CRISPR-tools voor genoombewerking bestaan uit een klein RNA en een enkel eiwit die samen een specifieke sequentie in een complex genoom kunnen lokaliseren, binden en knippen. Er zijn nu veel versies van CRISPR-bewerkingstools die hun doelen op verschillende manieren kunnen wijzigen, inclusief het invoegen van reeksen, verwijderen en specifieke basiswijzigingen. Terwijl op CRISPR gebaseerde therapieën vorderen in klinische proeven, maken hulpmiddelen voor het bewerken van het genoom ook aanzienlijke vooruitgang mogelijk in gewassen die belangrijk zijn voor de wereldwijde landbouw. Ze worden door plantenveredelaars gebruikt om specifieke genetische variatie nauwkeurig te introduceren bij genen die ten grondslag liggen aan belangrijke eigenschappen zoals smaak, houdbaarheid, opbrengst of ziekteresistentie, waardoor de gewasverbetering wordt versneld. Pairwise maakt gebruik van de unieke mogelijkheid van genoombewerking om onze missie te vervullen om een gezondere wereld op te bouwen door middel van betere groenten en fruit. We verbeteren de genetica van AGF-gewassen om gemakkelijke, gezonde en innovatieve nieuwe producten naar de AGF-afdeling van supermarkten in de VS te brengen. We gebruiken CRISPR om eigenschappen te leveren die belangrijk zijn voor consumenten. Ons eerste product zal een voedzame salade zijn met een geweldige smaak die een beter smakend alternatief zal zijn voor boerenkool en spinazie.
Om de bladeren te maken die het hoofdbestanddeel van deze salades zullen zijn, zijn we begonnen met supergezonde mosterdgroenten (B. juncea). Vers gegeten, mosterd heeft een zeer sterke scherpe smaak als gevolg van de omzetting van een smaakloze verbinding, sinigrin, in een mosterdolie, allylisothiocyanaat, wanneer de bladcellen worden verstoord door kauwen. Het enzym dat deze hydrolysereactie katalyseert is myrosinase. Om de vorming van allylisothiocyanaat te voorkomen, hebben we het myrosinase-enzym geëlimineerd door genoombewerking te gebruiken om de genen die ervoor coderen in het mosterdgenoom uit te schakelen. B. juncea is een allotetraploïde, wat betekent dat het vier versies van elk chromosoom heeft en daarom bestaan de meeste genen in meerdere exemplaren. Bijgevolg zijn er 17 tot expressie gebrachte kopieën van myrosinase-genen (en één pseudogen), wat een zeer efficiënte bewerkingstool vereist om ze allemaal tegelijk uit te schakelen. Om dit te bereiken, gebruikten we een Cas12a-nuclease dat tot expressie kwam uit een gencassette die was geoptimaliseerd voor sterke prestaties in tweezaadlobbige planten. Samen met het Cas12a-eiwit brachten we zeven verschillende gids-RNA's tot expressie, elk gericht op een sequentie in een of meer van de myrosinase-genen. Om de genen die CRISPR tot expressie brengen in de mosterdzaailingen te brengen, gebruikten we Agrobacterium tumefaciens dat sinds de jaren tachtig wordt gebruikt om genen in plantencellen te brengen. Vervolgens regenereerden we hele planten uit enkele cellen die de Cas1980a tot expressie brengende genen hadden ontvangen A. tumefaciens en identificeerde enkele die niet-prikkende bladeren hadden als een indicatie dat deze planten geen myrosinase-activiteit hadden. We hebben ook een biochemische test ontwikkeld om de afgifte van glucose te meten, een bijproduct van de hydrolyse van sinigrine tot allylisothiocyanaat, om de activiteit van myrosinase in de bladeren van elke plant kwantitatief te vergelijken. Deze assay bevestigde de smaaktest.
Een kenmerk van meiotische overerving is het onafhankelijke assortiment van genen die fysiek ver van elkaar verwijderd zijn (dwz chromosoomscheiding) en plantenveredelaars gebruiken dit fenomeen al millennia om de beste combinaties van opnieuw geschudde eigenschappen van elke generatie te selecteren. We hebben deze strategie gebruikt om planten van de tweede generatie te selecteren die de bewerkte, niet-functionele myrosinase-genen hebben geërfd, maar niet de CRISPR-genen die door A. tumefaciens en deze planten werden de basis van onze productlijnen.
