👨🏾‍💻 🤶🏾 🚣🏾 كيف سيغير التحرير الجينومي الزراعة. إذا سمحنا ... 👩🏼‍🤝‍👨🏻 🙅 🧦

في ضوء الحظر الذي تم اعتماده مؤخرًا على الكائنات المعدلة وراثيًا ( الصوم ) ، يُسمع موضوع الهندسة الوراثية على نطاق واسع. أقدم لكم ترجمة لمقال ممتاز يصف تاريخ التكنولوجيا الحيوية في الزراعة ويثير تساؤلاً عن قابلية تطبيق مصطلح الكائنات المعدلة وراثيًا على منتجات تقنيات الجيل الجديد. وهذا يعطي الأمل في استخدام كائنات جديدة دون جحيم البيروقراطية والذعر بين السكان.

التكنولوجيا

تحرير الجينوم هو في الأساس فكرة بسيطة - إجراء تغيير مفيد في منطقة معينة من الجينوم في الجسم ، عادة في الجين. تؤدي هذه الطفرة (تغيير في تسلسل الحمض النووي للجين) إلى تغيير في البروتين المشفر بواسطة هذا الجين ، مما يؤدي إلى ميزة ملحوظة جسديًا في الجسم. على مدى السنوات الأربع الماضية ، أصبح تحرير الجينوم مشهورًا ومشهورًا ؛ ذكرت جميع وسائل الإعلام تقريبًا من Guardian إلى KP هذا ، وكانت هناك العديد من محاضرات TED ، ومقالات على مواقع تقنية ، وربما أكثر أهمية في Buzzfeed .

في المجتمع العلمي ، أصبح تحرير الجينوم نقطة جذب للمنح والمنشورات والاستشهادات - الثالوث المقدس للعلم الحديث. يكمن سبب هذا الاهتمام الكبير في الاكتشاف والتحسين الحديثين لتقنية CRISPR / Cas9 ، وهي أداة بسيطة جعلت تحرير الجينوم متاحًا لمعظم المختبرات البيولوجية حول العالم. على مدى 4 سنوات منذ ظهورها لأول مرة ، تم استخدام كريسبر لتحرير الخلايا البشرية والحبوب والحشرات (مثل الفراشات) والخميرة وغيرها الكثير.

الصورة

قام علماء في جامعة كورنيل مؤخرًا بتحرير جينوم الفراشات من جنس فانيسا للبحث عن الأساس الجيني في تكوين "عيون" على الأجنحة.

قبل CRISPR ، كان من المستحيل عمليا إنشاء طفرة فقط في الجين المستهدف والقيام بذلك بسهولة نسبية. من الصعب على المواطن العادي أن يشرح كيف تتم مقارنة كريسبر المتقدم بتقنيات تحرير الجينوم السابقة ؛ ويمكن مقارنة ذلك بالقفزة التكنولوجية من أسلاف المحركات إلى محرك الاحتراق الداخلي. بالطبع ، كل هذا الحديث عن الطفرات المستهدفة يثير السؤال ، "لماذا يجب علينا فعل ذلك؟"

منذ اللحظة التي أصبح فيها الجينوم البشري معروفًا ، تمكن علماء الأحياء من معرفة الكثير عن وراثة الأمراض. على سبيل المثال ، نعلم أن مرض هنتنغتون (اضطراب وراثي غير قابل للشفاء) ناتج عن عدد كبير جدًا من قواعد CAG في تسلسل جين HTT. أو أن فقر الدم المنجلي ناتج عن استبدال A-> T واحد في جين الهيموجلوبين (بروتين يجعل الدم أحمر اللون ويربط الأكسجين). ومع ذلك ، لا يمكن القيام بأي شيء خاص مع هذا ، باستثناء التشخيص والاستشارة الوراثية. تخيل الإحباط الذي يجب أن يشعر به الأطباء ، مع معرفة سبب المرض وعدم القدرة على فعل أي شيء. ومع كريسبر ، قد نتمكن من فهم كيفية تحرير هذه الجينات بشكل صحيح وتصحيح الطفرات التي تسببت في المرض.وهذا ليس سوى جزء صغير من قدرات التحرير - ناهيك عن أمراض الأورام والفيروسات.

