Technologia modyfikacji genetycznej CRISPR-Cas 9 w żywieniu

Nieustanny postęp technologiczny, którego jesteśmy świadkami, otwiera przed nami coraz to nowsze możliwości. Dzięki metodzie CRISPR/Cas9, po raz pierwszy opisanej 10 lat temu, przedsiębiorcy z sektora żywnościowego uzyskali możliwość modyfikowania swoich upraw w sposób odmienny niż miało to miejsce przy organizmach zmodyfikowanych genetycznie (GMO). Genetyczna modyfikacja żywności przy wykorzystaniu CRISPR/Cas9 jest niezwykle obiecująca. Z tego powodu na szczeblu europejskim toczą się obecnie działania mające na celu wprowadzenie nowych rozwiązań legislacyjnych w tym zakresie.

W 2020 roku Jennifer Doudna oraz Emmanuelle Charpentier zostały laureatkami Nagrody Nobla w dziedzinie chemii za „opracowanie metody edycji genomu” – CRISPR/Cas9 – której mechanizm został po raz pierwszy opisany w 2012 roku[1]. Ta technika inżynierii genetycznej dała naukowcom możliwość manipulowania genami nie tylko zwierząt, ludzi, ale także i roślin.

W związku z tym przed przedsiębiorcami działającymi w sektorze żywnościowym otworzyły się nowe możliwości. Eksperci badający system CRISPR/Cas9 zauważyli, że pierwsze wnioski patentowe, które związane są z wykorzystaniem CRISPR/Cas9 w rolnictwie komercyjnym były składane w latach 2014–2015. Jednocześnie, liczba składanych wniosków liczba stale wzrasta[2].

Jak wiadomo, rozwój światowego rolnictwa ukierunkowany jest na:

wyprodukowanie wystarczającej ilość żywności w celu zaspokojenia potrzeb rosnącej populacji ludzkiej;
poprawę warunków życia osób bezpośrednio związanych z sektorem rolnym;
zrównoważony rozwój oparty na zachowaniu środowiska oraz zasobów naturalnych[3].

Kwestią zasadniczą wydaje się więc rozstrzygnięcie, czy metoda CRISPR/Cas9 może przyczynić się do osiągnięcia ww. celów.

Możliwości zastosowania CRISPR/Cas9

System CRISPR-Cas9 jest ciekawą alternatywą dla dotychczas stosowanych metod edycji genomu. Podstawową różnicą pomiędzy technologią CRISPR od konwencjonalnych metod modyfikacji genetycznej jest ukierunkowanie CRISPR na wykorzystywanie DNA wariacji organizmów, występujących w efekcie naturalnej różnorodności genetycznej. W konsekwencji – odmiennie niż w przypadku konwencjonalnych metod – technologia CRISPR umożliwia uzyskanie określonych cech poprzez wprowadzenie materiału DNA występującego naturalnie w danej rodzinie upraw, a nie poprzez wprowadzenie obcego materiału genetycznego[4]. Jak wskazuje się w literaturze, eliminuje to obawy, że w powstałej roślinie i powiązanych wyrobach gotowych może znajdować się obce DNA[5].

Zdaniem profesora Denisa Murphy’ego z University of South Wales zastosowanie CRISPR/CAS9 w sektorze żywności przyniesie wiele korzyści rolnictwu, z uwagi na to, że jest „tańsze, szybsze, prostsze i precyzyjniejsze niż modyfikacja genetyczna roślin, w których gen jest pobierany z jednego organizmu i przenoszony do innego”^[6].

W związku z tym dzięki zastosowaniu CRISPR/Cas9 możliwa jest m.in. genetyczna modyfikacja żywności w celu zwiększenia wydajności współczesnego rolnictwa. Dla naukowców osiągalne staje się więc stworzenie odmiany kukurydzy o niższych wymaganiach w odniesieniu do wody^[7] czy też zwiększenie zawartości witaminy D w pomidorach^[8]. Wskazana technologia edycji genów okazuje się równie przydatna do zwiększenia odporności roślin na choroby oraz daje nadzieję na ulepszenie odmian upraw sierocych (m.in. proso, sorgo), co jest istotne w szczególności dla lokalnych społeczeństw Afryki i Azji[9].

Warto również na marginesie wspomnieć, że technika CRISPR/Cas9 znajduje zastosowanie w wielu obszarach medycyny, m.in. w terapii genowej, której rezultaty przy wykorzystaniu wskazanej metody okazują się być niezwykle obiecujące. Dzięki wprowadzeniu obcego DNA w wybrane przez naukowców miejsce w genomie, pozwala ona na „zamianę” zmutowanego genu na poprawny. Metoda ta jest już obecnie wykorzystywania w leczeniu schorzeń monogenetycznych takich jak anemia sierpowata[10], mukowiscydoza czy dystrofia mięśniowa Duchenne’a[11].

