Täsmällisyyden ja tehokkuuden läpimurto vihreässä geenitekniikassa

Kasvien geenimuuntelu on ollut yhdessä asiassa jäljessä osaamisen tasoa mikrobeilla ja eläimillä. Kasveilla ei näet ole voitu useimmiten määrätä etukäteen paikkaa, johon siirrettävä geeni kiinnittyy kromosomissa.

Viimeisen parin vuoden ajan on tosin ollut jo käytettävissä menetelmä, jolla on voitu vaihtaa valitussa kohdassa kasvin geenissä 1–3 dna-emästä hallitusti toisiksi, ennalta päätetyiksi dna-emäksiksi. Tämä kasvien ensimmäinen kohdennetun mutageneesin menetelmä oli suuri edistysaskel, mutta siinä oli vielä omat rajoituksensa:
- Tekniikan onnistumisprosentti oli vielä pieni, joten varmaan tulokseen pääsemiseksi vaadittiin paljon työtä ja suuria kasviaineistoja, ja
- Parin emäksen täsmämuutokset eivät riitä läheskään kaikkiin tarkoituksiin. Niiden avulla voidaan kyllä muun muassa sammuttaa haitallisia geenejä luotettavasti sekä hienosäätää geenin toimintaa. Varsinkin entsyymin aktiivisen keskuksen alueella jo yhden aminohapon vaihtaminen toiseksi voi vaikuttaa suurestikin sekä entsyymin aktiivisuuteen että spesifisyyteen eli entsyymireaktion kohdeaineiden valikoitumiseen.

Suuri läpimurto kasvien geenimuuntelun tarkkuudessa ja tehokkuudessa on nyt saavutettu: kaksi riippumatonta tutkijaryhmää julkaisi menetelmänsä 29.4.2009 tiedelehti Naturessa [1,2].

Uusi muuntelumenetelmä toteuttaa kasvinjalostajien ”vuosisadan toiveen”. Nyt voidaan vihdoin muuntaa kasvin valittu geeni tarkasti sellaiseksi kuin toivomme – omalla sijaintipaikallaan kasvin perimässä. Valittuun paikkaan kasvin dna-rihmassa tehdään entsyymin avulla katkos, ja kasvi yllytetään tekemään toivomamme muutos itse, omien luontaisten korjausentsyymiensä avulla.

Esimerkiksi Etelämanteren lauhan erinomaista pakkaskestävyysgeeniä ei enää tarvitse lisätä (jonnekin) vehnän perimään, vaan se voidaan hallitusti vaihtaa vehnän oman (huonon) kylmänkestävyysgeenin tilalle luontaisessa paikassaan vehnän kromosomissa.

Toinen tutkimusryhmistä antaa menetelmänsä vapaasti kaikkien käyttöön ja lupaa jopa kouluttaa köyhien maiden tutkijoita täsmämuuntelun taitajiksi. Alkaako siis kehitysmaiden nyrkkipajoista virrata vuosikymmenen kuluttua elintärkeitä muuntogeenisiä kasvilajikkeita avuksemme maailman muutoksessa? Vai ymmärretäänkö sellaisia jalostaa myös myyttiensä keskellä kompuroivissa ”auringonlaskun maissa”?

  • In English: [1] Townsend JA, Wright DA, Winfrey RJ, Fu F, Maeder ML, Joung K, Voytas DF (2009). High-frequency modification of plant genes using engineered zinc-finger nucleases. Nature advance online publication 29 April 2009. http://dx.doi.org/10.1038/nature07845.
  • In English: [2] Shukla VK, Doyon Y, Miller JC, Dekelver RC, Moehle EA, Worden SE, Mitchell JC, Arnold NL, Gopalan S, Meng X, Choi VM, Rock JM, Wu YY, Katibah GE, Zhifang G, McCaskill D, Simpson MA, Blakeslee B, Greenwalt SA, Butler HJ, Hinkley SJ, Zhang L, Rebar EJ, Gregory PD, Urnov FD (2009). Precise genome modification in the crop species Zea mays using zinc-finger nucleases. Nature advance online publication 29 April 2009. http://dx.doi.org/10.1038/nature07992.

    19.5.2009