كما هو الحال في أي تقنيات جديدة للهندسة الحيوية ، فإن كريسبر يتم أولاً تطبيقه على الطب. ولكن على الرغم من تطوير هذه القدرات بسرعة في المختبرات حول العالم ، إلا أنها لا تزال بعيدة عن التطبيقات الحقيقية. لكن الصناعة ، التي يمكن تغييرها على الفور تقريبًا CRISPR والتحرير ، من حيث المبدأ ، هي التكنولوجيا الزراعية.

التقلب الطبيعي

يجب أن يبدأ تاريخ تحرير الجينوم في الزراعة بقصة حول التقلبية الجينية الطبيعية وحدودها. معظم النباتات لديها نسبة كبيرة جدا من إجمالي الحمض النووي. تبدو هذه الحقيقة واضحة إذا نظرت إلى عدد الوظائف الفسيولوجية الأساسية (من التمثيل الضوئي إلى التكاثر) التي تجمع بين أنواع نباتية مختلفة (وبشكل عام ، فإن معظم الكائنات الحية لديها الكثير من الحمض النووي المشترك) ومع ذلك ، قد تختلف نفس الجينات ، حتى داخل نفس الأنواع ؛ يمكن أن يكون هذا الاختلاف صغيرًا مثل استبدال نوكليوتيد بآخر ، أو كبير مثل فقدان قطعة كاملة من الجين. يمكن تمثيل الجينات كنسخة واحدة أو أكثر في الجينوم أو تكون غائبة تمامًا (وهو أيضًا عبارة عن طفرة ، أكبر فقط). ما أحاول أن أنقله هنا هو أنه على الرغم من أن العديد من الجينات هي نفسها داخل الأنواع وبين الأنواع ، إلا أن معظمها لا يزال لديه اختلافات أو طفرات صغيرة. تحدث هذه الطفرات بشكل أساسي نتيجة التطور ، وتسمى هذه الإصدارات المختلفة من نفس الجين الأليلات . يمكن لهذا النوع من الأليلات أن يغير وظائف الجينات بطرق متنوعة - من إيقافها تمامًا إلى تغيير ما يفعله هذا الجين بالفعل.

في هذا السياق ، فإن التاريخ الكامل للزراعة هو محاولة لاختيار الأنسب منها وتجاهل الأليلات الأقل فائدة للعمل في التربية.

عادة ، يقوم المزارعون والمربون بذلك بألم وليس بالطريقة الأكثر كفاءة - فهم يدرسون مجموعات كبيرة من النباتات ويعبرونها مع بعضهم البعض حتى يحصلوا على نبات يحتوي على التركيبة الصحيحة من الأليلات "المفيدة" من الجينات المختلفة. وبطبيعة الحال ، قد يكون ما هو جيد لسكان ما سيئًا لسكان آخرين ، مما يجعل الوصول إلى التنوع الجيني مهمًا جدًا.

حافظ على التنوع

تخزين البذور حول العالم. سفالبارد ، واحدة من أكبر الشركات في العالم (الصورة: Mari Tefre / Svalbard Globale frøhvelv) إن

وجود مجموعة متنوعة ومتنوعة من الأليلات أمر أساسي لعملية العبور. في الواقع ، بدون مجموعة كبيرة من المتغيرات المختلفة للمادة الوراثية ، لن يكون التهجين المنطقي منطقيًا على الإطلاق (سنحصل على نفس التقريب.) الخبر السار هو أن المزارعين والعلماء يفهمون أهمية التنوع البيولوجي ، ويوجد حوالي 13 مليون نوع نباتي (أصناف وأنواع) من البذور في حوالي 1300 مرفق تخزين خاص. لكل هذا ، الحفاظ على التباين ليس مثل استخدامه. غالبًا ما يستخدم المربون الأقارب "البرية" للنباتات المزروعة والصلبان القديمة كمصدر للأليل الجديدة ، في حين تظل كمية كبيرة من المواد في مخزن البذور غير موصوفة وغير مستخدمة.

