Ученые из научно-исследовательского центра Ротамстед успешно разработали сорт пшеницы со значительно сниженным содержанием аспарагина, не влияющим на урожайность, используя методы генного редактирования. Это открывает перспективный путь к более безопасному производству продуктов питания и улучшению соблюдения нормативных требований. Результаты двухлетних полевых испытаний показывают, что пшеница, выращенная с использованием геномного редактирования CRISPR, может значительно снизить концентрацию свободного аспарагина — аминокислоты, которая превращается в акриламид, токсичное и, вероятно, канцерогенное соединение, образующееся при повседневной выпечке, жарке и поджаривании.
Исследование, проведенное в сотрудничестве с такими партнерами, как Карлсруэский технологический институт, Институт пищевой системной биологии им. Лейбница, Мюнхенский технический университет, Университет Рединга и компания Curtis Analytics Limited, сравнивало линии пшеницы, отредактированные с помощью CRISPR, с линиями, подвергнутыми традиционному мутагенезу (TILLING) (пшеница, генетический материал которой был изменен путем воздействия химического агента для создания случайных мутаций). Результаты исследования опубликованы в журнале Plant Biotechnology Journal .
В ходе редактирования с помощью CRISPR был выбран ген аспарагинсинтетазы-2 (TaASN2), ответственный за производство аспарагина. Одна из отредактированных линий также включала частичное нокаутирование родственного гена TaASN1. Эти целенаправленные изменения снизили содержание свободного аспарагина в зерне на 59%, а в линии с двойным редактированием — до 93%, без снижения урожайности.
Напротив, пшеница, выведенная с использованием традиционных методов TILLING, достигла 50%-ного снижения содержания свободного аспарагина, но при этом понесла потери в урожайности почти на 25%, вероятно, из-за непреднамеренных мутаций в других участках генома. Результаты подчеркивают точность и эффективность редактирования генов по сравнению с традиционными подходами.
Ведущий исследователь, доктор Навнит Каур из научно-исследовательского центра Ротамстед, заявила: «Эта работа демонстрирует возможности технологии CRISPR для внесения точных и полезных изменений в генетику сельскохозяйственных культур. При наличии благоприятной нормативно-правовой базы мы можем получить значительные преимущества для сельского хозяйства и продовольственных систем».
Что особенно важно, снижение содержания аспарагина напрямую привело к уменьшению образования акриламида в пищевых продуктах. Хлеб и печенье, изготовленные из отредактированной пшеницы, показали существенное снижение уровня акриламида, при этом концентрация в некоторых образцах хлеба опускалась ниже пределов обнаружения даже после поджаривания. Напротив, имеющиеся на сегодняшний день данные свидетельствуют о том, что традиционная селекция вряд ли обеспечит аналогичное улучшение.
Эти результаты особенно актуальны в условиях усиления регуляторного давления на акриламид. Действующее законодательство ЕС (Регламент (ЕС) 2017/2158) устанавливает контрольные уровни содержания акриламида в пищевых продуктах, и ожидается, что в этом году Европейская комиссия утвердит новые максимальные уровни. Эти правила повлияют на производителей продуктов питания по всей Европе и международных торговых партнеров, включая Великобританию. Исследование также согласуется с недавними политическими изменениями в отношении генетически модифицированных культур в Англии, выраженными в Законе о генетических технологиях (точное селекционное разведение) 2023 года.
Профессор Найджел Халфорд из исследовательского центра Ротамстед, возглавлявший исследование, сказал: «Пшеница с низким содержанием акриламида может позволить предприятиям пищевой промышленности соответствовать меняющимся стандартам безопасности без ущерба для качества продукции и без значительных производственных затрат. Это также предоставляет значимую возможность снизить воздействие акриламида на потребителей через пищу».
Источник: Rothamsted Research.