آیا محصولات حاصل از کریسپر نیز تراریخته محسوب می شوند؟ - مجله سرگرمی

*برخی متخصصین، محصولات حاصل از کریسپر را نیز تراریخته می نامند. آیا این گونه است؟

-ببینید هرکدام از روش­های تراریخته و ویرایش ژنوم (که کریسپر نیز جزء این روش ها دسته بندی می گردد) تعریف مشخصی دارند. زمانی که ما یک ژن خارجی از یک گونه غیرقابل تلاقی به موجود هدف منتقل می کنیم، موجود حاصل را ترانس ژن یا تراریخته می نامند. ولی وقتی که هیچ ژن خارجی وارد موجود زنده نشده و فقط ویرایش ژنوم خود موجود زنده انجام شده باشد، دیگر موجود حاصل را تراریخته نمی نامند.

مزیت اصلی کریسپر هم ویرایش ژنومی و اصلاح صفات بدون استفاده از DNA خارجی است. ولی این بدان معنی نیست که با استفاده از کریسپر نمی توان موجودات ترانس ژن نیز فراوری کرد! روش اینزرت ژن یا وارد کردن قطعه DNA خارجی با تکنیک کریسپر را اصطلاحاً Targeted Insertion یا Smart Gene Integration می نامند و مزیت انتقال ژن با روش کریسپر نسبت به تراریخته مرسوم، دقت بالای انتقال ژن به صندلی هدف و پایداری ژن منتقل شده است. اما در این حالت هم اگر قطعات واردشده به ژنوم ارگانیسم هدف، منشأ غیر داشته باشند و از گونه­ های غیرقابل تلاقی انتخاب شوند، بر مبنای تعریف قدیمی ارائه شده توسط مراجع ذی صلاح در آمریکا و اروپا، محصول فراوریشده به عنوان تراریخته (GMO) تلقی می­گردد و در غیر این صورت خیر.

اما همان طور که عرض کردم عمده کاربرد تجاری فناوری کریسپر در دنیا ویرایش ژنوم است نه ترانس ژن کردن موجودات. اصلاً مزیت این روش هم که از عهده سایر تکنیک ها برنمی آید ویرایش دقیق ژن هاست و دانشمندان هم دقیقاً روی همین قابلیت تکنیک کریسپر تمرکز نموده اند. بنابراین به لحاظ فنی محصولات حاصل از ویرایش ژنومی کریسپر؛ تراریخته (GMO) یا Genetically Modified Organism نیستند، بلکه (GEO) یا Gene Edited Organism نامیده می شوند. این به لحاظ تکنیکال و فنی بود، اما در سیاست­ ها و قانون­گذاری ­های کشورهای مختلف این قاعده متفاوت است. به طور مثال بنا بر ارزیابی­ های کمیسیون اروپا، محصولات حاصل از روش های نوین مولکولی در اصلاح نباتات (New Breeding Techniques) که تکنیک کریسپر نیز در این گروه دسته بندی می ­گردد؛ همچون گیاهان اصلاح شده به روش کلاسیک هستند.

این موضوع در سندی با عنوان وضعیت مقررات گیاهان حاصل از شیوه ­های نوین اصلاح مولکولی (The Regulatory status of plants resulting from New Breeding Technologies)، در سال 2013 از طرف کمیسیون اروپا منتشر شد و در آن اشاره شده که با آنالیز اسناد موجود کمیسیون اروپا در رابطه با قوانین مربوط به تراریخته ­ها و غیر تراریخته­ ها در اتحادیه اروپا (Dir. 2001/18/EC)، نتیجه­ گیری می­ گردد که محصولات حاصل از (NBT) نمی­ توانند ذیل قوانین تراریخته تعریف شوند. اما همان طور که قبلاً عرض کردم پس از کش وقوس های فراوان بین کشورهای مختلف اتحادیه اروپا، نهایتاً سال جاری اتحادیه اروپا موضع رسمی کل اتحادیه را برخلاف نظرات قبلی کمیسیون اروپا خاطرنشان کرد و اعلام شد که ازنظر اتحادیه اروپا محصولات حاصل از کریسپر هم ذیل قوانین تراریخته خواهند رفت!

