Een aardappel gemaakt met genbewerking

Dan Voytas is een plantengeneticus aan de Universiteit van Minnesota. Maar twee dagen per week stopt hij met het bestuderen van de grondbeginselen van DNA-engineering en gaat hij naar een nabijgelegen bedrijf genaamd Cellectis Plant Sciences, waar hij ze toepast.

Aardappelplanten groeien bij Cellectis, een genetisch technologisch bedrijf.

Zijn nieuwste creatie, deze maand beschreven in een plantendagboek, is een Ranger Russet-aardappel die geen zoete suikers verzamelt bij typische koude bewaartemperaturen. Daardoor blijft het langer goed en wanneer het wordt gebakken, produceert het niet zoveel acrylamide, een vermoedelijk kankerverwekkend middel.

Wat anders is aan de aardappel, is dat hij is gekweekt met behulp van genbewerking, een nieuw soort techniek voor het veranderen van DNA waarvan plantwetenschappers zeggen dat het revolutionair zal zijn vanwege zijn eenvoud en kracht. De technologie kan ook een manier zijn om planten te manipuleren die het stigma en de voorschriften vermijden die normaal gesproken worden geassocieerd met genetisch gemodificeerde organismen (GGO's).

In het geval van de Ranger Russet liet Voytas' genbewerkingstechniek, bekend als TALEN's, geen spoor achter behalve een paar verwijderde DNA-letters. De bewerking schakelde een enkel gen uit dat sucrose omzet in glucose en fructose. Zonder dat, denkt Voytas, zijn de aardappelen veel langer houdbaar zonder kwaliteitsverlies.

De aardappel is een prototype van wat volgens plantenwetenschappers een snel opkomende nieuwe generatie genetisch gemodificeerde planten is. Met genbewerking denken kleine bedrijven dat ze heel snel nieuwe gewassen kunnen ontwikkelen voor een fractie van de normale kosten, zelfs bij soorten die tot nu toe grotendeels onaangetast zijn door biotechnologie, zoals avocado's, sorghum en decoratieve bloemen.

De meeste genetisch gemodificeerde gewassen die tot nu toe commercieel zijn geteeld, bevatten genen van bacteriën om ze insecticiden te laten produceren of onkruidverdelgers te weerstaan. Publieke oppositie en wettelijke vereisten maken deze transgene planten duur om te ontwikkelen. Dat is de reden waarom bijna alle biotech-planten lucratieve gewassen zijn met een groot areaal zoals soja, maïs en katoen en worden verkocht door slechts een paar grote bedrijven, zoals Monsanto en DuPont.

In augustus heeft het Amerikaanse ministerie van landbouw vertelde Cellectis dat, in tegenstelling tot transgene planten, de aardappel niet zou worden gereguleerd. Dat betekent dat in plaats van te worden gekweekt in omheinde testpercelen en map na map met veiligheidsgegevens te genereren, de Ranger Russet snel op de markt kan komen. Twee jaar geleden kwam het bureau tot een vergelijkbare conclusie toen het een door Dow AgroSciences ontwikkelde DNA-bewerkte maïsplant overwoog, hoewel het nog niet wordt verkocht.

Dan Voytas

Wetenschappers zeggen dat producten zoals de aardappel nog maar het begin zijn voor genbewerkingstechnieken in planten. Dezelfde technologieën zullen veel geavanceerdere engineering mogelijk maken, inclusief manipulatie van fotosynthese om planten sneller te laten groeien en meer voedsel op te leveren. Het is een enorme kans, een onpeilbare kans, zegt Martin Spalding, een plantenonderzoeker aan de Iowa State University.

Voorlopig worden de technieken gebruikt om planten op meer bescheiden manieren te modificeren. De eerste golf van deze technologie verwijdert slechts een paar basenparen, zegt Yinong Yang, een professor in plantenpathologie aan de Penn State University, verwijzend naar de combinaties van DNA-letters - A, G, C en T - waaruit een genoom bestaat . Door precies het juiste gen uit te schakelen, zoals onderzoekers deden bij de aardappel, is het mogelijk om een ​​plant een aantal waardevolle eigenschappen mee te geven.

