Синтетическая биология и ГМО 2.0

Что нужно знать производителям и потребителям натуральных продуктов с приходом синтетической биологии? Biosafety.ru подготовил пояснительную записку на эту тему с использованием собственных материалов и информации из отчета "Синтетическая биология. ГМО 2.0" международной экологической организации "Друзья Земли" и общественной группы ETC.

В мире все больше людей, которые готовы покупать продукты, произведенные из натуральных источников. Продукты, которые не содержат ГМО, пестицидов, искусственных подсластителей, консервантов, усилителей вкуса и аромата и других добавок. Продукты, которые не только более безопасны для здоровья, но и производятся в рамках традиционной концепции, основанной на гармонии с природой, разнообразии культур и традиций.

Это противоположность массовому производству, истощающему земли и эксплуатирующему желание потреблять как можно больше товаров и услуг, независимо от того, насколько они действительно необходимы и/или полезны и какова стоимость их производства для окружающей среды.

Но с каждым годом производство натуральных таких продуктов становится все более сложной задачей.

Потребительские и экологические организации в Европе, вроде бы, только добились того, чтобы производители следили за содержанием ГМО в своих продуктах, как широко стала применяться технология, которую принято называть ГМО 2.0.

GMOs 2.0: Synthetic Biology Guide

Что это такое? Если, так называемые ГМО первого поколения, это продукты, сделанные при помощи встраивания чужеродного гена в неродственный организм с целью придания новых свойств, то ГМО 2.0 – гораздо более широкое понятие.

Кто купил CRISPR для сельского хозяйства?

Новые технологии, так называемые CRISPR Cas9 и другие позволяют не только встраивать новые гены, но и удалять «ненужные», превращать гены в спящие или вовсе переписывать ДНК.  По-другому эти технологии называют синтетической биологией.

Конечно, все это возникло не сегодня, еще в самом начале этого века начались проекты по созданию не просто синтетических организмов-фабрик для производства ингредиентов для пищевой промышленности и других целей, А совершенно новых организмов с полностью рукотворными ДНК. Этакий биоконструктор.

Японские ученые предрекают выпуск на рынок запатентованных трансгенных пчел уже через три года

Еще в 2007 году вышел очень занимательный доклад «Экстремальная генная инженерия» (Extreme Genetic Engineering) международной организации ETC.

Он содержал следующие основные пункты, актуальность которых не уменьшилась и сегодня:

1. Создание искусственных микроорганизмов - генная инженерия периода пост-модерн
   Генный инженер Грейг Вентер (Craig Venter), известный тем, что в 2003 он создал искусственный вирус за две недели, является безусловным лидером в этом направлении. В 2005 году он основал свою компанию Synthetic Genomics, Inc. Цель, которую ставят перед собой Вентер и его коллеги, является создания микро-микроба для использования в качестве основы для проектирования новых микроорганизмов с коммерчески привлекательными свойствами, многие из которых предполагается выпускать в окружающую среду. Однажды в интервью одной из газет на вопрос, не пытается ли он играть в Бога, Крейг ответил – это не игра.2. Живые конструкции а-ля LEGO на заказ
   Если Вентер, возможно, и не намерен играть, то его коллега Дрю Энди (Drew Endy) из Массачусетского технологического института (MIT) думает иначе. Энди по образованию не только инженер, но и программист. По его словам, живой организм - это компьютер или машина, состоящая из генетических плат, а ДНК – это программное обеспечение, которое можно «взломать». Он уверен, что в будущем биоинженеры будут работать за компьютерами, а не в лабораториях. По мысли Энди генокоды, существующие в природе, слишком избыточны и неудобны, их необходимо переделать, создав свои генокоды. В интервью СМИ он говорит: давайте построим новые биологические системы, системы, которые будут более просты для понимания. Энди и его коллеги в MIT создают так называемые биокирпичи, из которых можно будет в дальнейшем складывать «удобные для понимания и использования» организмы. К примеру, он планирует перестроить геном деревьев так, чтобы они могли расти в домах.3. Искусственные клетки по-новому – эрзац-эволюция
   Другая команда исследователей из штата Нью-Мексико, в лабораториях Лос-Аламоса, где была создана атомная бомба, конструирует искусственные клетки без! ДНК.
   Если основные существующие проекты в области синтетической биологии в той или иной степени занимаются изменением существующих систем, то Стин Расмуссен (Steen Rasmussen) и его коллеги решили начать с нуля. Они намерены создать свои компоненты жизни и смешать их по своему усмотрению в пробирке. Химики и физики намерены создать протоклетку, которая пусть и будет примитивнее бактерии — должна будет обладать главными особенностями жизни: производить собственную энергию, давать потомство и даже развиваться.4. Клетки-супер-фабрики
   В Калифорнии, в Университете Беркли Джей Кислинг (Jay Keasling) занимается созданием клеток, которые будут работать в качестве химических фабрик будущего. «Мы соединяем различные генетические компоненты в единую систему», - говорит Кислинг. Он и его команда синтезировали около десятка генов, которые, объединив свои «усилия», должны стать новыми химическими фабриками для производства новых или редких изопреноидов, которые можно будет использовать в медицине, в качестве агрохимикатов и так далее. Получение изопреноидов при помощи химического синтеза, используемого сегодня, - сложный, экономически невыгодный процесс, а из природных источников можно добыть лишь небольшие, количества соединения. Схожим образом Кислинг намерен создать препарат от малярии для лечения этой болезни в развивающихся странах, на что он уже получил многомиллионный грант от фонда Билла Гейтса.