Nadat we planten met de juiste genetische combinatie hadden geïdentificeerd, hebben we 3 jaar lang systematisch getest op smaak, uiterlijk, houdbaarheid en opbrengstprestaties over meerdere generaties. Lopende werkzaamheden zullen de bladsoorten en -verhoudingen optimaliseren om de smaak en het uiterlijk van salademixen en -kits te verbeteren.
Betere salades zullen de eerste zijn van vele toekomstige innovaties die naar de versafdeling van lokale supermarkten komen. Andere voorbeelden van Pairwise die inspelen op de voorkeur van de consument, zijn onder meer het verwijderen van pitjes uit bramen en het maken van zoete kersen tot handigere snacks door de pitten te verwijderen door middel van genbewerking. We verwachten dat CRISPR-bewerkingstools een belangrijke rol zullen spelen bij de ontwikkeling van nog meer producten die beter smaken, gezonder en handiger zijn voor de consument.
BELANGRIJKSTE FEITEN:
Minder dan 10% van de Amerikaanse volwassenen eet de aanbevolen dagelijkse hoeveelheid groenten en fruit.
Het dagelijks eten van een dieet dat rijk is aan fruit en groenten kan het risico op hartaandoeningen, diabetes type 2, sommige vormen van kanker en obesitas helpen verminderen.
Slechts 3% van de nieuwe voedingsmiddelen bestaat uit groenten en fruit, wat betekent dat de producten geen gelijke tred houden met de innovatie van andere categorieën van minder gezonde voedingsmiddelen.
Consumentenvoorkeuren en voedingswaarde komen niet altijd overeen. Zo geeft ruim 1/3 van de consumenten aan geen bramen te consumeren vanwege de pitjes, ondanks de hoge voedingswaarde van bramen.
Tools voor het bewerken van het genoom maken gewasverbeteringen in voedsel en landbouw mogelijk, met vorderingen die uiteenlopen van beter smakende bessen tot maïs met een hogere opbrengst.
Volgens het Amerikaanse ministerie van landbouw (USDA), 100 g of ongeveer één portie verse mosterdgroenten (Brassica juncea), kan zinvolle hoeveelheden belangrijke voedingsstoffen bevatten, waaronder 215% dagelijkse waarde van vitamine K, 78% dagelijkse waarde van vitamine C, 17% dagelijkse waarde van vitamine A en 11% dagelijkse waarde van vezels. Ondanks dat ze al millennia worden verbouwd en tot de meest voedzame bladgroenten behoren, worden de mosterd niet in grote hoeveelheden vers gegeten vanwege de scherpte van allylisothiocyanaat.
We hebben ons eerste product gemaakt van mosterdgroene bladeren door het myrosinase-enzym te verwijderen, dat de omzetting van sinigrine in allylisothiocyanaat katalyseert, een olie die verantwoordelijk is voor de scherpe smaak in mierikswortel, wasabi en mosterd.
De beste manier om myrosinase uit mosterdbladeren te verwijderen, was door de genen uit te schakelen die voor dit enzym coderen met behulp van de CRISPR-Cas12a-tool. Er zijn 17 myrosinase-genen in het mosterdgenoom, dus om ze allemaal tegelijk uit te schakelen in één plant was een zeer efficiënte editor nodig.
Onze consumententesten met de niet-prikkende bladeren geven 90% aan (n = 791) van de consumenten is zeer waarschijnlijk of enigszins geneigd deze producten te kopen wanneer ze op de markt worden gebracht en 97% van de consumenten beschouwt ze als zeer gezond of enigszins gezond.
We verwachten dit product, dat Conscious gaat hetenTM Greens, om tegen 250 meer dan 2027 miljoen porties groenten aan Amerikanen te leveren.
- Coinsmart. Europa's beste Bitcoin- en crypto-uitwisseling.Klik Hier
- Platoblockchain. Web3 Metaverse Intelligentie. Kennis versterkt. Toegang hier.
- Bron: https://www.cell.com/trends/biotechnology/fulltext/S0167-7799(22)00249-9?rss=yes
