Редактирование генома: невероятная технология, способная управлять эволюцией

Лесная генетика, селекция и биотехнологии – одно из перспективных направлений научно-исследовательской деятельности Санкт-Петербургского НИИ лесного хозяйства.

Мы живем в век поистине грандиозных научных открытий. В этом еще раз убеждаешься, знакомясь с результатами исследований лауреатов Нобелевской премии. Так, в этом году премия по химии была присуждена американке Дженнифер Дудне и француженке Эммануэль Шарпантье «за исследование метода редактирования генома». Ученым удалось создать искусственный аналог CRISPR - природной системы приобретенного иммунитета у микроорганизмов, работающий точно и эффективно там, где необходимо самому исследователю в зависимости от поставленных задач.

Последние достижения в области геномных технологий трудно переоценить. Они уже успешно применяются в медицине, сельском хозяйстве, даже декоративном цветоводстве. Большие надежды возлагают на них и специалисты лесной отрасли. Например, с помощью новых технологий секвенирования следующего поколения, технологий Illumina, стало возможным идентифицировать древесину не только очень крупных выделов внутри ареалов лесообразующих видов, а с точностью до районов субъектов РФ. Это позволит перевести на совершенно новый уровень всю систему контроля оборота древесины в нашей стране.

Но главным прорывом в области геномных технологий может стать возможность ускоренного получения клонов лесных пород с желательными признаками путем геномного редактирования.  

Генная инженерия – одно из перспективных направлений научно-исследовательской деятельности Санкт-Петербургского НИИ лесного хозяйства. На базе Института действует исследовательская лаборатория, оснащенная современным оборудованием, которое помогает ученым в селекционной работе, в разработке и внедрении геномных технологий в лесное хозяйство страны.

Получение стерильных, экологически безопасных форм древесных пород методом геномного редактирования санкт-петербургские ученые видят как одну из основных задач на ближайшие годы своей научно-исследовательской работы.

- Перспективы применения геномного редактирования в лесном хозяйстве огромны, - считает ведущий научный сотрудник исследовательской лаборатории СПбНИИЛХ, доктор биологических наук Елена Кирилловна Потокина. – Всем известно, что геномные технологии изучают ДНК, которая представляет собой последовательность отдельных элементов – нуклеотидов - и в ней зашифрован генетический код. Малейшее изменение в этом коде - замена, выпадение, вставка элемента - может означать серьезное изменение внешнего признака, в том числе и хозяйственно-ценного. То есть благодаря технологии редактирования генов больше не надо надеяться на счастливый редкий случай благоприятной мутации, а целенаправленно вносить изменение в нужный ген, добиваясь желательного признака. 

Так можно получить соматические эмбрионы ели, лиственницы или сосны, которые сформировались из протопластов клеток, отредактированных конструкциями CRISPR-Cas, модифицирующими, например, гены ферментов биосинтеза лигнина. Или скорости роста, или устойчивости к короеду-типографу и другим вредителям. «Отредактированный» саженец может быть далее размножен черенкованием. Альтернативный вариант – получение искусственных семян, содержащих «отредактированные» соматические эмбрионы в специальной гелевой капсуле и их дальнейшее использование для получения контейнеризированных сеянцев в питомниках.

Важно отметить, что технология генного редактирования, или как ее еще называют технология CRISPR-Cas, не является ГМО, так как она не оставляет «следов» инородного генетического материала в редактируемом организме и таким образом не попадает под запреты как ГМО, - подчеркивает Е.К. Потокина.

Наука действительно не стоит на месте. Технология редактирования генома развивается стремительно. И свой вклад в это развитие, безусловно, внесут ученые Санкт-Петербургского НИИ лесного хозяйства.