Министерство сельского хозяйства США (USDA) и Фонд Билла и Мелинды Гейтс вновь финансируют исследования, которые превратили патоген с сельскохозяйственных культур в синтетическую, самоамплифицирующуюся платформу ДНК, предназначенную для перепрограммирования растений.
Исследование, опубликованное на прошлой неделе в журнале Plant Biotechnology Journal, описывает преднамеренную реконструкцию вируса кудрявой верхушки свеклы (BCTV) — предполагаемого патогена растений, который естественным образом заражает широкий спектр сельскохозяйственных культур — в модульный вирусный вектор.
Работа Мэтью Нойбауэр и Кэти Воллен
Заявленная цель: использовать его в качестве системы доставки для оборудования для редактирования генов и производства белка на высоком уровне в растениях.
Автоперевод на русский язык:
Эксперименты проводились в Университете штата Северная Каролина в Роли, где исследователи проникли в табачные растения с модифицированным вирусом в контролируемых лабораторных условиях.
Рискованное создание патогенов растений вызывает опасения по поводу преднамеренной или случайной утечки из лаборатории, что было определено Конгрессом, Белым домом, Министерством энергетики, ФБР и ЦРУ как причина пандемии COVID-19.
Если бы такой сконструированный патоген не удалось сдержать и оставить непредвиденным образом, он мог бы распространиться по посевам с разрушительной скоростью, нанеся ущерб запасам продовольствия и вызвав серьезные опасения по поводу национальной безопасности.
В данном исследовании мы стремились определить оптимальный
состав вектора на основе BCTV для доставки матриц репарации в
экспериментах по таргетированию генов и обеспечить высокий
уровень экспрессии целевого гена (GOI). Используя подход
клонирования GB, мы создали и протестировали различные
вирусные векторы. Включение гетерологичного промотора перед
целевым геном оказалось ненужным, поскольку собственная
последовательность IR действует как более сильный промотор.Вектор BCTV был способен переносить груз
размером 4 кб без снижения накопления репликона. Успешные
события ГТ были зарегистрированы после доставки геномного генома
вектором на основе BCTV. Удаление генов, чувствительных к вириону
BCTV, значительно увеличило экспрессию белка-груза, но не
увеличило эффективность ГТ. Эти наблюдения демонстрируют
полезность адаптации дизайна вирусного вектора в зависимости от
его предполагаемого использования.
Не меньшую тревогу вызывает перспектива того, что сельскохозяйственные культуры, необратимо измененные лабораторным патогеном, могут попасть в пищевую цепочку с неизвестными генетическими изменениями, что создает непредсказуемые риски для здоровья человека.
Но эти риски снова никем не изучаются.
Признаки патогена остаются нетронутыми
Несмотря на то, что исследователи вставили стоп-кодоны, чтобы предотвратить производство белков оболочки и движения патогена свеклы (BCTV), лишив его способности образовывать полные вирионы или перемещаться между клетками, синтетическая конструкция по-прежнему сохраняет те самые черты, которые делают BCTV опасным растительным патогеном.
Сконструированный репликон продолжает самоамплифицироваться внутри растительных клеток на экстремальных уровнях, достигая примерно 4000 копий на геном.
Подобные опыты мы уже наблюдали при создании «самоусиливающихся вакцин» для людей:
- Гейтс финансирует репликоны: организм становится «фабрикой синтетических гибридов»
- Американцы занимались разработкой «репликонов»не один десяток лет
- После Японии катастрофа теперь может добраться до Европы
Он также сохраняет широкий диапазон хозяев BCTV, а это означает, что базовая биология заражения многих различных культур остается встроенной в конструкцию.
Мы стремились разработать модульный вектор на основе BCTV, который позволил бы быстро тестировать различные грузы и вносить целевые изменения в механизм BCTV, закодированный в вирусном векторе.
Подход клонирования оказался успешным в создании функциональных векторов на основе BCTV, способных нести и экспрессировать последовательность груза без промотора и реплицироваться в растение.
Самое важное, что команда подтвердила, что нативные промоторные элементы BCTV — те же регуляторные последовательности, которые управляют экспрессией вирусных генов во время инфекции — более мощные, чем стандартные лабораторные промоторы, заставляя растения производить необычно высокие уровни чужеродных белков.
Вирусные векторы, помимо того, что служат полезными инструментами для обеспечения высоких уровней экспрессии белков, также могут быть
использованы в качестве средств доставки для генной инженерии. Мы стремились определить, можно ли использовать наш вектор на основе BCTV для доставки обратной транскриптазы (RT) для ГТ, а также влияет ли включение генов, чувствительных к вирионам BCTV, на эффективность ГТ, поскольку эти гены могут влиять на соотношение одноцепочечных и двуцепочечных вирусных ДНК, накапливающихся в растительной клетке (Hormuzdi и Bisaro).1993).
Короче говоря, патоген больше не может распространяться между растениями в его нынешней лабораторной форме, но в любой инфицированной ткани он функционирует как сверхзаряженный, самовоспроизводящийся двигатель ДНК, несущий в себе те же основные черты, которые делают BCTV одним из самых разрушительных патогенов в сельском хозяйстве.
