja Dow, bet otru — akadēmiskais konsorcijs — izmantoja gēnu mērķēšanas tehnoloģiju, ko sauc par cinka pirkstu nukleāzēm — sintētiskām olbaltumvielām, kas var precīzi mērķēt uz genoma vietām un veikt specifiskas ģenētiskas izmaiņas.
Cinka pirkstu nukleāzes darbojas, sadalot abus DNS pavedienus noteiktā genoma vietā. Šis dubultais pārtraukums liek pašas šūnas remonta iekārtai aizlāpīt plaisu. Iekārta bieži meklēs DNS gabalu, kas ir līdzīgs bojātajam reģionam, lai kopētu un ielīmētu atpakaļ genomā. Piegādājot DNS gabalu, kas satur sākotnējā gēna sekvences ar vēlamajām izmaiņām — vai nu pievienojot jaunu gēnu, vai mainot secību, — zinātnieki var rosināt šūnu mainīt ģenētisko kodu, kad tā novērš pārtraukumu. Šo tehnoloģiju var izmantot arī, lai bloķētu gēnu, izmantojot citu labošanas mehānismu, kurā šūna vienkārši savieno abus salauztos galus, kas bieži dzēš vai ievieto jaunas DNS sekvences remonta vietā, kā rezultātā tiek izveidots DNS kods, kas var nav jālasa pareizi.
Dow grupa izmantoja metodi, lai ieviestu divas izmaiņas kukurūzā, augā, ko bieži izmanto dzīvnieku barībā. Pētnieki mērķēja uz gēnu, kas iesaistīts fitātu ražošanā — ķīmiskās vielas kukurūzā, ko vairums dzīvnieku nevar sagremot, un izmantoja gēnu kā nosēšanās laukumu, lai ievietotu citu gēnu, kas nodrošina augu toleranci pret herbicīdiem. Tajā pašā laikā viņi izjauca mērķa gēnu, lai augs ražotu mazāk fitātu, kas, pēc Šuklas teiktā, var arī uzkrāties kā atkritumi ūdens notecē no fermām. Ar esošajām tehnoloģijām nav viegli veikt spēju šādā veidā sakārtot vēlamās īpašības.
Akadēmiskā grupa izmantoja līdzīgu metodi, ko izstrādāja Cinka pirkstu konsorcijs , starptautiska pētnieku komanda, kas apņēmusies izstrādāt publiski pieejamu platformu cinka pirkstu nukleāžu inženierijai. Tā vietā, lai augam pievienotu jaunu gēnu, pētnieki izmantoja cinka pirkstu nukleāzes, lai tabakas augos esošajā gēnā ieviestu mainītu ģenētisko secību; gēna kodētais proteīns ir herbicīdu mērķis, un izmaiņas padara augus izturīgus pret herbicīdiem. Voytas saka, ka iespēja veikt tik smalkas izmaiņas gēnā pētniekiem dos jaunu veidu, kā pētīt augu bioloģiju.
Metode joprojām prasa vairāku augu ģenerēšanu un to pārbaudi, lai atrastu tos, kas tika veiksmīgi mainīti, taču skaitļi ir desmitos vai simtos, nevis tūkstošos vai desmitiem tūkstošu. Shukla lēš, ka tehnoloģija samazina laiku, kas nepieciešams rūpnīcas projektēšanai, apmēram uz pusi. Metode prasa arī izveidot cinka pirkstu nukleāzes, kas ir raksturīgas konkrētam lietojumam. Shukla saka, ka Dow jau izmanto savu platformu, lai izveidotu molekulas savos iekšējos produktos, kā arī akadēmiskajos pētniecības projektos, un plāno licencēt tehnoloģiju akadēmiskai, komerciālai un humanitārai lietošanai. Voytas saka, ka Zinc Finger Consortium padara savu metodi publiski pieejamu un piedāvās apmācības par tehniku.
Metjū Portejs , bioķīmiķis Teksasas Universitātē Sanantonio, kurš rakstīja pavadošo rakstu Daba , teikts, ka abi dokumenti ir pirmie piemēri izmeklētājiem, kuri ir izvēlējušies interesējošo gēnu, izstrādājot šim gēnam cinka pirkstu nukleāzes un izmantojot nukleāzes, lai radītu specifiskas modifikācijas augos. Portejs, kurš ir pētījis cinka pirkstu nukleāzes kā gēnu terapijas metodi cilvēkiem, saka, ka pēdējos gados ir pieaugusi interese par cinka pirkstu nukleāzēm. Tos izmanto, lai radītu precīzas mutācijas zebras zivīs, un tikai sākas klīniskais pētījums ar cilvēkiem, kurā tiks pārbaudīta cinka pirkstu nukleāžu izmantošana, lai radītu ģenētiskas izmaiņas HIV pacientu T šūnās, cerot to panākt. to šūnas spēj labāk cīnīties ar infekciju.