*در بخش­ های قبلی صحبت­هایتان اشاره کردید که در آمریکا محصولات کریسپری ذیل قوانین محصولات کلاسیک هستند ولی با این مطلبی که الان اشاره کردید؛ مواضع اتحادیه اروپا در قانون گذاری پیرامون این موضوع متفاوت است. این تفاوت­های قانون­گذاری کشورها از چه چیزی ناشی می­ گردد؟

-بله در قانون گذاری آمریکا بسیاری از موجوداتی که تحت تغییرات کریسپر قرار به عنوان موجودات دست کاری ژنی شده شناخته نمی­ شوند. یعنی عکس قانون­گذاری اتحادیه اروپا در کشور آمریکا دیده می­ گردد و ازنظر مراجع ذی­صلاح این کشور جهش ­های ناشی از کریسپر هیچ تفاوتی با جهش ­های طبیعی ندارند و محصولات حاصل از ویرایش ژنوم همانند محصولات اصلاح شده به روش کلاسیک دسته­ بندی می ­شوند.

دلیل این امر سیاست­ های آمریکا است که محصول-محور (Product-based) است و تا زمانی که کریسپر قطعات خارجی را وارد ژنوم موجود زنده نکند محصول حاصل از آن (موجودات ویرایش شده­ ژنتیکی) جزو محصولات تراریخته حساب نخواهند شد. حتی درصورتی که ویرایش ژنتیکی همراه با انتقال قطعات ژنتیکی از یک موجود خویشاوند باشد نیز ممکن است محصول حاصله متمایز از آن چیزی نباشد که در تلاقی اصلاحی سنتی حاصل می­ آید و بر همین مبنا دانشمندان این محصولات را نیز به عنوان محصولات طبیعی (یعنی محصولی که دست کاری ژنتیکی نشده باشد) به حساب می­ آورند.

اما قوانین در اتحادیه اروپا کمی متفاوت است و عبارت (GMO) بر اساس محصولات (Product) تعریف نمی ­شوند، بلکه بر مبنای فرآیند طی شده (Process) تعریف می ­گردد و قوانین این حوزه فرآیند-محور (Process-based) هستند. بدین معنا که فرایند مورداستفاده در فراوری این محصول مشخص نماینده قابلیت آزادسازی آن در بازار خواهد بود. بنابراین در حال حاضر طبق قوانین فعلی اتحادیه اروپا هر محصولی که با روش­ های مورداستفاده در مهندسی ژنتیک فراوری گردد، باید با برچسب (GMO) در بازار عرضه گردد. البته همان طور که قبلاً عرض کردم این دیدگاه در همه کشورهای اروپایی حاکم نیست چنانچه در حال حاضر کشورهایی مثل فرانسه، آلمان، فنلاند و سوئد فناوری کریسپر را تجاری سازی نموده اند و این فراوریات مانند محصولات تراریخته ممنوع نیستند. برخی از کشورهای عضو اتحادیه اروپا روش خود را پیش گرفته اند. برای مثال سوئد در سال 2015 و فنلاند در سال 2016 خاطرنشان کردند که محصولات ویرایش ژنی شده غیرتراریخته هستند و دانشمندان خود را برای پیشبرد آن تشویق کردند. هلند نیز خاطرنشان کرد که بسیاری از روش­های ویرایش ژنومی باید طبق قانون از روش­های تراریخته مستثنا شوند.

*در بخش­هایی از صحبت­های خود به محصولات کریسپری تجاری سازی شده در آمریکا و برخی کشورهای اروپایی اشاره کردید. امکانش هست یک بار دیگر کل محصولات غذایی که به وسیله کریسپر در دنیا فراوری شده اند را نام ببرید؟

-همان طور که پیش­تر عرض کردم برخی محصولات کریسپری هم اکنون در بازارهای دنیای عرضه شده اند که بنده لیست آن­ها را می توانم در اختیار شما بگذارم. برخی محصولات دیگر نیز به وسیله دانشگاه ها فراوری شده اند و در صف تجاری سازی و واگذاری به شرکت­های سرمایه گذار هستند که ممکن است طی ماه های آینده وارد بازار شوند (جدول زیر).

