A edição de genoma é um desenvolvimento adicional da engenharia genética convencional, que é muito mais eficiente e direcionada.Nós explicamos como os procedimentos de edição do genoma funcionam e que oportunidades e riscos eles contêm.
Edição de genoma, engenharia genética convencional e criação clássica
Por centenas de anos, as pessoas mudam de plantas e animais através da criação.Os componentes centrais da criação clássica são a interseção de diferentes tipos e a seleção de cópias com propriedades desejadas.
No entanto, também é possível há muito tempo mudar o material genético das plantas (e animais).Tais intervenções estão disponíveis na criação clássica, bem como na engenharia genética convencional e na edição de genoma:
Na criação clássica de plantas, os criadores podem usar produtos químicos ou radiação para alterar o material genético das plantas.Como escreve o Instituto Federal de Avaliação de Riscos (BFR), esse é um método bastante impreciso - você não pode controlar onde os ataques químicos ou de radiação no genoma.Portanto, os criadores devem então selecionar as plantas onde a mudança desejada realmente ocorre.
Na engenharia genética convencional, os criadores removem uma célula -tronco, por exemplo, uma célula de ovo.Nestes bloqueios, você inclui o gene que deve ser contido posteriormente na planta.Finalmente, use a célula -tronco novamente.Idealmente, cada célula contém o novo gene no final.De acordo com o Instituto Fraunhofer de Ciência e Análises de Tendências Técnicas (INT), a engenharia genética convencional trabalha com não espécies.Portanto, intervenções convencionais de engenharia genética podem ser comprovadas bem.
No caso da edição do genoma, por outro lado, os pesquisadores mudam o material genético diretamente no organismo.Para fazer isso, eles cruzam "tesoura genética" especiais que atravessam o genoma no local desejado (a edição do genoma também é chamada de "cirurgia genom")))).A célula então começa a reparar a fita de DNA no ponto de corte.Durante esse processo, os pesquisadores também podem trazer sequências genéticas adicionais para a interface.De acordo com o INT, os processos de edição do genoma, em contraste com a engenharia genética convencional, trabalham apenas com sequências gene de espécies de espécies.No entanto, o BFR observa que teoricamente não espécies do outro.
Como funciona a edição do genoma?
Na edição do genoma, moléculas especiais fazem cortes direcionados no DNA.(Foto: CC0 / Pixabay / LacasadeGeethe)
Existem diferentes procedimentos de edição de genoma, que, no entanto, trabalham de acordo com o mesmo princípio básico:
Para poder cortar o DNA em uma área selecionada, os pesquisadores constroem "sondas" chamadas.Dependendo do procedimento, isso pode ser, por exemplo, seções de RNA.Essas sondas se encaixam exatamente no DNA, que deve ser cortado.
Além da sonda, agora é necessária uma proteína especial que corta o DNA no local controlado pela sonda - a "tesoura".A sonda e a tesoura agora são inseridas em uma célula.A sonda leva a tesoura para o local desejado e as tesouras cortaram o DNA lá.
A célula quer reparar o corte.Isso geralmente não funciona perfeitamente: às vezes a célula perde componentes individuais de DNA ou os coloca incorretamente.Como resultado, o gene "quebrado" não pode mais ser reconhecido e, portanto, é desativado.No entanto, os pesquisadores também podem controlar conscientemente as mudanças usando outras seções de DNA na interface ou substituindo seções lá.
Processo de edição do genoma: do dedo e talen de zinco ao crispr/CAS
Já nas décadas de 1960 e 1970, os pesquisadores enviaram as pedras básicas para a edição do genoma: naquela época eles caíram com sucesso nas células pela primeira vez e fizeram cortes direcionados no genoma.Nas décadas seguintes, de acordo com uma publicação do Escritório do Estado da Baviera de Saúde e Segurança Alimentar (LGL), a engenharia genética convencional se desenvolveu acima de tudo.No entanto, isso tem a desvantagem de que os genes não idênticos são inseridos em áreas aleatórias no genoma.Consequentemente, a engenharia genética convencional é propensa a erros e ineficiente.
Nos anos 90, foram criados os primeiros processos de edição do genoma, o que tornou possível ter intervenções muito mais direcionadas.Duas das técnicas mais antigas funcionam com nuclases de dedos de zinco (ZFN) e nuclases do tipo Fetter, tipo transcrição (TALEN):
O ZFN são proteínas compostas produzidas artificialmente que consistem em um "dedo de zinco" (a sonda) e uma nuclease (a tesoura).Nucleases são enzimas especiais que podem cortar ácidos nucleicos como o DNA.