   5. Внеземная генетика
   Пока астрономы пытаются ответить на вопрос, если жизнь на других планетах, группа биологов из Флориды планирует создать ее в чашке Петри. Стивен Беннер (Steven Benner), биохимик и основатель Института науки и технологий в Вестхаймере, ранее сотрудничавший с Университетом Флориды, считает, что существующие формы жизни не исчерпывающи.

   Беннер и его коллеги создают неприродные генетически системы. Его аргумент прост: не может быть, чтобы вся жизнь укладывалась лишь в ограниченный набор ДНК, необходимо создать иные модели жизни. Беннер синтезировал новые молекулы, которые способны самовоспроизводиться и передавать наследственную информацию по аналогии с ДНК, «ДНК» этих молекул состоят из кода, который записывается не четырьмя, а шестью и даже двенадцатью буквами. Однако Стивен говорит, что его молекулы, скорее всего, не выживут в природной среде планеты Земля, но могут «вписаться» в жизнь в других мирах.

Редактирование CRISPR Cas9. Старая песня на новый лад

Что такое  генное редактирование, которое применяется в настоящий момент для производства различного рода добавок и компонентов пищи?

В последние пару-тройку лет для генного редактирования часто используют технологию CRISPR Cas9.

Она основывается на иммунитете бактерии. Генные инженеры научились его использовать, чтобы менять и растения, и животных, и даже людей.

Бактерии хорошо отражают атаки любых вирусов, и для того, чтобы это сделать, они производят специальные ферменты. Когда бактерия убивает вирус, она копирует часть его ДНК себе, внутри т.н. последовательностей CRISPR, чтобы потом, встретившись вновь с этим вирусом, она смогла его также уничтожить при помощи новой части своей «иммунной кассеты».

При нападении вируса она воспроизводит белок Cas9. Если этот белок обмануть, дав ему искусственную РНК, то, попадая в организм, он начнёт искать копии этого материала в целевом организме и таким образом встраивать в его геном что угодно. Так можно не только удалить ген или любой участок из ДНК, но и встроить. Для этого необходимо только добавить ферменты, восстанавливающие ДНК. Эта технологически гораздо проще и дешевле, чем создать ГМО по «традиционной» методике при помощи агробактериальных пушек и т.д.

В США, например, в магазинах игр и приложений уже можно купить приложение для мобильного телефона, описывающее создание CRISPR-кассет.

В России ГМ-микроорганизмы по «старой» технологии производить не запрещено и они уже активно используются для получения, например, сырных ферментов. Импортируются подобные добавки в страну также в больших количествах.

Но добавки, произведенные по технологии ГМО 2.0, в России еще не распространены. Отдельного регулирования таких организмов (как их самих, так и их производных) тоже нет. Либо они будут признаны эквивалентами традиционных ГМО и тогда подпадут под текущее регулирование. А это значит, что продукты и добавки, произведенные и ГМ-источников, будут маркироваться соответственно. Если продукты генного редактирования будут признаны нетрадиционными ГМО или даже вовсе не ГМО, ситуация будет иная. В силу того, что генное редактирование применяется и для изменения организма без встраивания чужеродного гена, лоббисты технологии в Европе требуют признать ее не подлежащие регулированию законодательством в сфере ГМО. Пока им это не удается, но, на родине технологии, в США она не считается особой и отдельно не регулируется.

ЧТО ДОЛЖНЫ ЗНАТЬ ПРОИЗВОДИТЕЛИ?

Синтетическая биология добралась и до продуктов питания.

Европейцы советуют производителям натуральной продукции следующие вопросы:

• Знают ли они о том, что такое ГМО 2.0/синтетическая биология?
• Содержат ли продукты ингредиенты, которые могут быть произведены при помощи синтетической биологии?
• Продают ли они ингредиенты, произведенные при помощи генной инженерии, в том числе при помощи синтетической биологии?
• Отслеживают ли поставщики происхождение своих ингредиентов?
• Можем ли мы (или наши потребители) относиться к продуктам ГМО 2.0 как к безопасным, устойчивым или произведенным честно?
• Чем регулируется использование и безопасность этих ингредиентов?
• Каковы репутационные риски, связанные с использованием ингредиентов полученных при помощи генной инженерии/синтетической биологии?

Список вопросов для поставщиков гораздо шире. Европейцы советуют, например, спрашивать их, на основании чего компания приняла решение использовать именно ГМ-ингредиенты (дешевизна, доступность, качество, легкость в использовании, функциональность, выход продукции).

Ингредиенты из ГМО 2.0

Новые ингредиенты, произведенные при помощи технологии ГМО 2.0 наводняют рынок.

И это не необходимые или жизненно важные лекарства или их ингредиенты. Это хорошо знакомые нам компоненты продуктов питания, косметики и даже средств для уборки. У подавляющего большинства из них есть натуральные источники:

• Усилители вкуса и аромата, подсластители, вкусовые добавки
• Освежители
• Косметические средства
• Добавки для спортсменов, аминокислоты, витамины и антиоксиданты
• Масла
• Промышленные материалы
• Упаковка

Для производства этого, как правило, используются модифицированные дрожжи, водоросли или бактерии.

Как узнать какой ингредиент произведен при помощи синтетической биотехнологии?

Экологические организации создали базу данных, в которой можно узнать какие компании и какие ингредиенты в каких продуктах используют. Например, в России активно действует компания DSM Specialties, которая производит различные добавки из ГМ-организмов. Ее можно найти в реестре продукции, прошедшей государственную регистрацию, на сайте Роспотребнадзора и Евразийской экономической комиссии. Biosafety.ru подготовит подборку такой продукции для наших читателей.

А по этой ссылке (на английском языке) можно узнать проверить любые другие ингредиенты, которые пока не зарегистрированы в России или в странах Таможенного союза, но в любой момент могут оказаться в этом списке:

http://database.synbiowatch.org/

Biosafety.ru