*آیا ویژگی­های منحصربه فردی که کریسپر برای دانشمندان فراهم نموده است از عهده سایر تکنیک­های مهندسی ژنتیک برنمی آید؟ به طورکلی آیا تمام دانشمندان این فناوری را تائید نموده اند یا هستند کسانی که به آن انتقاداتی وارد می نمایند؟

-به همراه ظهور هر فناوری جدید همیشه انتقاداتی نیز پیرامون آن مطرح می­شوند و اتفاقاً این خوب است و موجب پیشرفت و بهینه تر شدن فناوری­ های نوظهور می گردد. در مورد کریسپر هم باید بگویم پیشرفت آن با سرعت بالایی طی می ­گردد و اگر امروز از من در مورد این فناوری سؤالی می ­کنید ممکن است پاسخ امروز من به این سؤال، با پاسخ فردا که این فناوری به حد بهینه­تری رسیده است، متفاوت باشد! ولی چیزی که در حال حاضر اکثر دانشمندان پیرامون آن متفق القول هستند این است که با تکنیک کریسپر، سرعت و دقت دست ورزی ژن ها افزایش پیدا نموده است. به طوری که خانم پاملا رولاند -دانشمند حوزه ژنتیک دانشگاه دیویس- طی مصاحبه ای که در نیچر از ایشان منتشر شد اظهار نموده بودند: شما با استفاده از کریسپر می­ توانید حتی یک جفت باز را تغییر دهید یا یک ژن به خصوص را با دقت بسیار بالایی حذف (یا ویرایش) کنید... و همین دانشمند، محصولات حاصل از تکنیک کریسپر را با عنوان Organic GMOs یاد می­ کند! بنابراین دقت و سرعت و توانایی پیگیری تغییرات ژنومی اعمال شده در این روش، بلاشک از تکنیک­های پیشین (حتی ,ZFN ,Meganuclease I-SceI SDNو ...) بیشتر است.

اما برخی از دانشمندان، بر عبارت دقت و صحت در سیستم اصلاح دقیق (Precision Breeding) کریسپر انتقاد دارند. به طور مثال یکی از منتقدان کریسپر در امریکا چارلز بنبروک - مرکز کشاورزی پایدار و منابع طبیعی دانشگاه ایالتی واشینگتن- است. ایشان بر اثرات ناخواسته یا Off target احتمالی این تکنیک اشاره می نمایند و بر این ادعا هستند که کریسپر ویرایش ­ها و جهش های ناخواسته ای را نیز می تواند در پی داشته باشد.

*آیا واقعاً کریسپر تغییرات ناخواسته و غیر هدف را نیز ایجاد می نماید!؟ این تغییرات ممکن است خطرناک باشند؟

-در پاسخ به این سؤال باید گفت که نه تنها تکنیک کریسپر، بلکه تمامی تکنیک های مهندسی ژنتیک و تغییر ژن ها اثرات غیرقابل انتظاری را در پی دارند و این امر غیرقابل اجتناب است. ولی نکته ای که باید توجه کنیم این است که فراوانی چنین اثرات غیرقابل انتظاری در کدام تکنیک کمتر و قابل پیگیری تر است؟

وقوع برش های غیر هدف منجر به موتاسیون­های حذف و اضافه (InDels) در صندلی های غیر هدف ژنوم میزبان می گردد و درنتیجه فنوتیپ (صفت) ناخواسته را ایجاد می نماید. مطالعات زیادی این موضوع را در کریسپر گزارش نموده اند که در این روش عموماً عدم اتصال یا Mismatches مربوط به انتهای ˊ 5 مولکول gRNA رخ می دهد. ولی در کل اثرات غیر هدفمند ایجادشده توسط این سیستم ازنظر تعداد متفاوت است و پیش بینی آن تقریباً غیرممکن می باشد.

بااینکه تغییرات غیر هدف رخ داده در فرآیند مهندسی ژنتیک در مرحله بروز فنوتیپ و یا ژنوتایپینگ قابل شناسایی و حذف شدن هستند، اما دانشمندان به منظور پیشگیری از وقوع تغییرات غیر هدف (Off-target) و موزاییکی شدن سلول ها به واسطه کریسپر، راهکارهایی گزارش نموده­اند که تعدادی از آن ها عبارت اند از:

استفاده از نوکلئاز Cas9 جهش یافته (نظیر آنزیم Cas9 Nicakse و یا آنزیم Cas9 دوموتانه Cas9 Double Mutant): برای مثال آنزیم نیکاز Cas9 فرم جهش یافته ای از آنزیم Cas9 است که یکی از دومِین های نوکلئازی RuvC1 و یا HNH به دلیل جهش مصنوعی القا شده در دومِینRuvC1 )و تغییر اسیدآمینه 840 ام از هیستیدین به آلانین (H840A) در دومین (HNH قادر به برش دو رشته DNA نبوده و فقط یک رشته را می بُرد. در این وضعیت DNA بریده شده در یک رشته یاnick ، در صورت وجود DNA همولوگ، به صورت نرمال به سرعت و به وسیله مکانیسم مسیر ترمیمی شباهتی (HDR) ترمیم می گردد و درنتیجه اثرات نامطلوب off-Target کاسته خواهد شد. البته در هنگام استفاده از آنزیم Cas9 نیکاز به دو مولکول gRNA به جای یک مولکول احتیاج است. دو مولکول gRNA بایستی علیه دو رشته سنس و آنتی سنس DNA هدف و نزدیک به هم طراحی شوند تا این اطمینان را به محقق بدهند که زمانی برش دو رشته ای (DSB) اتفاق خواهد افتاد که هر دو رشته سنس و آنتی سنس DNA به صورت تکی یا nick برش بخورند. سپس به محض اینکه DSB ایجاد شد، یکی از مسیرهای ترمیمی NHEJ یا HDR به منظور کامل کردن فرایند ویرایش ژنوم وارد عمل می شوند.

استفاده از روشTruncated Guide RNAs (Tru-gRNAs): در این روش طول ریبونوکلئوتید راهنما (gRNAs) کاهش می یابد که این عامل خاصیت جهش زایی غیر هدف را کاهش می دهد. استفاده از آنزیم Cas12: این آنزیم به تازگی کشف شده است و بنا به آزمایشات اجرا شده اختصاصی تر از آنزیم Cas9 عمل می نماید. استفاده از آنزیم NmeCas9: این آنزیم نیز در سال 2018 معرفی گردید و با استفاده از آن ما می توانیم بدون اینکه خود ژن را دست کاری کنیم، رشته mRNA حاصل از توالی ژن یا رونوشت ژن را ویرایش کنیم و بدین ترتیب بدون اینکه تغییری در توالی DNA (و دامن زدن به تغییرات غیر هدف احتمالی) را داشته باشیم، موجود موردنظرمان را ویرایش ژنی کنیم. اما نکته دیگر که عرض می کنم حتی باوجود افزایش دقت و صحت، در این تکنیک هم هیچ تضمینی وجود ندارد که تمام نتایج مورد انتظار محقق به طور دقیق حاصل آیند! نه در این روش؛ بلکه در تمامی تکنیک های مهندسی ژنتیک چنین است و به طور مطلق نمی توانیم ادعای نتیجه صددرصدی استحصال صفت موردمطالعه در موجود هدف را داشته باشیم! در گیاهان مطالعات مهندسی ژنتیک پیچیده تر از سایر موجودات است؛ چراکه به طور مثال می دانیم که صفاتی مثل تحمل به خشکی و شوری نه تنها به واسطه ژن های بسیاری کنترل می شوند، بلکه به شدت تحت تأثیر شرایط محیطی نیز هستند. بسیاری از عملکرد ژن­ها وابسته به میزان تبخیر و تعرق، دما و اقلیم منطقه، فلورباکتریایی خاک، عمق خاک و ... است. علاوه بر این، بِیس یا زمینه ژنتیکی هرکدام از گونه­ها یا محصولات .کشاورزی رفتار ژن های مربوط به آن را متأثّر می نماید

*پس در مهندسی ژنتیک هم نظیر اصلاح کلاسیک ممکن است تغییرات غیر هدف حاصل گردد؟

-بله تغییر در هر ژن و با هر تکنیکی می­تواند مجموعه ه­ای از تغییرات غیرقابل پیش بینی را در پی داشته باشد. بیشترین آن­ها با جهش ­زایی به وسیله پرتوتابی­ هاست و کمترین شان در اصلاح کلاسیک است. اما در سال 2018 که ما هم اکنون زندگی می کنیم کدام یک از تکنیک های مهندسی ژنتیک تغییرات غیرقابل پیش بینی کمتر و درعین حال قابل پیگیری تری در سلول های موجودات زنده در پی دارند؟

بنا به یافته های فعلی حوزه مهندسی ژنتیک تکنیک کریسپر این ویژگی را دارد! چراکه به واسطه روش­هایی مثل: Targeted sequencing، Exome sequencing، Whole genome sequencing، GUIDE-seq، Digenome-seq و ... تغییرات Off target محصولات حاصل از کریسپر شناسایی شده اند و قابل ردیابی، انتخاب و حذف هستند (جدول زیر).