مبادرة DivSeek الجديدة(بقيادة علماء وخبراء في التنوع البيولوجي من 65 منظمة حول العالم) يهدف إلى حل هذه المشكلة. يتضمن DivSeek وصفًا للجينوم والنمط الظاهري (كيفية تنفيذ هذا النمط الجيني في مصنع معين) للعينات المقدمة في المستودعات وعرض البيانات التي تم الحصول عليها في المجال العام. هذا مشروع طموح للغاية ، حتى اختيار أي من ملايين العينات لاختبارها هو بالفعل سؤال صعب. يمكن أن تكون المنتجات الثانوية لهذه المهمة هي 1) خفض تكلفة تسلسل الحمض النووي 2) خطوط الأنابيب الآلية لدراسة الأنماط الظاهرية ذات الإنتاجية العالية و 3) نشر وتبادل المعلومات بين المزارعين. تم تصميم هذه المبادرة الأخيرة لتستمر لفترة طويلة وبدأت العمل مؤخرًا ، ولكن نجاحها يمكن أن يعني حقبة جديدة في دراسة تنوع النباتات المزروعة.

خلق التنوع

ملصق دعائي لبرنامج أيزنهاور ذرات من أجل السلام. وفقًا للمحفوظات الوطنية ،

لا يُعرف كثيرًا أنه تم الحصول على عدد كبير من أنواع النباتات الزراعية الشعبية الحديثة نتيجة لبرنامج دراسة الطفرات في بداية ومنتصف القرن العشرين ؛ هذا جزئيا نتيجة ثانوية لتطوير التكنولوجيا النووية وحكومة الولايات المتحدة ذرات من أجل السلام .

إن الطفرات الكلاسيكية لإحداث تغير في النباتات هي إحداث طفرات في البذور إما عن طريق الأشعة السينية / أشعة جاما أو باستخدام الطفرات الكيميائية. تتسبب هذه الطفرات في إتلاف الحمض النووي للنبات ، ويؤدي ترميمها إلى تكوين أليلات متحولة جديدة. يمكن أن تكون الأليلات التي تم الحصول عليها فريدة من نوعها وموجودة بالفعل بالفعل في النباتات الطبيعية (على سبيل المثال ، ليس في تلك التي تتم فيها الطفرات). إن الطفرة باستخدام هذه التكنولوجيا غير دقيقة ، حيث تحدث عدة ملايين من الأحداث الطفرية في الجينوم ، في حين أن القليل منها فقطجزء منهم مطلوب للعبور. لذلك ، يجب أن تخضع المنتجات الأولية للطفرات للاختيار وسلسلة من الصلبان من أجل اختيار الأليلات المفيدة المحتملة وإدخالها في نوع موجود من النباتات المزروعة ؛ هذه العملية طويلة ويمكن أن تستغرق عقودًا. وبالتالي فإن اختيار الطفرة مكلف ويستغرق الكثير من الوقت ، ولكن في نفس الوقت يخلق الأليلات الإضافية ، وبالتالي التنوع. لا تزال بعض هذه المنتجات من هذا الاختيار الطفري مستخدمة على نطاق واسع ، مثل القمح القزم ، المشهور بالثورة الخضراء ، والأرز القزم في كاليفورنيا ، وجوز الهند المقاوم للفيروسات في غانا ، والحبوب التي تمرر الشعير بشكل أفضل في أوروبا.

التحرير الجينومي هو شكل آخر من أشكال الطفرات. هناك اختلاف مهم هنا هو أن الأساليب القديمة تعتمد على أحداث عشوائية ، في حين أن التحرير الجينومي دقيق ومركّز ، مما يؤدي إلى انخفاض حاد في الوقت المستغرق من الطفرة إلى زراعة النباتات التجريبية.

الزراعة الجديدة

حتى الآن يتم وصف تربية النبات في الكتب المدرسية بأنها "الفن والعلوم" . إلى حد كبير لأنه يعتمد على مهارات أخصائي الاختيار لاختيار خصائص نباتية مختلفة - ما يسمى عين المربي. يتطلب التهجين التقليدي أيضًا قدرًا كبيرًا من الوقت والموارد ، حيث يستخدم مناهج شاملة للبحث عن خصائص نباتية جديدة وخلق تنوع الأنواع.