Jak widać, technika CRISPR/Cas9 ma ogromny potencjał przede wszystkim ze względu na swoją specyficzną uniwersalność przejawiającą się w możliwości jej zastosowania w wielu dziedzinach życia.

Ramy regulacyjne

Biorąc pod uwagę odmienność technologii CRISPR/Cas9 od wcześniej stosowanych metod, na gruncie prawnym wyjaśnienia wymaga możliwość stosowania ram regulacyjnych odnoszących się do Organizmów zmodyfikowanych genetycznie (GMO) w stosunku do organizmów zmodyfikowanych za pomocą technologii i metod mutagenezy – tj.

Dyrektywy Parlamentu Europejskiego i Rady 2001/18/WE z dnia 12 marca 2001 r. w sprawie zamierzonego uwalniania do środowiska organizmów genetycznie zmodyfikowanych („Dyrektywa GMO”)[12];
Rozporządzenia (WE) nr 1829/2003 PE i Rady z dnia 22 września 2003 r. w sprawie genetycznie zmodyfikowanej żywności i paszy[13]; oraz
Rozporządzenia (WE) nr 1830/2003 PE i Rady z dnia 22 września 2003 r. dotyczącego możliwości śledzenia i etykietowania organizmów zmodyfikowanych genetycznie oraz możliwości śledzenia żywności i produktów paszowych wyprodukowanych z organizmów zmodyfikowanych genetycznie[14].

Zgodnie z art. 2 pkt 2 Dyrektywy w sprawie zamierzonego uwalniania do środowiska organizmów genetycznie zmodyfikowanych, „organizm zmodyfikowany genetycznie (GMO)” oznacza organizm z wyjątkiem istoty ludzkiej, w którym materiał genetyczny został zmieniony w sposób, nie zachodzący w warunkach naturalnych na skutek krzyżowania i/lub naturalnej rekombinacji.

Biorąc pod uwagę, że – jak wskazano powyżej – technologia CRISPR/Cas9 umożliwia modyfikację genomu bez konieczności wprowadzanie obcego materiału genetycznego (mutageneza), zastosowanie definicji GMO przyjętej przez Państwa Członkowskie Unii Europejskiej we wskazanej powyżej Dyrektywie, budziło wątpliwości natury prawnej.

Powyższe wątpliwości zostały rozstrzygnięte przez Trybunał Sprawiedliwości Unii Europejskiej („TSUE”), który w wyroku z dnia 25 lipca 2018 roku w sprawie C-528/16 – Confédération paysanne i inni stwierdził, że organizmy uzyskane w efekcie mutagenezy to – z pewnymi zastrzeżeniami – Organizmy modyfikowane genetycznie w rozumieniu Dyrektywy GMO, o ile zastosowane techniki oraz metody mutagenezy zmieniają materiał genetyczny organizmu w sposób, który nie występuje naturalnie. Tym samym, TSUE przesądził, że organizmy zmodyfikowane za pomocą metod i technologii mutagenezy opracowanych po dniu wejścia w życie Dyrektywy GMO, podlegają – co do zasady – ramom regulacyjnym w niej przyjętych.

W związku z powyższym wyrokiem TSUE, na mocy Decyzji (EU) 2019/1904 z dnia 8 listopada 2019 roku, Rada Unii Europejskiej zawnioskowała do Komisji Europejskiej o przygotowanie opracowania na temat statusu nowych, innowacyjnych technologii genetycznych (New Genomic Techniques; „NGT”) na gruncie prawa Unii Europejskiej. Z opracowania opublikowanego 29 kwietnia 2021 roku wynika, że obecne prawodawstwo dotyczące GMO nie „nadąża” za ciągłym rozwojem naukowym, co powoduje problemy na gruncie wdrażania przepisów prawnych. Niemniej, stwierdzono, że produkty NGT mają potencjał pozwalający na wsparcie bardziej zrównoważonego systemu żywnościowego w ramach m.in. Europejskiego Zielonego Ładu[15].

W okresie od 29 kwietnia do 22 lipca br. Komisja Europejska prowadziła konsultacje społeczne stanowiące dla niej źródło informacji o opiniach obywateli oraz interesariuszy na temat m.in. obecnego prawodawstwa dot. GMO. Wskazane działania są podejmowane przez Komisję w związku z planowaną inicjatywą wprowadzenia odpowiedniego nadzoru regulacyjnego nad produktami roślinnymi otrzymanymi w drodze mutagenezy[16].