پس همان طور که می­دانید در مورد کلیه تکنیک های مهندسی ژنتیک در کشاورزی، به طورکلی هم اکنون یکی از سؤالات مهمی که فراروی مردم و دانشمندان این حوزه قرار گرفته، این است که آیا کریسپر می­تواند گزینه­ مناسبی برای حل برخی مناقشات مربوط به تراریخته ­ها باشد یا خیر!؟ پاسخ این سؤال ازنظر اکثر دانشمندان بله هست! اما برای حصول اطمینان از سبقت منافع از اثرات منفی این فناوری احتیاجمند تغییری جدی و انقلابی در تکنیک ها و کاربری های مهندسی ژنتیک و هم افزایی بین سایر علوم؛ نظیر بیوانفورماتیک یا داده پردازی زیستی هستیم.

یک نکته ظریف دیگر که به نظرم می رسد عرض کنم این است که در بسیاری از موارد، ژن های خاصی تنها درزمینه ژنتیکی و محیطی خاصی مورداستفاده قرار می­گیرند. اگر بخواهیم یک سیستم کشاورزی برای اکوسیستم­های بومی ایجاد کنیم که برای خاک، آب وهوا و عملیات زراعی بومیان همان منطقه کاربرد بهینه و پایدار داشته باشد، ویرایش ژنومی گیاهان و جانوران بومی همان منطقه یکی از بهترین راه چاره ها به نظر می رسد.

بدان معنا که باوجود امکان استفاده از ارقام ویرایش شده­ی یک مرکز تحقیقاتی در سراسر دنیا، اما اگر به دنبال کشاورزی پایدار (به معنای واقعی و نه به معنای رکود فراوری!) و اقتصادی مقاوم هستیم باید از ذخایر ژنتیکی بومی در هر منطقه که با گذشت قرن­ها به پایداری و سازگاری مطلوبی با محیط پیرامونی و اقلیم خاص منطقه رسیده­اند، برای مقابله با تهدیدها استفاده گردد. با این کار علاوه بر حفظ تنوع ژنتیکی، مانع از بروز هرگونه اختلافات سیاسی، حقوقی و یا اخلاقی دراین باره می ­شویم.

*به عنوان نکته پایانی؛ با توجه به فرمایشات قبلی تان که فناوری را مساوی اقتدار قلمداد کردید به نظر شما رویکرد صحیح کشور ما نسبت به این فناوری نوظهور باید چگونه باشد؟

-کلید تصمیم گیری صحیح برای این موضوع، در نخستین گام؛ درک صحیح این موضوع است که همه­ کاربردهای کریسپر به یک صورت انجام نمی ­شوند و یا مفاهیم یکسانی در پایداری نظام کشاورزی ندارند. البته سرعت پیشرفت فناوری های مهندسی ژنتیک بسیار بالاست و دانشمندان روی بهینه کردن تکنیک های موجود هرروز کار می نمایند. ولی در حال حاضر ویرایش ژنومی (کریسپر) به روزترین فناوری مهندسی ژنتیک در دنیاست و همان طور که سایر کشورها برای پیشرفت در این عرصه برنامه ریزی نموده اند، کشور ما نیز باید در اولویت های تحقیقاتی خود روی بومی سازی این فناوری برنامه داشته باشد. البته این تکنیک نیز همچون سایر روش­های اصلاحی و بیوتکنولوژی، ممکن است در عرصه تجاری­ سازی و فراوریات انبوه، عواقب مثبت و منفی در پی داشته باشد که می طلبد ازنظر تأثیرات اجتماعی و زیست محیطی بومی مورد ارزیابی قرار بگیرد و بسته سیاستی مناسبی برای ارزیابی­های آن مدنظر داشته باشیم.

در این بسته­ های سیاستی هم باید کریسپر را نه به عنوان یک فناوریِ صرف، بلکه به عنوان جعبه­ ابزاری کامل از فناوری­ ها موردتوجه قرارداد که هرکدام از آن ها برای یک جهش، یک موجود زنده و یک اکوسیستم، اختصاصی هستند. به طورکلی آنالیز و تهیه دیدگاه­ های همه جانبه و کافی از خطرات، سبک و سنگین کردن ها، و آنالیز هزینه-فرصت­ها احتیاجمند مهندسی کریسپر است که منوط به تضارب آرا و انتقادهاست که این فناوری را به تکامل و پختگی بیشتری برساند.

datapad.ir: دیتاپد | مجله فناوری و تخصصی رایانه