في كثير من النواحي ، يحدث كل شيء لمجرد وجود فجوات في بيولوجيا خصائص معينة ، سيتم سد هذه الفجوات من قبل الأجيال القادمة من علماء الأحياء ، ولكن على الرغم من عدم وجود مثل هذه المعرفة في الماضي ، فإن هذا لم يمنع المربين من القيام بعمل مذهل لإنشاء مجموعة متنوعة من النباتات وزيادة الغلة.

إن تاريخ تربية النبات هو تطور من "الصندوق الأسود" إلى فهم أكثر اكتمالا لما يفعله النبات والطريقة المثلى لاستخدام خصائصه الفريدة. أدرك أسلافنا أن زرع بذور النباتات التي تحتوي على المزيد من الفاكهة أو أمراض أقل أعطتهم غلة أكبر في الموسم التالي ، لكنهم ظلوا عميانًا في مسائل بيولوجيا التكاثر. في وقت لاحق ، في القرن السابع عشر ، فهمنا المزيد عن كيفية تكاثر النباتات وبدأنا في تنفيذ الصلبان الاصطناعية. بعد ذلك بفترة وجيزة ، أتى داروين ومندل وأعطونا أفكارًا عن الانتقاء الطبيعي وقوانين علم الوراثة وكل هذا لمدة 50 عامًا! والآن ، مع الانتشار الأخير لتكنولوجيا -omics ، يمكننا قراءة الحمض النووي للنباتات ، ودراسة كيف الجميعيستجيب الجين لمختلف الظروف البيئية ويتنبأ بكفاءة كفاءة النبات في إنتاج المواد الكيميائية التي نتناولها. تصبح هذه المعرفة أكثر فائدة في حالة التحرير الجينومي.

بمجرد أن يجد المربي أو العالم أليلًا مفيدًا ، بمساعدة التحرير الجينومي ، سيكونون قادرين على نقله إلى صنف آخر أو حتى نوع من النباتات على الفور عمليًا ، دون الحاجة إلى سلسلة من الأجيال.

في المستقبل ، قد يغير التحرير الجينومي عملية الحصول على خصائص جديدة (الأليلات) على هذا النحو. يمكن استخدام التحرير الجينومي القائم على CRISPR لتحرير كل جين في جينوم النبات (أو كل جين من نوع معين - على سبيل المثال ، الجينات R المسؤولة عن مقاومة الأمراض) وبالتالي إنشاء ثروة من المعلومات وربما الكشف عن الأليلات المفيدة التي يمكن إدخالها مرة أخرى في أصناف نباتية مستعملة بالفعل. إن الذروة الحقيقية لتحرير الجينوم باستخدام CRISPR هي القدرة على إنشاء ألليلات مختلفة ، منفصلة عن التكاثر الجنسي.

أعتقد أن التحرير الجينومي يمكن أن يوفر نموذج توصيل وتشغيل لتربية النباتات.

وفقًا لتقديراتي ، سيكون خط الأنابيب المستقبلي مشابهًا للناقلات الحديثة. باستخدام بيانات من 1000 مقال ومبادرة علمية مثل DivSeek ، سيختبر الباحثون مجموعات مختلفة من الأليلات في أصناف نباتية نموذجية عن طريق تحرير الجينوم مباشرة ، ربما بمساعدة خبراء في التحليل التنبئي والنمذجة الرياضية. بعد اختيار الأليلات بناءً على هذه النتائج ، سيتمكن العلماء من استخدام هذه التغييرات على عدد كبير من الأصناف النباتية غير النموذجية ، وإجراء الاختبارات الميدانية وبدء إنتاج بذور الأصناف الجديدة. على الرغم من وجود العديد من العوامل التي تؤثر على العملية ، سيتم تحقيق أكبر تأثير في الزراعة من خلال تقليل عدد الأجيال المطلوبة لاختبار صنف جديد. وبعبارة أخرى ، إنشاء منتج أسرع.

