GMO nowej generacji

XXI wiek stawia przed ludzkością wiele nowych wyzwań. Szacuje się, iż liczba ludności do roku 2050 będzie wynosić około 9 miliarów. Tak więc w niedługim czasie zwiększy się o prawie dwa miliardy w stosunku do stanu obecnego. Niestety Ziemia jest tylko jedna, a ilość gruntów ornych jest dosyć ograniczona i nie będzie mogła być znacząco zwiększona bez wyrządzania krzywdy naturze. Nasuwa się więc pytanie, w jaki sposób zaspokoić wciąż rosnące zapotrzebowanie ludzkości na pożywienie? Można to osiągnąć poprzez zwiększenie wydajności upraw oraz wykorzystanie obszarów, do tej pory uważanych za nienadających się na uprawy (np. gleby o wysokim zasoleniu). Jednym z rozwiązań może być zastosowanie inżynierii genetycznej w wytwarzaniu nowych odmian roślin, które dawałyby większy plon lub mogłyby poradzić sobie w niekorzystnych warunkach. Niestety, obecnie stosowane technologie budzą kontrowersje oraz nie do końca zrozumiałe i uzasadnione obawy. Istnieje więc potrzeba rozwoju takich technik, które nie budziłyby tak skrajnych reakcji. Rozwiązaniem może być zastosowanie intra- i cisgenezy w modyfikacji genetycznej zbóż.

Obecnie uprawiane genetycznie modyfikowane zboża, zostały wytworzone za pomocą transgenezy. Technika ta polega na modyfikacji roślin, poprzez umieszczenie w nich genów organizmów zazwyczaj niespokrewnionych, takich jak bakterie, wirusy czy odległe filogenetycznie gatunki roślin. W tym celu projektowane są kasety ekspresyjne zawierające geny oraz elementy regulatorowe (promotory, terminatory) obcych organizmów. Takie konstrukty są klonowane do odpowiednich regionów DNA bakterii (T-DNA) Agrobacterium tumefaciens, a następnie są umieszczane w roślinie za pomocą transformacji genetycznej. Zmodyfikowane rośliny są selekcjonowane poprzez wprowadzenie genów markerowych, kodujących oporność na antybiotyki lub herbicydy.

Dwie nowe techniki, czyli wspominana wyżej intrageneza oraz cisgeneza, działają w analogiczny sposób. Różnica polega jednak na tym, iż do konstrukcji kaset ekspresyjnych wykorzystywane są geny oraz elementy regulatorowe tego samego lub blisko spokrewnionego gatunku roślin.

Jak pokazały badania Eurobarometru z roku 2010, opinia społeczna jest negatywnie nastawiona do transformacji genetycznej obcym DNA, uważając ją za mało naturalną. Takich obaw respondenci nie przejawiali, gdy zapytano ich o wykorzystanie intra- i cisgenezy do modyfikacji roślin. Wydaje się więc, iż może to być sposób na pogodzenie potrzeby stosowania nowoczesnych technologii w rolnictwie i obaw społeczeństwa dotyczących GMO.

Cisgeneza jest to genetyczna modyfikacja roślin, do których wprowadzono jeden lub więcej genów pochodzących z tego samego gatunku lub gatunku blisko spokrewnionego. Wprowadzane cisgeny są dokładnymi kopiami naturalnie występujących genów, zawierających również „naturalne” regiony regulatorowe. Rośliny takie nie zawierają żadnych transgenów, np. genów oporności na antybiotyki. Technika ta wydaję się być najbardziej zbliżona do tradycyjnych technik hodowli. W tym ma jednak przewagę, iż poprzez używanie cisgenów, unikamy wprowadzania wielu niepożądanych elementów do genomu gospodarza, tak jak ma to miejsce podczas krzyżowania roślin.

Intrageneza różni się od cisgenezy konstrukcją kaset ekspresyjnych. Różnica polega na tym, iż intrageny, w porównaniu do cisgenów, nie są wierną kopią naturalnych genów. Są to zazwyczaj chimeryczne konstrukcje zawierające różnego typu rearanżacje w sekwencji kodującej naturalnych genów oraz zawierające elementy regulatorowe blisko spokrewnionych gatunków. Intrageny są klonowane do DNA bakterii Agrobacterium tumefaciens, poprzez zastąpienie T-DNA bakterii, tak zwanym P-DNA (DNA pochodzenia roślinnego). Takie rośliny również nie zawierają genów markerowych warunkujących oporność na antybiotyki i herbicydy).

Istnieje duże zapotrzebowanie na zboża wytwarzane nowoczesnymi technologiami, które nie budziły by kontrowersji. Cis- i intrageneza wydają się spełniać te warunki. Intrageneza wydaje się być techniką bardziej elastyczną niż cisgeneza, dzięki której można mieć większą kontrolę nad wprowadzanymi genami. Możliwe jest również wykorzystanie zjawiska interferencji RNA, za pomocą którego można „wyłączyć” ekspresję genu występującego w roślinie, np. odpowiedzialnego za produkcję szkodliwych substancji.

Nowe technologie wymagają również uregulowania ich kwestii w międzynarodowym prawie. Na dzień dzisiejszy, nie ma żadnych regulacji, co już doprowadziło do tego, iż jedna odmiana trawy nie została dopuszczona do uprawy z tego powodu. Niestety nasze prawo jest tak skonstruowane, iż skupia się na metodzie uzyskania danej rośliny, a nie na rodzaju wprowadzanej modyfikacji czy cechy.