Является ли редактирование гена CRISPR будущим каннабиса?

[Prana 1,751]

Размножение клонами – это проверенная и эффективная практика для получения сельскохозяйственных культур, но этот способ нельзя назвать стандартом. Вместо этого принято использовать стабильные семена, которые гарантируют предсказуемый и равномерный рост. Производители каннабиса заинтересованы в разработке аналогичных семян для марихуаны и медкона, это можно осуществить при помощи технологии CRISPR / Cas9.

CRISPR — это инструмент редактирования генов, который позволяет менять ДНК, контролируя, какие признаки проявляет организм. Способность согласовывать ДНК в нескольких семенах позволяет добиться генетического единообразия без клонирования. 

В чем преимущество? Генетика обычных черенков каннабиса меняется на протяжении всего жизненного цикла материнского растения. Из-за этого содержание каннабиноидов в разных черенках может отличаться, и если есть ограничения на содержание конкретных соединений, часть урожая вовсе может быть испорчена. Помимо этого, для производства клонов требуется много пространства, и в среднем производители выделяют на это около 20% всей площади. Технология CRISPR позволяет сэкономить не только площадь, но и добиться стабильных урожаев. 

Что такое CRISPR/Cas9?

Метод CRISPR (кластеризованные короткие палиндромные повторы с регулярным интервалом) разработали французская исследовательница Эммануэль Шарпантье и американка Дженнифер А. Дудна в 2012 году. CRISPR произвел революцию в мире генной инженерии, и в 2020 году обе женщины получили Нобелевскую премии по химии.

Эммануэль Шарпантье и Дженнифер А. Дудна получили Нобелевскую премию по химии

CRISPR способен точно разрезать последовательности ДНК, формирующие гены. С его помощью можно изменить или полностью удалить гены, которые определяют признаки растения каннабиса (например, цвет листьев, синтез ТГК или КБД и т.д.). В результате можно получить растение с необходимым набором генов и признаков.

Удивительно, но метод CRISPR родился не в лаборатории. Это защитный механизм бактерий, который способен распознавать последовательности вирусной ДНК и разрезать их, чтобы уничтожить инфекцию. Он подобен молекулярным ножницам, которые можно использовать на любой бактериальной, животной или растительной клетке.

Это гигантский скачок в редактировании генов и в агропродовольственной промышленности. При этом растения, выведенные этим методом не являются трансгенными, ведь CRISPR не включает чужеродную ДНК, а генетический материал редактируется без необходимости добавления генов других видов или организмов.

Как работает CRISPR/Cas9?

1. Необходимо выбрать ген, который хочется изменить: гены состоят из цепей ДНК, которые содержат их генетическую информацию и определяют их функции.
2. Разработать последовательность РНК, комплементарную ДНК этого гена. Эта последовательность и составляет молекулу CRISPR, и она сможет комплементарно связываться с ДНК гена.
3. Срезать выбранную последовательность генов молекулой Cas9 на обратной стороне CRISPR. В то время как CRISPR служит ориентиром, указывающим на место в цепи ДНК, Cas9 точно обрезает выбранную последовательность.
4. После удаления последовательности можно ввести желаемую ДНК, разработанную синтетически, для выполнения поставленной миссии. Или же можно попросту удалить целевой ген, чтобы исключить функцию, которую он выполнял, не замещая его ничем другим. 

Фотомикрография изолированной клетки протопласта растения для эксперимента по биотехнологической технологии CRISPR

Генетические улучшения каннабиса с помощью CRISPR/Cas9

В канна-индустрии метод CRISPR можно использовать для повышения урожайности и единообразия фенотипов. Благодаря модификации можно лучше контролировать соотношение ТГК и КБД в каннабисе. Особенно это актуально для тех компаний, у которых есть юридические ограничения на высокие уровни ТГК. Так можно выровнять массовое производство, уменьшив общее содержание определенных каннабиноидов или направив их на другие части растения. Можно увеличивать производство редких и миноритарных каннабиноидов, которые обладают большим фармацевтическим потенциалом. 

Помимо этого, метод CRISPR можно использовать для производства большего количества биомассы, повышения устойчивости к болезням и факторам окружающей среды, увеличения количества трихом и изменений в терпеновом профиле. 

Учитывая все эти возможности, неудивительно, что гиганты индустрии каннабиса готовы вложиться в технологию, чтобы вырваться вперед в гонке за получением новых генетически модифицированных сортов. 