إن الطلاب الذين يدرسون مناعة النبات على دراية بنموذج متعرج للتطور المشترك للنبات والآفات. يصف هذا النموذج سباق التسلح بين النبات ومسببات الأمراض التي تهاجمه ، ويكتسب الكثير منها تغييرات تطورية أسرع من النبات. إن مهمة الزراعة الحديثة شبيهة بذلك. تحتاج الصناعة إلى إطعام عدد متزايد من الناس ، للتعامل مع تأثير تغير المناخ (عدد متزايد من الظواهر الطبيعية المتطرفة على المدى القصير وتغير المناخ العالمي في الآفاق البعيدة) بالإضافة إلى التعامل مع الآفات المتغيرة بسرعة وكل هذا مع متطلبات استقرار النظام الناتج.

الصورة

متى سيكون هناك مجتمع الرخاء؟

واجهت الزراعة ، بالطبع ، مشكلات مماثلة في الماضي ، على سبيل المثال ، الثورة الخضراء ، التي دحضت توقعات بول إرليخ ، معروفة على نطاق واسع بشكل خاص . كانت هذه الثورة ممكنة فقط لأنها كانت بقيادة نورمان بورلوج الحائز على جائزة نوبل للسلام ، الذي قدم أصناف نباتية جديدة وأدوات ميكنة للمزارعين.

الصورة

لقد واجهنا الآن نفس العقبات ، ولكن مع وجود أكبر منها ، والبقاء في مكانه يعني التحرك إلى الوراء.

تمت مناقشة الكثير مما تمت مناقشته في وقت سابق ، في وقت ظهور التقنيات الزراعية الجديدة: من تهجين الحبوب والهندسة الوراثية إلى الاختيار باستخدام العلامات. وقد تم اعتماد بعض هذه التقنيات ؛ لكن الهندسة الوراثية لا تزال تحتكرها العديد من الشركات الكبيرة ، وترفضها العديد من الدول ولا يُنظر إليها إلا في المستقبل البعيد. ما المصير الذي ينتظر التحرير الجينومي؟

انتظر ، هل هذه الكائنات المعدلة وراثيا؟

يُسألني هذا السؤال باستمرار عندما أتحدث عن تحرير الجينوم ، ومن وجهة نظر تنظيم الدولة ، هذا هو السؤال الذي يحدد تمامًا مصير هذه التكنولوجيا في الزراعة (لا أريد الدخول في النقاش حول تنظيم الكائنات المعدلة وراثيًا في هذه المقالة ، وأفترض أن الوضع لم يتغير بعد في المستقبل القريب ، وخاصة في أوروبا).

الإجابة على السؤال الأصلي: لا أعتقد ذلك - لسبب بسيط هو أنه لا يمكنك معرفة الفرق بين النبات المحرر والنسخة الطبيعية الموجودة في الطبيعة. عادة لا تحتوي نتيجة التحرير الجينومي على أي جينات محورة (تلك الجينات المأخوذة من كائن حي آخر لا تحدث في الطبيعة في الكائن المعدل) ، وفي جميع الاحتمالات ، ولن يكون هناك أي آثار لتطبيق الطريقة التي يتم بها تحرير النوعالنباتات. هذا يمثل مشكلة مذهلة للمنظمين والمجموعات العامة الذين يرغبون في التفكير في التحرير كشكل من أشكال إنشاء الكائنات المعدلة وراثيًا (أي تطبيق نفس القوانين عليها). كيف يمكنك تنظيم هذه المنطقة إذا كنت لا تعرف أي النباتات (هل هي طبيعية أم تم إنشاؤها؟) ينتمي القانون ، وأيها لا؟ بالطبع ، يمكنك التحقق من شركات التربية والمختبرات أو محاولة جعل عملية الحصول على الكواشف الأساسية صعبة للغاية (مهمة صعبة) ، ولكن هل يحتاج هذا المجتمع لرصد الشركات الخاصة والعلماء الذين ليسوا مرتبطين بالأعمال؟ تريد منظمات مثل Greenpeace أو Friends of the Earth ، مثل "الصناعة العضوية" ، تنظيم منتجات تحرير الجينوم ، لكنني لم أر اقتراحًا واحدًا واضحًا حول كيفية تنظيم ذلك.