De volgende stap, zegt Yang, zal zijn om de DNA-letters van plantengenen te veranderen, waarbij de ene plantversie van een gen wordt vervangen door die van een ander waarvan bekend is dat het bijvoorbeeld weerstand biedt tegen ziekten. Yang zegt dat er een bacterievuurbestendige vorm van rijst is die slechts een paar DNA-letters verschilt van commerciële soorten. Ik zou dat gewoon kunnen veranderen in weerstand, zegt hij. Het is als gentherapie bij mensen. Hij zegt dat hij nu onderhandelt over een contract om de gen-bewerkte rijst te produceren.

Wat Voytas betreft, dit is niet de eerste keer dat hij planten gene-edit. Tien jaar geleden startte hij een bedrijf genaamd Phytodyne op basis van een eerdere technologie, zinkvingernucleasen genaamd, maar het stopte nadat Dow AgroSciences meer dan $ 50 miljoen betaalde voor exclusieve rechten om dat soort genbewerking in planten te gebruiken.

Voytas werkte in 2010 samen met het Franse biotechnologiebedrijf Cellectis nadat het had aangeboden hem te installeren als wetenschappelijk hoofd van een nieuwe afdeling planttechniek. Maar de eerste pogingen liepen op moeilijkheden uit toen een ander systeem voor het bewerken van genen, meganucleasen, een uitdaging bleek om mee te werken en ook verstrikt raakte in octrooigeschillen.

Uiteindelijk keerde Voytas terug naar het laboratorium en bedacht een nieuwe manier om genen te bewerken, met behulp van speciaal ontwikkelde eiwitten, TALEN's genaamd. Die technologie werd gebruikt om de aardappel van Cellectis te maken, evenals een sojaboon met verbeterde olie. Sindsdien werken Voytas en Cellectis ook met een nieuwere techniek, CRISPR genaamd (zie Genoomchirurgie ).

Voytas zegt dat het maken van de aardappel maar ongeveer een jaar duurde. Als je het via veredeling zou doen, zou het vijf tot tien jaar duren, zegt hij.

Alles bij elkaar, zegt Luc Mathis, CEO van Cellectis Plant Sciences, kostte het ontwikkelen van de aardappel een tiende van wat het doet om een ​​transgene plant, zoals maïs of soja, te creëren en op de markt te brengen. We zullen nog wat data moeten genereren, maar het zal geen enorm proces worden, zegt Mathis, die met toezichthouders blijft praten om te bepalen welke stappen er nog moeten worden ondernomen voordat de aardappel kan worden verkocht.

Cellectis zal doorgaan met de voorlopige aanplant zodra het warme weer in Minnesota aanbreekt. De eerste gewassen zullen bepalen of de aardappelen de commerciële voordelen hebben die te zien zijn in kasproeven. We moeten kijken of we de aardappel in de kou kunnen bewaren, zegt Mathis. Zodra we de commerciële proof of concept hebben, kunnen we met boeren bespreken wat het renteniveau is.

Kevin Folta, een professor in tuinbouwwetenschappen aan de Universiteit van Florida, zegt dat ongeveer 50 experts, waaronder wetenschappers en advocaten, eerder dit jaar in Arizona bijeenkwamen om genbewerking te bespreken en hoe de industrie de benadering van regelgevers in de Verenigde Staten en in het buitenland kan orkestreren. Iedereen die in welke vorm van planttechniek dan ook werkt, volgt deze technologieën krachtig, vooral met gewassen met complexe genomen of die je niet gemakkelijk kunt veredelen, zegt hij. Er zijn veel planten die oplossingen nodig hebben. Hij zegt dat door middel van genetische modificatie citrusbomen kunnen worden aangepast op manieren die met conventionele veredeling 150 jaar in beslag zouden nemen.

Folta zegt dat tegenstanders van ggo's niet bij de planningsvergadering waren betrokken. Mensen uitnodigen die de dingen niet-wetenschappelijk bekijken, zou de discussie verstoppen, zegt hij. Er is geen technologie waar ze blij mee zijn.

zich verstoppen