Компании по производству каннабиса, которые уже используют CRISPR/Cas9 для получения новых сортов

Ebbu — небольшая американская компания, базирующаяся в Колорадо. Она направила свои ресурсы на разработку одного из первых методов CRISPR/Cas9 для редактирования растения каннабиса. Изобретение привлекло много внимания в отрасли, и в 2018 году канадская корпорация Canopy Growth выкупила Ebbu за 300 млн евро, присвоив себе исследования и будущую прибыль.

Сейчас Ebbu запатентовала несколько методов синтеза каннабиноидов. Компания использует метод CRISPR для устранения ферментов, которые являются частью производства ТГК, чтобы производить только КБД. Им удалось получить сорта, богатые КБГ(каннабигеролом), каннабиноидом с большим терапевтическим потенциалом. Хотя на рынке уже есть сорта с высоким содержанием КБД и КБГ, метод CRISPR работает намного быстрее и эффективнее, чем традиционный метод селекции, который пока что преобладает в канна-индустрии.

Редактируя геном каннабиса, можно было бы вывести растения, обладающие улучшенными агрономическими характеристиками, что сделало бы выращивание более доступным и стабильным.

Высокоурожайное выращивание каннабиса с КБГ является примером того, что редактирование генов более эффективно, нежели селекция при помощи клонов. Конкретные каннабиноиды трудно получить, так как они не всегда доступны в больших количествах. Редактирование генов может решить эту проблему. 

Представители Ebbu объясняют этот процесс, сравнивая его с трафиком на дороге. Закрывая определенные маршруты, растение каннабиса перенаправляет соединения в другое место, что приводит к производству различных веществ. Например, если сократить производство соединений, необходимых для создания ТГК или КБД, других каннабиноидов станет больше из-за доступности новых материалов для их формирования.

Одно из нововведений, которое используют в Ebbu, – это водорастворимые каннабиноиды. Другое – редактирование генома CRISPR, которое позволяет создавать невероятно мощные сорта каннабиса

CanBreed — еще одна компания, которая заинтересовалась редактирования генов CRISPR. С помощью этой технологии она вывела гибридные семена первого поколения (F1) с высокой генетической стабильностью. Благодаря CRISPR потомство наследует желаемые характеристики еще в первом поколении. В процессе модификации были устранены все нежелательные гены, и была достигнута беспрецедентная генетическая однородность.

При традиционных методах бридинга часто требуется несколько поколений для обеспечения высокого уровня стабильности и однородности. Но даже компании с высокими стандартами качества не могут гарантировать однородный и стабильный урожай при разведении его путем клонирования. С CRISPR-отредактированными сортами производителям больше не придется сохранять определенный фенотип через родительское растение, поскольку все их растения каннабиса одинаковы.

У CanBreed уже есть семена каннабиса без ТГК, которые при этом обладают большей устойчивостью к грибкам. Они пользуются спросом на рынке и продвинулись далеко за пределы страны производителя. Кажется, что бизнес по редактированию генов окупается довольно быстро, но можно ли сказать, что редактирование гена CRISPR – это будущее канна-индустрии?

Будущее генетически модифицированного каннабиса

Важно понимать, что технология CRISPR коммерчески доступна только с 2012 года, поэтому нужно время, чтобы все ее реализации вышли на рынок. Однако ее потенциал для инноваций и стабилизации генетики каннабиса просто захватывающий.

Но для развития канна-индустрии требуется стандартизации и регулирование каннабиса. В странах с легализацией законодательство должно осознавать риски и потребности быстро развивающегося сектора. Отслеживание процесса выращивания марихуаны от посева до продажи – важный шаг. Технология CRISPR может круто изменить правила игры. Благодаря ей можно избавиться от непрерывного контроля и сделать каннабис последовательной, доступной и мощной фармацевтической альтернативой.

Израильский стартап Can Breed заключил лицензионное соглашение на использование инструментов редактирования генов для обеспечения производителей каннабиса улучшенными семенами

Несмотря на преимущества этой инновации, множество производителей каннабиса все еще недоброжелательно относятся к генетически модифицированным культурам и предпочитают традиционные способы бридинга.

Некоторые эксперты говорят, что сами по себе каннабиноиды не будут оказывать такого же терапевтического эффекта, как медицинский каннабис, которые есть сегодня. Это может произойти из-за синергического взаимодействия между каннабиноидами и сотнями других соединений в растении. Такое взаимодействие можно назвать «эффектом антуража»: различные компоненты растения действуют синергически, усиливая свойства друг друга, делая их эффекты сильнее, чем у одного и того же изолированного компонента. 

Скорее всего, стабильные семена, полученные методом CRISPR станут перспективой для развития фармацевтического каннабиса. А может быть, и полностью перевернут канна-индустрию. 