والآن على مستوى أكثر جوهرية ، كيف يختلف التحرير الجينومي تمامًا عن الطفرات العشوائية؟ يتم التحرير باستخدام عوامل كيميائية حيوية (RNA والبروتينات) ، والتي تعمل بدقة أكبر من الأشعة فوق البنفسجية أو المطفرة الكيميائية. الشيء الرئيسي هو أن المنتج النهائي هو نفسه - مصنع بأليل جديد. الآن ، قد ترغب في اعتبار الطفرات العشوائية عملية تعديل وراثي. وستكون على حق تمامًا ، حيث يوجد تعديل في المادة الوراثيةالنباتات. ولكن ، من المهم أن نفهم أن البلدان تضع استثناءات للطفرات العشوائية لسببين: أ) هذا هو جزء من الزراعة الحديثة التي لا يمكن تجنبها على الإطلاق (بما في ذلك الزراعة العضوية) و ب) لا يمكن تمييز النتيجة عن الاختلاف الطبيعي أيضًا. لذلك ، نحن لا نجادل في شيء ، نحاول تصنيف نتيجة تقنية واحدة على أنها كائنات معدلة وراثيًا ، والثانية على أنها غير معدلة وراثيا. بالنسبة للعلماء ، من الواضح أن التقسيم إلى الكائنات المعدلة وراثيًا / غير المعدلة وراثيًا غير موجود في الطبيعة على الإطلاق.

عودة إلى سؤالنا:
"هل هو معدّل وراثيًا؟" - من الناحية الفنية ، نعم (مثل العديد من النباتات التي يزرعها المزارعون "العضويون" حول العالم).
"هل هذا مهم؟" كلا.

من سيمتلك هذه النباتات؟

سؤال آخر شائع يطرح علي عندما أصف مشروعي الحالي لإنشاء نبات معدّل وراثيًا هو "هل سيتم تسجيل براءة اختراعه؟". تهدف العديد من الانتقادات إلى حماية الملكية الفكرية (الأصناف النباتية) مثل السلام الأخضر: "الكائنات الحية الموجودة - النباتات والحيوانات ، مثل جيناتها ، ليست من اختراع أحد ، وبالتالي لا ينبغي أبدًا تسجيل براءة اختراع أو التحكم فيها بشكل خاص." يشير هذا البيان ضمنيًا إلى أن تلك الثقافات التي نستخدمها حاليًا ليست "تطورات لأحد". ورداً على ذلك ، آمل أن أكون قد بينت بوضوح مدى اعتماد الزراعة على مهارات وإبداع المزارعين والمربين ، وشركات التكنولوجيا الحيوية الحديثة. في صورة الذرة ، يمكنك أن ترى كيف أن براعة الإنسان أنشأت نظامًا يمكنه إطعام المزيد من الناس كل يوم.

يظهر الثيوزينت على اليسار - السلائف الجينية للذرة ، وعلى اليمين الذرة المستأنسة المعتادة. (ج) جون دوبلي

إن الحق في الملكية الفكرية مهم للغاية في تطوير التقنيات الحديثة وستلعب الظروف القانونية دورًا مهمًا في تطبيق التحرير الجينومي في الزراعة.

وصف موجز لأنظمة أمان IP في الولايات المتحدة وأوروبا

عادة ما يكون لدى مخترع صنف نباتي جديد خيارين للحماية - حماية الأصناف النباتية (PVP) أو براءة اختراع (عادة براءة اختراع أمريكية). تشير براءات الاختراع إلى درجة كبيرة من الحداثة العلمية وتستخدمها بشكل أساسي شركات التكنولوجيا الحيوية لحماية مادة البذور ببراءة اختراع لتسلسل DNA أو خاصية تمت إضافتها إلى نبات. يتم استخدام PVP من قبل المربين باستخدام الأساليب التقليدية ؛ هناك معايير أقل صرامة للحداثة ، ولكن أيضًا درجة أقل قليلاً من الحماية. على سبيل المثال ، لا تسمح براءة الاختراع للمزارعين باستخدام البذور لإعادة الزرع ، أو يقوم المربون بإنشاء أصناف جديدة بناءً على النوع الحاصل على براءة اختراع ، بينما يفعل PVP. في الولايات المتحدة ، على عكس العديد من البلدان ، يُسمح براءات الاختراع لأصناف التربية ، وكذلك طرق إنشاء النباتات ،لأنهم يستوفون معيار الحداثة وعدم الوضوح.