Os contos são semelhantes ao ZFN.Eles também consistem em uma sonda e uma nuclease como tesoura.A diferença é que a sonda pode ser construída de maneira muito diferente e, portanto, pode controlar diferentes seções de DNA.
De acordo com o LGL, no entanto, o avanço da edição do genoma só ocorreu em 2011 com a descoberta de CRISPR/CAS.Nesse processo, uma seção de RNA assume o papel da sonda e da enzima cas9 a da tesoura.As moléculas de RNA são estruturadas como moléculas de DNA, mas, em contraste com o DNA, elas contêm apenas partes da informação genética.Dependendo da composição, você pode realizar uma ampla variedade de tarefas no DNA.O RNA no sistema CRISPR/CAS se encaixa exatamente na seção de DNA que a enzima Cas9 deve cortar.
A vantagem do CRISPR/CA.Além disso, com menos frequência faz cortes incorretos do que outros sistemas.Como relata o LGL, agora existem procedimentos CRISPR/CAS que podem alterar o DNA sem corrigi -lo de antemão.Isso torna o risco de reparos indesejados ainda menos.
Possíveis áreas de aplicação de edição de genoma
Expor pela malária editando genoma?(Foto: CC0 / Pixabay / 41330)
A edição do genoma pode ser usada de várias maneiras - não apenas em plantas, mas (pelo menos teoricamente) também em animais e humanos.O LGL dá alguns exemplos que estão sendo pesquisados atualmente:
Plantar
Resistenz von Plantar gegenüber Pestiziden, Schädlingen und Krankheiten
Ganhos
Melhor adaptação de mudanças climáticas, como temperaturas mais altas, tempo de seca mais longo, pisos mais salgados ou baixos
Valores nutricionais modificados, como composições mais saudáveis dos ácidos graxos ou melhor capacidade de armazenamento
bactérias
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Animais
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Gado sem chifres
pessoas
Edição de genoma para pesquisa básica: por exemplo, modelos aprimorados de cultura de animais e células podem ser fabricados para pesquisar doenças.
Em teoria, a edição do genoma pode até mudar de material genético humano, de acordo com o ärzteblatt.Também existem estudos clínicos sobre a mudança direcionada nas células cancerígenas.
"Gene Drive"
O Gene Drive visa espalhar uma certa mudança no genoma muito rapidamente em uma população inteira.No futuro, por exemplo, o método poderia ser usado para os mosquitos da malária.Por um lado, estes podem ser causados, mas, por outro lado, também resistentes aos patógenos da malária.
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Uso de edição do genoma e situação legal atual
A maioria dos exemplos acima é atualmente um tópico em pesquisa, mas ainda não encontra uma aplicação comercial ou clínica. Es gibt jedoch bereits die ersten kommerziell angebauten Plantar, die durch Genome Editing verändert wurden.Um exemplo são as plantas de soja com um padrão de ácido graxo mais saudável, que, de acordo com o LGL, foi cultivado comercialmente e colhido nos EUA desde 2018.Segundo o Leopoldina, no geral, já existem mais de 100 culturas genomadas em todo o mundo. In der EU gibt es dem LGL zufolge aktuell keine (bekannte) Nutzung genomeditierter Plantar oder Animais.
Desde o início dos anos 2000, todos os alimentos e alimentos que contêm organismos geneticamente modificados (OGM) devem ser marcados.Além disso, esses produtos só podem entrar no mercado se tiverem sido extensivamente verificados quanto à inovação.
No caso de organismos genomados, o status legal era pouco claro.O motivo: em contraste com os organismos convencionalmente manipulados, eles geralmente não contêm genes não distintos.No caso de células genomadas, não pode ser determinado de fora se elas mudaram através de uma mutação natural ou por edição do genoma.
Em 2018, o Tribunal de Justiça Europeu (TJE) decidiu que os organismos de edição do genoma também deveriam ser classificados como OGM e os mesmos requisitos de admissão se aplicam.Por outro lado, o uso da edição do genoma é dificilmente regulamentado em muitos outros países, como os EUA (de acordo com a Leopoldina, pelo menos desde que não haja genes incomuns).
Por que os pesquisadores criticam o julgamento do TJE sobre a edição do genoma?
