Учёные продолжают "замазывать" недостатки ГМО

Два опубликованных доклада (п. 2 и 3), сообщают об использовании учёными синтетических аминокислот, которые позволяют им создавать «генетические брандмауэры», которые могли бы предотвратить от побега на волю специально разработанных ГМО культур или животных и нанесение ими ущерба окружающей среде.
Несмотря на ажиотаж вокруг этого заявления, система сдерживания ГМО делает их зависимыми от синтетических питательных веществ. Бактериальный штамм, используемый в исследованиях рекомбинантных ДНК, ещё в 1970-х годах был разработан, чтобы быть зависимым от синтетического питательного вещества, которое не встречается в дикой природе. Он специально использовался для недопущения распространения рекомбинантной E.coli за пределами лаборатории.

Конечно, такие «генетические брандмауэры» являются ещё одной дорогостоящей техно разработкой, направленной на решение проблемы, которая ГМО промышленность создала в первую очередь. Мы с нетерпением ждём того дня, когда инвесторы исследований осознают тот факт, что разработка безконечных техно исправлений для решения проблем, связанных с предыдущей технологией, является неприемлемым, кроме того, на них уходят значительные ресурсы.

Должны быть отдельно изучены потенциальные последствия токсичности и нецелевых синтетических аминокислот, предназначенных для сдерживания ГМО дополнительно к первоначальной оценке воздействия ГМО. И больше исследований должно быть направлено на эффективность таких методов сдерживания. Может всё-таки отправить все ГМО на доработку в лабораторию, а не постоянно заштопывать дыры, которые обнаруживаются спустя некоторое время? Может хватит 20-летних экспериментов над нами и всей планетой?

1. Создание «генетического брандмауэра» для ГМО

В один прекрасный день синтетические аминокислоты могут позволить учёным создавать «генетические брандмауэры», которые будут мешать ГМО культурам или животным сбегать на волю и наносить ущерб окружающей среде, сообщают исследователи Гарвардского и Йельского университета.

В среду (21 января – Ред.), учёные объявили, что ими созданы генетически модифицированные бактерии, чьё выживание зависит от созданных в лаборатории аминокислот. Находящиеся на «замке» эти синтетические создания, говорят исследователи, быстро погибают, если они сбегают из своей тщательно контролируемой среды и попадают в окружающий мир.

«Я не хочу быть паникёром или что-то в этом роде, но я думаю, что дело в том, что эти организмы действительно распространяются», сказал Джордж Черч, профессор генетики Гарвардской медицинской школы.

Изменённые бактерии, которые Черч и его коллеги окрестили геномно перекодированными организмами (англ. genomically recoded organisms), или ГПО, были описаны в нескольких исследованиях, опубликованных в среду в журнале «Nature».
Генетически изменённые бактерии используются для производства всё большего количества продуктов, в том числе фармацевтических белков, таких как инсулин, молочные продукты, такие как йогурт, и полимеры, используемые для создания текстильной продукции.
В то время как намного проще изменить генетический код бактерий, чем изменить геном растения и животного, Черч сказал, что возможно этот метод будет реализован на более сложных ГМО, таких как культуры.

Черч и Фаррен Айзекс, доцент кафедры молекулярной, клеточной и эволюционной биологии в Йельском университете, а также соавтор одного из исследований, заявили, что их работа была продиктована опасением, что изменённые организмы могут попасть в дикую природу и вытеснить естественные виды. Именно это безпокойство заставило некоторых сильно критиковать использование ГМО в промышленности и в сельском хозяйстве.
«Это сценарий», заявил журналистам Черч. «Вы хотите обуздать эти вещи, а не ждать, пока у вас появятся проблемы».
Ключ к разработке предохранительных мер скрыт в аминокислотах, которые используют бактерии и другие организмы, чтобы создать множество белков, необходимых для их функционирования.

В природе существует только 20 таких аминокислот, но клетки используют эту ограниченную палитру химических веществ для производства ошеломляющего количества специализированных белков. Рецепт каждого из этих белков закодирован в геноме организма.
В Гарвардском исследовании, Черч и его коллеги изменили так геном бактерии E.coli, чтобы она содержала новые инструкции для одного критического белка, на создание которого необходимы аминокислоты: biphenylalanine или bipA.
«Мы действительно считаем, что это новый класс организмов», заявил журналистам Черч. «Это не просто новый вид. В некотором смысле это новое королевство».
Вполне возможно, что после воспроизведения на протяжении нескольких поколений изменённый микроб в конечном итоге разовьёт мутацию, которая позволит ему выживать без bipA, сказал Черч.

Чтобы защититься от этого, исследователи заявили, что они должны будут изменить бактерии так, чтобы при помощи синтетических аминокислот они создали целый ряд основополагающих белков.

Черч и Айзекс сказали, что они надеются сделать такие бактерии привлекательными для промышленности, кроме того, создать микробы неуязвимыми перед вирусами.
«Наш следующий шаг — создать по-настоящему мультиустойчивый к вирусам организм, который будет устойчив ко всем вирусам, даже к вирусам, которые мы ещё не можем охарактеризовать в дикой природе», сказал Черч.

2. Био-сдерживающие генетически модифицированные организмы с синтетическим белковым дизайном

Генетически модифицированные организмы (ГМО) всё чаще попадают в больших масштабах и в открытые среды. Стратегии генетического био-сдерживания необходимы для предотвращения непреднамеренного распространения ГМО в природных экосистемах. Существующие методы био-локализации являются недостаточными, поскольку они оказывают эволюционное давление на организм, это происходит благодаря спонтанному мутагенезу или горизонтальному переносу генов, или потому, что их можно обойти путём экологически доступных соединений. Здесь мы просчитали редизайн основных ферментов первого организма, обладающего изменённым генетическим кодом (кишечная палочка штамма C321.ΔA), чтобы придать метаболическую зависимость нестандартным аминокислотам. Полученные ГМО не могут метаболически обойти механизмы их био-сдерживания благодаря использованию известных природных соединений, и они проявляют безпрецедентную устойчивость к эволюционному побегу через мутагенез и горизонтальный перенос генов. Эта работа даёт основу большей безопасности ГМО, которые изолированы от природных экосистем в зависимости от синтетических метаболитов.

3. Перекодированные организмы, генетически зависящие от синтетических аминокислот
Генетически модифицированные организмы (ГМО) всё чаще используются в исследовательских и промышленных системах для производства дорогостоящих лекарственных препаратов, топлива и химических веществ. Генетическая изоляция и собственная био-защита дала бы необходимые меры биологической безопасности в обезпечении этих замкнутых систем, и обезпечило бы безопасное применение ГМО в открытых системах, включая био-перекодировку и пробиотики. Хотя были разработаны соответствующие меры, чтобы контролировать существенный рост клеток регуляцией генов, индуцируемых переключаемыми токсинами и инженерными ауксотрофами, эти подходы оказались под угрозой поперечных метаболитов, утечки важных генов или генетической мутации. Здесь мы опишем построение серии геномно перекодированных организмов (ГПО), рост которых ограничен несколькими важными генами, которые зависят от экзогенно синтетических аминокислот (ЭСА).