الصورة

هناك بالتأكيد طلب على براءات الاختراع! الطلبات - الخط الأزرق ؛ استلام براءات الاختراع - أحمر. وفقًا لـ NoPatentsOnSeeds

في أوروبا ، يتلقى المربون عادةً PVP نظرًا لعدم إصدار براءات اختراع لـ "عملية الاختيار البيولوجي بشكل أساسي". ومع ذلك ، فإن الوضع ليس بهذه البساطة (انظر الرسم البياني) والقرار الأخير لمكتب البراءات الأوروبي (EPO) يقدم الفرق بين عملية الحصول على أصناف جديدة (لا يمكن الحصول على براءة اختراع) والنتائج (ولكن يبدو أنها جيدة قدر الإمكان). على سبيل المثال ، أصدر المكتب الأوروبي للبراءات براءة اختراع لوزارة الزراعة الإسرائيلية لطماطم تتحمل الجفاف تم الحصول عليها بوسائل التربية التقليدية. يجدر انتظار قرار المفوضية الأوروبية ، التي وعدت بالتعامل مع هذا الوضع ، في الوقت الذي تعمل فيه على تفسير ملزم قانونًا ، والذي قد يحظر براءات الاختراع على الأصناف المشتقة.

في الوقت الحاضر ، يمكن الحصول على براءة اختراع نتائج الهندسة الوراثية في أوروبا ، ولكن نتيجة الاختيار التقليدي ليست كذلك. هذا الوضع محير إلى حد ما ، لأنه إذا اعتبر المنظمون أن التحرير الجينومي هو تقنية غير معدلة وراثيا ، فهل يمكن أن يكون من الممكن الحصول على براءة اختراع أو أن يقتصر على PVP؟ من ناحية ، إذا كان هذا يعتبر تعديلًا جينيًا (وبالتالي براءة اختراع) ، فكيف يثبت مقدم الطلب أن جسده فريد (أي أنه لا يوجد أليل في الطبيعة يتزامن مع الكائن المزعوم)؟

نقطة أخرى هي كيف تؤثر براءات الاختراع على انتشار بعض التقنيات. تمنح براءات الاختراع المخترع احتكارًا لفترة معينة (20 عامًا في الولايات المتحدة الأمريكية). هذا لا يحد من استخدام الحمض النووي المعدل وراثيا في أصناف نباتية أخرى من قبل المربين الآخرين ، ما لم يشتري مربي آخر ترخيصًا للقيام بذلك. ولكن إذا كانت النباتات "المعدلة" مناسبة لمتطلبات PVP ، فيمكن عندئذٍ استخدام الأليلات لهذه النباتات (وعلى الأرجح ستستخدم) على نطاق واسع من قبل المربين والمزارعين الآخرين. لذلك ، يبقى السؤال عما إذا كانت الصناعة ستحتاج إلى استثمارات أولية لإطلاق مشاريع مع جينوم مُحرر لا يزال صالحًا.

من أين سيأتي المال؟

تستثمر كل شركة زراعية تقريبًا اليوم في تحرير عدد قليل من المصانع. على سبيل المثال ، تخطط شركة أمريكية صغيرة ، Cibus ، بالفعل للإفراج عن الاغتصاب المقاوم لمبيدات الأعشاب هذا العام. على الرغم من أن هذا المصنع تم تطويره باستخدام تقنية أخرى قديمة ، يمكننا القول بثقة أن التطورات الجديدة ستعتمد على تقنية CRISPR. في الوقت الحالي ، براءات اختراع CRISPR هي من معهد Broad Institute MIT ومعهد Harvard و DuPont والعديد من المنظمات الأخرى. وبقدر ما أفهم ، فإن DuPont و Caribou Biosciences (المنبثقة من Berkeley) لديهما أقوى المناصب في مجال التكنولوجيا الحيوية الزراعية . ولكن من ناحية أخرى ، تتطور التكنولوجيا بسرعة.والأساليب الجديدة تأتي من جامعات وشركات أخرى.