Tym samym, pozostaje czekać na kolejne kroki podejmowane przez organy Unii Europejskiej w celu dostosowania aktualnego prawodawstwa do obecnych możliwości technologicznych.

Bibliografia:

[1] The Nobel Prize in Chemistry [na:] „The Nobel Prize”, https://web.archive.org/web/20201007095908if_/https://www.nobelprize.org/prizes/chemistry/2020/ (dostęp: 19.09.2022 r.); M. Jinek, A Programmable Dual-DNA-Guided DNA Endonuclease in Adaptive Bacterial Immunity, „Science”, t. 337 nr 6096 (2012).

[2] A. Mayer, S. Dastgheib-Vinarov, The Future of Food? CRISPR-Edited Agriculture, https://www.fdli.org/2021/11/the-future-of-food-crispr-edited-agriculture/ (dostęp: 22.08.2022 r.).

[3] M. Qaim, Genetically modified crops and agricultural development (2016).

[4] A. Mayer, S. Dastgheib-Vinarov, The Future of Food? CRISPR-Edited Agriculture, https://www.fdli.org/2021/11/the-future-of-food-crispr-edited-agriculture/#_edn13 (dostęp: 22.08.2022 r.).

[5] A. Mayer, S. Dastgheib-Vinarov, The Future of Food? CRISPR-Edited Agriculture, https://www.fdli.org/2021/11/the-future-of-food-crispr-edited-agriculture/#_edn13 (dostęp: 22.08.2022 r.)

[6] USA dają zielone światło żywności modyfikowanej za pomocą CRISPR, https://dzienniknaukowy.pl/czlowiek/usa-daja-zielone-swiatlo-zywnosci-modyfikowanej-za-pomoca-crispr (dostęp: 15.09.2022 r.)

[7] CRISPR/Cas9 technology implementation for improved resistance to Abiotic Stress in cereals, https://cordis.europa.eu/article/id/252259-crispr-makes-maize-even-more-amaizing/pl (dostęp: 20.09.2022 r.)

[8] J. Li, A. Scarano, Biofortified tomatoes provide a new route to vitamin D sufficiency, “Nature Plants”, nr 8 (2022).

[9] W. Orczyk, Edytowanie genomów roślin uprawnych. Minimum faktów, bez mitów, „Nauka”, nr 4 (2019).

[10] Warto podkreślić, że pomimo swoich obiecujących wyników nadal istnieją obawy co do bezpieczeństwa stosowania tej metody. S. Demirci et al. CRISPR/Cas9 for Sickle Cell Disease: Applications, Future Possibilities, and Challenges [w:] K. Turksen (red.) “Cell Biology and Translational Medicine”, t. 5 (2019).

[11] D. Mielniczuk, Zastosowanie i perspektywy rozwoju nowych technologii edycji genomu, http://www.e-biotechnologia.pl/Artykuly/Zastosowanie-i-perspektywy-rozwoju-nowych-technologii-edycji-genomu/ (dostęp: 21.08.2022 r.).

[12] Dyrektywa 2001/18/WE Parlamentu Europejskiego i Rady z dnia 12 marca 2001 r. w sprawie zamierzonego uwalniania do środowiska organizmów genetycznie zmodyfikowanych i uchylająca dyrektywę Rady 90/220/EWG – Deklaracja Komisji (Dz. U UE z dnia 17.04.2001 r., L 106/1).

[13] Rozporządzenie (WE) nr 1829/2003 Parlamentu Europejskiego i Rady z dnia 22 września 2003 r. w sprawie genetycznie zmodyfikowanej żywności i paszy (Dz. U UE z dnia 18.10.2003 r., L 268/1).

[14] Rozporządzenie (WE) nr 1830/2003 Parlamentu Europejskiego i Rady z dnia 22 września 2003 r. dotyczące możliwości śledzenia i etykietowania organizmów zmodyfikowanych genetycznie oraz możliwości śledzenia żywności i produktów paszowych wyprodukowanych z organizmów zmodyfikowanych genetycznie i zmieniające dyrektywę 2001/18/WE (Dz. U UE z dnia 18.10.2003 r., L 268/24).

[15] EC study on new genomic techniques, https://food.ec.europa.eu/plants/genetically-modified-organisms/new-techniques-biotechnology/ec-study-new-genomic-techniques_en (dostęp: 20.09.2022 r.).

[16] Legislation for plants produced by certain new genomic techniques, https://ec.europa.eu/info/law/better-regulation/have-your-say/initiatives/13119-Legislation-for-plants-produced-by-certain-new-genomic-techniques/public-consultation_en (dostęp: 20.09.2022 r.).