Existe material genético genomado na soja ou foi criado naturalmente?Difícil de dizer.(Foto: CC0 / Pixabay / Bigfatcat)
Várias associações científicas, como Leopoldina.Juntamente com a União das Academias Alemãs de Ciências e a Fundação de Pesquisa Alemã (DFG), os defensores da Leopoldina, considerando que inicialmente apenas organismos genomados com geração de não -espécies.A longo prazo, a lei de engenharia genética deve ser completamente revisada.
Os cientistas justificam seu apoio à edição do genoma com vários argumentos:
Für eine nachhaltige und an den Klimawandel angepasste Landwirtschaft sind ertragreichere und robustere Plantar vonnöten.
Alterações no genoma (sem inserção de não espécies de sequências de gênero) criadas pela edição do genoma não podem ser distinguidas das mutações espontâneas ou do uso de métodos de criação convencionais.
Como a edição do genoma é comparativamente eficiente, simples e barata, também pode ser usada por empresas pequenas e médias em contraste com a engenharia genética convencional.
Übrigens: Diese Bewertung bezieht sich zunächst auf Genome Editing in der Plantarforschung.Em relação à mudança na herança humana, as associações de pesquisa são atualmente a favor de uma proibição internacional.
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Riscos de edição de genoma
Segundo o TJE, de acordo com a época da época, os procedimentos de edição de genoma conteriam riscos semelhantes à engenharia genética convencional.Consequentemente, eles também teriam que ser julgados legalmente iguais.
Quais são os riscos da edição do genoma?
A edição do genoma é muito mais direcionada que a criação convencional e a engenharia genética convencional.No entanto, de acordo com o LGL, os procedimentos de edição do genoma também podem levar a mudanças indesejadas no genoma.Eles são referidos como "efeitos fora da pontuação". Häufig lassen sich fehlerhafte Organismen (zumindest im Fall von Plantar) im Anschluss durch Selektion beseitigen – aber nicht immer.
Do ponto de vista do LGL, no entanto, o conceito de acionamento gene é particularmente arriscado, uma vez que as mudanças no material genético se espalham incontrolavelmente rapidamente.Eles também ocorrem na natureza e, portanto, podem levar a distúrbios imprevisíveis em ecossistemas inteiros.
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Edição de genoma e engenharia genética: crítica geral
Engenharia genética, monoculturas e pesticidas moldam a agricultura industrial em muitas áreas.(Foto: CC0 / Pixabay / Skeeze)
Muitas associações ambientais, como o governo federal, geralmente criticam a engenharia genética (na agricultura):
O efeito de genes não -espécies em culturas e animais na saúde humana é insuficientemente pesquisada.
A engenharia genética é um processo de agricultura industrial com suas monoculturas e pesticidas.Muitas associações ambientais geralmente criticam isso.Monocultuar os solos e reduzir a biodiversidade. Pestizide schaden nützlichen Insekten und Animaisn und finden sich am Ende teilweise im Essen wieder.
A engenharia genética deve originalmente ajudar a reduzir o uso e a fome de pesticidas no mundo.No entanto, isso não ocorreu nas décadas desde a invenção da engenharia genética - em vez disso, o uso de pesticidas no OGM aumentou e a situação da vida dos pequenos agricultores nos países em desenvolvimento não melhorou em geral.
A Fundação de Close Green, de perto de Heinrich Böll, também duvida de que a edição do genoma possa reduzir o monopólio de grandes empresas de sementes para engenharia genética: as patentes na área de edição do genoma têm grandes empresas agrícolas, como a BASF, como a BASF.
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A aplicação comercial da edição do genoma ainda é tão jovem que não é realmente possível estimar quais alterações (positivas e negativas) trarão.De qualquer forma, a edição do genoma e a engenharia genética não deve ser considerada sem alternativa ao fornecimento da população mundial futura.Em vez disso, os verdes defendem uma virada agrícola na direção da ecologia agrícola.Variedades antigas que são robustas e adaptadas de maneira ideal a certas regiões, culturas mistas e sistemas AgroForsss são muito mais arriscados do que a engenharia genética.Os autores do Relatório Agrícola Mundial de 2008 (ou seja, antes da descoberta do CRISPR/CAS) também escrevem que as promessas da engenharia genética ainda não se tornaram realidade e que agora está em um ponto em que é necessário um realinhamento fundamental da agricultura.
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