النقطة الأساسية هنا هي أنه إذا كانت حماية براءات الاختراع تنطبق فقط على طريقة الحصول على المنتج ، ولكن ليس على المنتج نفسه ، فهل الشركات مستعدة للاستثمار في التحرير؟ في الولايات المتحدة ، حيث يمكن الحصول على براءات اختراع للمنتجات ، يختلف الوضع ، ولكن على سبيل المثال ، تتلقى مونسانتو حوالي 40٪ من الإيرادات ليس في الولايات المتحدة ، لذلك لا تزال هذه مشكلة ملحة حتى بالنسبة لأمريكا. بالنسبة للشركات خارج الولايات المتحدة ، كل هذا أكثر أهمية. قد تكون هناك حاجة لحماية الملكية الفكرية أكثر عمقا لتشجيع الابتكار في هذه البيئة.

الخطوات الأولى

بعض النقاط في المقالة تخمينية إلى حد ما ، ولكن من المدهش أن معظمها ليس كذلك. وقد أجريت الجينوم التحرير مع كريسبر في طائفة واسعة من النباتات - الأرز و القمح ، الطماطم و الخس . تقترب النباتات المعدلة من دخول السوق: كل من Cibus و DuPont يختبران بالفعل في هذا المجال.

مع كل هذا ، لا يزال اختصاصيو المصانع بحاجة إلى مزيد من تطوير الأدوات التي ستسمح بتطوير نموذج "التوصيل والتشغيل" ، الذي تم وصفه أعلاه. الخطوة الأولى في تحرير الجينوم هي التحول الجيني المستداموتجديد الخلايا النباتية "غير المجزأة" (بروتوبلاستس) ، وفي رأيي ، تعمل مشاريع علمية غير كافية على هذه المهمة الأساسية لزراعة أنسجة نباتية من أنواع مختلفة. نحتاج أيضًا إلى تحسين الأنظمة للتنبؤ بنتائج التدخلات الجينية في منطقة جينية معينة أو منطقة جينية معينة ؛ ربما يمكن أن تساعد نماذج الجينوم الكامل. نحن بحاجة إلى أنظمة التنميط الظاهري أكثر قوة ، مثل أنظمة الخلية الواحدة لاختبار الاستجابات المناعية. في هذا ، يجب أن نأخذ مثالًا من المجتمع الطبي الحيوي ، حيث على سبيل المثال أنظمة الموائع الدقيقة لزراعة مزارع الخلايا ، ولكن للنباتات؟ انخفضت تكلفة تسلسل الجينوم البشري إلى 1000 دولار لكل جينوم ولا تزال تنخفض إلى 100 دولار / للجينوم. هناك حاجة إلى تقدم مماثل للنباتات ، ربما أكثر ، لأن الجينومات الخاصة بها أكثر تعقيدًا من البشر.

من الواضح تمامًا أن الاستخدام الواسع النطاق لتحرير الجينوم في الزراعة يعتمد على كيفية تنظيم هذه التكنولوجيا. بصفتي مؤيدًا لهذه الفكرة ، أعتقد أن الولايات المتحدة تسير على المسار الصحيح بنظمها المنظمة لحماية الملكية الفكرية. كما أن المناقشات في المفوضية الأوروبية مهمة للغاية بالنظر إلى الدور الهام للاتحاد الأوروبي في منظمة الأغذية والزراعة والمنظمة العالمية للملكية الفكرية ، حتى لو لم تنتج أوروبا الكثير من الغذاء.

بالنظر إلى النمو السكاني وديناميات تغير المناخ ، من الواضح أن التقنيات الحالية لن تغذي العالم. وستكون الضربة الأشد من أفقر بلدان الجنوب التي لا تستطيع اقتصاداتها دعم الزراعة كما هو الحال في البلدان المتقدمة. من الممكن أنه من أجل خلق زراعة أكثر استدامة ، يجدر الانفتاح أكثر على التقنيات الجديدة وعدم التركيز على التقنيات الأقل كفاءة . على الأرجح لن يعمل على تقليل كمية الطعام المستهلك ، ولكن يمكنك زيادة الكفاءة التي ننتجها بها.

كيف سيغير التحرير الجينومي الزراعة. إذا سمحنا ...