Источник: Alchimia
Перевела: @Prana, Dzagi

Еще почитать:

• Тренды науки: какое будущее ждёт индустрию каннабиса
• Фенохантинг: как происходит отбор лучших растений?
• Реален ли эффект антуража каннабиса?

Просмотр полной Статья

[СуперМодерДзаги 13,708]

Пряня молодец 

[Jimzz 3,563]

Скоро на полках магазинов 🤢

[С.Хотабыч 46,297]

в качестве ознакомления ещё куда нишло, а на деле, гляжу места тоже много нужно, по сравнению с обычной операцией по клонированию, к тому же это всё прототипы, ДНК разрезать эдак или так, всё оно конечно понятно с возможностями, но семена будут стоит как шатл, не меньше, судя по делам))))отношусь скептически, но с надеждами, авось чего намутят)))) да и наврятли перевернут индустрию, пока нету знаний ещё у людей про канабис..вот когда у нас легализуют, вот тогда мы и займёмся)))) а пока поглазеем)))

[NBRZ 4,318]

Пару сортов уже вывели, которых не опылить, и это полюбому ГМО. 

[С.Хотабыч 46,297]

привязка к производителю без альтернативы...  небось отредактируют так, что и клона не возьмёшь))))и семак не намутишь 

[nekotevil9 105]

Я ничуть не биолог и не химик, но даже мне ясно, что идея не очень хороша. Может быть, это откроет новую эру в сфере каннабис медициналь, если мед.сорта и правда будут однородны и усилены, но каков же будет эффект? Ведь разрезается/удаляется ген, а это уже вмешательство какое-то, сразу изменения в содержании КБД КБН КБГ и т.д., да ну нафиг такое, очень страшно и волнительно
Сравнивал как-то ГМО кабачки, и домашние с грядки. Так вот, разница очень огромная, что уж говорить о каннабисе.
Всем мир!

Изменено 13 января, 2023 пользователем nekotevil9

[BLACKAPPLEHITCHCOCK 12]

Защитный механизм бактерий.С каждым днём всё больше доводов,что кто то всё построил,планету Земля,людей,растения итд...

Изменено 13 января, 2023 пользователем BLACKAPPLEHITCHCOCK

[BLACKAPPLEHITCHCOCK 12]

34 минуты назад, NBRZ сказал:

Пару сортов уже вывели, которых не опылить, и это полюбому ГМО. 

ГМО это добавление других генов.Crispr это  другое.Нооборот удаление.

Изменено 13 января, 2023 пользователем BLACKAPPLEHITCHCOCK

[Unaya 754]

Вот когда читаю публикации о научных прорывах, в самых разных областях, аж сиять начинаю) А по сабжу, у меня подружайка в Германии в местном НИИ работает по этой технологии. Если откинуть все научные термины и формулировки (которые я и так не в силах запомнить), то по ее словам они способны допустим усилить запах яблока, или сделать более сладким тот или иной сорт. Поэтому и Ганджу они способны будут редактировать и так и эдак. Все упирается в законодательную базу.

[NBRZ 4,318]

2 часа назад, BLACKAPPLEHITCHCOCK сказал:

ГМО это добавление других генов.Crispr это  другое.Нооборот удаление.

Это все ровно Генная модификация которую сделал человек, удаление - прибавление - улучшение = модификация 

[BLACKAPPLEHITCHCOCK 12]

52 минуты назад, NBRZ сказал:

Это все ровно Генная модификация которую сделал человек, удаление - прибавление - улучшение = модификация 

Гмо- это к примеру к сорту селекционного канабиса,добавить гены растения кока, и гены псилоцибиновых грибов,что бы канабис вырабатывал еще кокаин и псилоцибин.

Изменено 13 января, 2023 пользователем BLACKAPPLEHITCHCOCK

[UsefulHemp 5,324]

9 часов назад, Prana сказал:

У CanBreed уже есть семена каннабиса без ТГК, которые при этом обладают большей устойчивостью к грибкам.

Здорово что и у них такие семена появились .

Простоту нас они давно есть ( технические сорта - ещё со времён когда канаплю на Руси называли Моска ( отсюда и почти одноименное название столици , ну это по одной из версий - утверждать не могу ). Шутка это была с долей правды.

Вобщем давно они есть и это не сикрет , они там пока работу не в том направлении ведут  не те канабиоиды выделяют . 

Но может это только начало.

5 часов назад, С.Хотабыч сказал:

привязка к производителю без альтернативы...  небось отредактируют так, что и клона не возьмёшь))))и семак не намутишь 

Вот с очень большой долей вероятности это именно так.

