Ground Cherry: CRISPR brukes til å lage en ny, velsmakende, genetisk modifisert frukt

Før mais var mais, var det et tynt gress som bare produserte en enkelt rad kjerner på hver stengel. Lang århundre av avl gjorde det til en raskt voksende plante med store, søte, kjerne-tette ører. Faktisk tok det meste av produktene vi er kjent med, nå hundrevis av generasjoner for å bli det de er i dag. Men nå forskere, bevæpnet med kraftig CRISPR-Cas9 genredigeringsteknologi, slår ned tamperingsprosessen til bare noen få år. Deres første eksperiment er bakken kirsebær - en tidligere vill, nå deilig frukt som har alt som trengs for å bli neste jordbær.

I et papir publisert mandag i tidsskriftet Naturplanter, et team av forskere skissert hvordan de brukte CRISPR til å lage bakken kirsebær (Physalis pruinosa) mer egnet for landbruk. Den søte, tropiske smaken av frukt, om størrelsen på en kirsebær og ligger i et beskyttende papirskall, er kjent som en "foreldreløs" - en med noen ønskelige egenskaper, men ikke nok til å gjøre bønder ønsker å dyrke dem. I naturen er bakken kirsebær, vel, vill - den vokser over alt og har små, sparsomme frukter som faller av vintreet når de er modne.

Men ved å bruke CRISPR for å redigere sine uattraktive elementer, tror forskere det kan til slutt bli funnet i produsentdelen av supermarkedet.

"Med noen forbedringer kan det kanskje bli en spesialfruktavling i USA og gi bønder en annen fruktkultur til å vokse som ikke er et tre," Joyce Van Eck, Ph.D., en plantebioteknologekspert ved Boyce Thompson Institute og en av papirets medforfattere, forteller Omvendt.

Tidligere har Van Eck-laboratoriet studert hvordan man bruker genredigering for å tilpasse produktivitet, fruktstørrelse og andre kvaliteter i tomater. For deres nye eksperimenter valgte teamet grunnkirsebær fordi de er knyttet til tomater (samt poteter, tobakk, eggplanter og paprika) som en del av familien Solanaceae - og så er deres DNA relativt godt kartlagt og godt forstått. Van Eck lurte på om hennes lags tidligere arbeid kunne brukes til å spore domesticeringen av bakken kirsebær.

Med kollegaer på Cornell University og Cold Spring Harbor Laboratory har Van Eck og hennes team oppdaget at det faktisk er mulig. Ved å redigere gener som er forbundet med ubestemt vekst og å gjøre plantens skudd slutte å vokse når de produserer blomster, har de vellykket endret måten kirsebæren vokser for å gjøre vinstokken mindre vandrende og vill.

"Vi har tatt noe som er veldig vill og uhåndterlig og slags tamed det, gjort det mer kompakt, en enklere vekstvaner å håndtere," sier Van Eck.

Dette er et svært viktig trekk for bønder, for hvem å gjøre effektiv bruk av plass er avgjørende. "Vi får også flere blomster og mer frukt, så vi har forbedret utbyttet på en måte." De har også gjort fruktene merkbart større. I fremtiden vil de målrette gener knyttet til sukkerinnhold for å gjøre fruktseteren, noe som allerede er gjort i tomatgenerering.

Van Eck forventer ikke at vi skal kjøpe pint av jordkirsebær i matbutikken de neste fem årene, men hun er optimistisk det vil skje etter hvert. Når de får de modifiserte jordkirsebærene ut av laboratoriet, må de få dem i hendene på bønder, hvis tilbakemelding på den faktiske erfaringen med å dyrke fruktene, bestemmer hvilke egenskaper som må løses neste. Neste på listen, sier Van Eck, er plantens vane med å slippe moden frukt på bakken, noe som skaper både en høstutfordring og en fare for matrisiko. Gitt deres suksesser i å forme fruktens andre karakteristikk, er det vanskelig å forestille seg at dette vil være et problem.

Ironisk nok er det det genetiske verktøyet som gjør denne undersøkelsen mulig, det som kan være det største hindret for å få bakken kirsebær i matvarekurven din. Siden CRISPR er patentert av Broad Institute, kan alle produkter som er opprettet ved hjelp av det, ikke selges med mindre forskerne bak den betaler hundre tusenvis av dollar for retten til å bruke den.

"Som forskere drar vi nytte av det faktum at vi ikke trenger å betale opp for å bruke denne teknologien, noe som er fantastisk, det er et så kraftig verktøy, men når vi begynner å snakke kommersialisering, kostet kostnadene ved lisensiering omtrent å slå meg av stol, sier Van Eck.

Hun og hennes kolleger er ikke avskrekket, da de kunne danne sitt eget selskap eller partner med et eksisterende selskap for å bidra til å bringe andre modifiserte avlinger og den nylig oppgraderte bakken kirsebær til markedet - muligens med et mer attraktivt navn også.