Технологии редактирования генов, применяющиеся для выращивания устойчивых к вирусам сельскохозяйственных растений, могут таить в себе опасности, предупреждает международная группа ученых из Канады, Бельгии и Швейцарии. По их словам, создание генетически модифицированного маниока в контролируемых лабораторных условиях приводит к размножению мутантных вирусов, способствующих гибели урожая.

В журнале Genome Biology ученые опубликовали исследование, в ходе которого воспользовались системой CRISPR-Cas9, что дать растениям Manihot esculenta искусственный иммунитет к патогенному вирусу африканской мозаики маниока. Как оказалось, эта технология не способна обеспечить эффективную устойчивость к инфекционному агенту в тепличных условиях. Более того, 33-48% вирусных геномов, подвергшихся атаке со стороны системы CRISPR, заработали однонуклеотидную мутацию, придающую неуязвимость к искусственному иммунитету.

Ученые разработали sgRNA1 — гидовую РНК, направленную против вирусных генов AC2 и AC3. Первый кодирует многофункциональный белок TrAP, отвечающий за активацию других вирусных генов, патогенность и подавление сайлесинга (процесса выключения генов). Второй кодирует белок REn, участвующий в размножении вируса. sgRNA1 указывает ферменту Cas9, который играет роль «ножниц», какой участок генома нужно разрезать.

В теории это должно привести к подавлению AC2 и AC3 и уничтожению вируса. Но оказалось, что никаких различий в устойчивости к вирусу между растениями дикого типа и трансгенным маниоком не было.

Исследователи секвенировали 4942 генома вирусов, выделенных из растений через 3 и 8 недель после заражения и выяснили, что в 33-48% вирусов, подвергшихся воздействию CRISPR-Cas9, в гене AC2 происходила мутация в виде вставки дополнительного нуклеотида. Этот нуклеотид прерывает кодирование белка, но при этом создает условия для кодирования недостающих элементов TrAP.

Маниок – это клубнеплодное тропическое растение, которое выращивается и употребляется в пищу в Южной Америке, Африке и Азии. Он является основным источником углеводов для миллиардов людей, однако мозаичная болезнь приводит к 20%-ной потере урожая. Биотехнологии считаются перспективным направлением решения продовольственной проблемы, хотя вирусы со временем развивают устойчивость к различным методам.

Исследователи призывают проводить дополнительные исследования генно-инженерных методов борьбы с инфекциями, чтобы не допустить эволюцию мутантных вирусов.