Продемонстрировав, что векторы на основе BCTV могут опосредовать высокие уровни ГТ вN. benthamiana, затем мы проверили, была ли эта эффективность ГТ напрямую связана со способностью репликона накапливаться на высоких уровнях внутри клетки (рисунок5 Ф,Г). Чтобы проверить это, мы создали две дополнительные конструкции, которые не имеют функциональной
Как и ожидалось, потеряПредставитель
предотвратили успешные события генного таргетирования вN. benthamiana Фигура5Ф,Г), что демонстрирует, что успешный ГТ зависит от количества копий шаблона, предоставленного репликоном.В совокупности эти результаты показывают, что векторы, полученные на основе BCTV, могут быть использованы для эффективного ГТ; и что эффективность ГТ BCTV и BeYDV в значительной степени зависит от вида растения и архитектуры вирусного вектора.
От патогена растений к генетическому гибриду
BCTV, как и другие геминивирусы, реплицируется через репликацию по скользящему кругу, генерируя тысячи копий ДНК внутри зараженной клетки.
Исследователи подтвердили, что их модифицированный патоген достиг ~4000 копий на геном, что делает его эффективным двигателем для наводнения клеток чужеродной ДНК.
Изменив его генетическую архитектуру, они показали, что вирус может переносить и экспрессировать большие чужеродные грузы — размером до 4000 пар оснований, включая флуоресцентные белки, пигменты и шаблоны репарации ДНК.
Это означает, что BCTV теперь можно использовать в качестве plug-and-play шаттла, заставляющего растения производить белки, для производства которых они никогда не эволюционировали.
Редактирование ДНК растения
Команда продемонстрировала, что их сконструированный BCTV может доставлять как нуклеазы цинковых оснований (ZFN), так и шаблоны репарации в растительные клетки, вызывая гомологически направленную репарацию (HDR) и постоянные изменения ДНК.
«Успешные события GT [нацеливания генов] были обнаружены после доставки механизма редактирования генов вектором на основе BCTV», — сообщается в исследовании.
Это означает, что сконструированный патоген может переносить генетические «ножницы» и инструкции по восстановлению в клетки растений, разрезая ДНК и переписывая ее для внесения постоянных генетических изменений.
В то время как эффективность варьируется в зависимости от вида растений, доказательство концепции показывает, что разрушительный вирус был преобразован в синтетический инструмент редактирования генов.
Почему это тревожно
- Он все еще самоусиливается. Даже при отключенных движениях и белках оболочки вирус агрессивно размножается внутри растительных клеток, усиливая себя и любой ген груза в тысячи раз.
- Он использует собственные промоторы вируса. Исследователи обнаружили, что нативные промоторы BCTV превосходят широко используемый промотор 35S, а это означает, что его естественный вирусный механизм более мощный, чем синтетические альтернативы.
- Он распространяется на всю культуру. BCTV уже имеет широкий диапазон хозяев, а это означает, что лежащая в основе биология применима ко многим экономически важным растениям.
- Он обеспечен спонсорской поддержкой. Проект финансировался Министерством сельского хозяйства США, Национальным научным фондом и Фондом Билла и Мелинды Гейтс.
Финансирование: Данная работа была поддержана грантами проекта Фонда научно-исследовательского потенциала (HATCH), а также Национальным институтом продовольствия и сельского
хозяйства Министерства сельского хозяйства США (7005468, 7005482, 7003155), Национальным научным фондом (1444561, 1650139, 1750006, 1940829) и Фондом Билла и Мелинды Гейтс (OPP1149990).
Авторы утверждают, что цель работы состоит в том, чтобы «стимулировать широкое внедрение стратегий на основе репликонов в экспериментах по экспрессии белков и редактированию генов у растений».
Говоря простым языком, они проводят опасные эксперименты над разрушительными вирусами якобы для того, чтобы превратить их в синтетические системы доставки ДНК, которые изменяют геномы сельскохозяйственных культур, и, возможно, использовать растения в качестве фабрик по производству фармацевтических препаратов и промышленных соединений.
«Использование растений для экспрессии важных белков является потенциальным способом производства фармацевтических препаратов и других ценных соединений», — пишут авторы.
Но изменение ДНК продовольственных культур с помощью созданных в лаборатории вирусов может привести к непредсказуемым генетическим изменениям, угрожающим сельскому хозяйству, продовольственной безопасности и национальной безопасности, если эти синтетические патогены когда-либо выйдут из-под контроля.
Министерство сельского хозяйства США и Билл Гейтс финансируют преобразование известного вируса, разрушающего урожай, в модульную, самовоспроизводящуюся генетическую платформу.
Эта технология позиционируется как прорыв в «молекулярном сельском хозяйстве» и редактировании генов, но по своей сути это преднамеренная реконструкция патогена растений в синтетический инструмент для переписывания ДНК, с рисками, которые могут распространяться от американских ферм до глобальной продовольственной безопасности.
Что может пойти не так?
Уже которые эксперименты по редактированию генов проводятся с пометкой, что «угроз безопасности нет», но доказательств этой аксиоме — также нет.
И ведь это не первые эксперименты не только над генетикой людей, но и остального живого мира с теми же репликонами:
- Растения-монстры с негниющими корнями: чем опасна новая разработка от ВЭФ
- Moderna теперь распыляет РНК на продукты питания
- Подтверждено наукой: «еда — это важная информация, а не просто парадигма из калорий»
- Как предсказывали — они начали производить еду с измененными генами
Источник: Джон Флитвуд