Этоже полная монополия на посевной материал .

А учитывая что семена в регулярном формате вытесняются с обихода всеми правдами и неправдами ( в чём вижу тоже корыстный умысел - именно привязать потребителя к своим феминизированным семенам ).

А как оно будет поглядим .

[СЕРЕБРО777 349]

В 13/01/2023 в 08:29, С.Хотабыч сказал:

а пока поглазеем)))

Уже пытались синтезировать искусственный тгк,получилась какашка под названием спайс,этой поганой отравой даже официально торговали одно время,ясно кто это делал,враги народа.

То что создано природой не повторить и не улучшить.

А этим горе генетикам лучше у себя в глупых головах поковыряться.

[UsefulHemp 5,324]

6 часов назад, СЕРЕБРО777 сказал:

То что создано природой не повторить и не улучшить.

Бро повторить не смогут это однозначно.

А вот улучшить реально могут, но другой вопрос для кого это будет сделано ?

Если для гровера - то я хотел бы видеть стабильный сорт с определенным набором канабиоидов и в максимальной концентрации , при этом чтобы сорт сохранял все свои характеристики не теряя их с увеличением поколений F . Чтобы небыл подвержен влиянию болезней , грибков , плесени , вредителей. Чтобы клонировался хорошо , не требовал особых условий и кушал мало - при этом давал максимальные урожаи и размножался путем естественного опыления . И сроки от каски до ХВ были 5-7 недель . Но это из категории - в сказку попал .

И парадокс в том что это всё подсилу генной инжинерии в современном ее уровне. Но они предпочитают создавать 

В 13/01/2023 в 08:49, Prana сказал:

полностью удалить гены, которые определяют признаки растения каннабиса (например, цвет листьев, синтез ТГК или КБД и т.д.). В результате можно получить растение с необходимым набором генов и признаков.

 

В 13/01/2023 в 08:49, Prana сказал:

Благодаря модификации можно лучше контролировать соотношение ТГК и КБД в каннабисе. Особенно это актуально для тех компаний, у которых есть юридические ограничения на высокие уровни ТГК. Так можно выровнять массовое производство, уменьшив общее содержание определенных каннабиноидов или направив их на другие части растения

 

В 13/01/2023 в 08:49, Prana сказал:

Компания использует метод CRISPR для устранения ферментов, которые являются частью производства ТГК, чтобы производить только КБД. Им удалось получить сорта, богатые КБГ(каннабигеролом), каннабиноидом с большим терапевтическим потенциалом.

 

В 13/01/2023 в 08:49, Prana сказал:

Например, если сократить производство соединений, необходимых для создания ТГК или КБД, других каннабиноидов станет больше из-за доступности новых материалов для их формирования.

 

В 13/01/2023 в 08:49, Prana сказал:

У CanBreed уже есть семена каннабиса без ТГК, которые при этом обладают большей устойчивостью к грибкам.

Другими словами мы долго работали и создали отличную генномодифицированную техническую канаплю - молодци чего тут сказать.

P\S Возможно в скором будущем кто-то и станет создавать модифицированные сорта соответствующие нашим интиресам , но как сказал уважаемый 

В 13/01/2023 в 12:06, С.Хотабыч сказал:

привязка к производителю без альтернативы...  небось отредактируют так, что и клона не возьмёшь))))и семак не намутишь 

вот этого не избежать. Иначи просто не выгодно .

У производителя свой интирес , а у гровера свой .

[Лао 710]

Интересно, какие планы на этот счёт у Паф Diddy ?

[Лао 710]

Для травки нашей полезно будет иметь дело с малым бизнесом. А крупный бизнес - для алкашки самое то.

А по теме, Каннабис для науки - инструмент, а не цель. Научные биологи пусть лучше курят побольше Каннабиса и помогают преодолевать антиконопляный фашизм - пользы больше будет!

А гены мы сами поправим где надо в своих аранжереях Конопляных )))

[Neshuta 4,554]

ГМО зло, и до каннабиса уже добрались. Такой шлак выращивать и употреблять не буду! 

Было лекарство а станет ЯД.

[Aee 3,265]

Ааа в чем смысл человеческой жизни ? Изучать и исследовать - улучшать чтобы понимать ( что хорошо для вселенной - что плохо )

Чем бы дитя не тешилось - лишь бы планету не разнесли в дребезги .

- Если по хорошему делать, то испытывать такой продукт можно только на добровольцах. А на всеобщий рынок,  через несколько поколений выводить. Но кто это будет делать. Изобрел и сразу на рынок.