تكنولوجيا تقييد الاستخدام الجيني

تم تصميم تقنية تقييد الاستخدام الجيني ( GURT )، والمعروفة أيضًا باسم تقنية الإنهاء أو بذور الانتحار ، لتقييد الوصول إلى "المواد الجينية والسمات الظاهرية المرتبطة بها ". ^[2] تعمل التقنية عن طريق تنشيط (أو إلغاء تنشيط) جينات محددة باستخدام حافز متحكم فيه من أجل جعل بذور الجيل الثاني إما غير خصبة أو لا تحتوي على واحدة أو أكثر من السمات المرغوبة لنبات الجيل الأول. ^{[3] [4]} يمكن للشركات الزراعية استخدام GURTs لتعزيز حماية ابتكاراتها في الكائنات المعدلة وراثيًا من خلال جعل من المستحيل على المزارعين إعادة إنتاج السمات المرغوبة بأنفسهم. ^[4] استخدام آخر محتمل هو منع هروب الجينات من الكائنات المعدلة وراثيًا إلى البيئة المحيطة. ^[5]

تم تطوير هذه التقنية في الأصل بموجب اتفاقية تعاون للبحث والتطوير بين دائرة البحوث الزراعية التابعة لوزارة الزراعة الأمريكية وشركة دلتا آند باين لاند في تسعينيات القرن العشرين. وكان الغرض من التطوير هو حماية الملكية الفكرية لشركات التكنولوجيا الحيوية التي اعتبرتها وزارة الزراعة الأمريكية كفاءة تكنولوجية أمريكية على وجه التحديد. ^[6] لا تزال هذه التقنية قيد التطوير، لكنها غير متاحة تجاريًا بعد بسبب الخلافات السياسية والعلمية التي صاحبت تطويرها. ^[7]

تم تقديم تقرير أولي عن GURT من قبل الهيئة الفرعية للمشورة العلمية والتقنية والتكنولوجية (SBSTTA) التابعة لاتفاقية الأمم المتحدة للتنوع البيولوجي ^[3] وتم مناقشته خلال المؤتمر الثامن للأطراف في اتفاقية الأمم المتحدة للتنوع البيولوجي في كوريتيبا ، البرازيل، في الفترة من 20 إلى 31 مارس 2006.

تتكون عملية GURT عادةً من أربعة مكونات وراثية: جين مستهدف، ومحفز، ومفتاح سمة، ومفتاح وراثي، وأحيانًا بأسماء مختلفة قليلاً في أوراق بحثية مختلفة. ^[5] تتضمن عملية GURT النموذجية هندسة نبات يحتوي على جين مستهدف في حمضه النووي يعبر عن نفسه عند تنشيطه بواسطة جين محفز . ومع ذلك، يتم فصله عن الجين المستهدف بواسطة تسلسل مانع يمنع المحفز من الوصول إلى الهدف. عندما يتلقى النبات مدخلات خارجية معينة، يأخذ مفتاح وراثي في ​​النبات المدخلات ويضخمها ويحولها إلى إشارة بيولوجية. عندما يتلقى مفتاح السمة الإشارة المكبرة، فإنه ينشئ إنزيمًا يقطع تسلسل المانع. مع إزالة تسلسل المانع، يسمح جين المحفز للجين المستهدف بالتعبير عن نفسه في النبات. ^{[5] [8]}

في إصدارات أخرى من العملية، يجب على المشغل الارتباط بمفتاح السمات حتى يتمكن من إنتاج الإنزيمات التي تقطع تسلسل الحجب. ومع ذلك، هناك مثبطات ترتبط بمفتاح السمات وتمنعه ​​من القيام بذلك. في هذه الحالة، عندما يتم تطبيق المدخلات الخارجية، ترتبط المثبطات بالمدخلات بدلاً من مفتاح السمات، مما يسمح بإنشاء الإنزيمات التي تقطع تسلسل الحجب، وبالتالي السماح بالتعبير عن السمة. ^[6]

تتضمن تقنيات GURT الأخرى طرقًا بديلة، مثل السماح للتبديل الجيني بالتأثير بشكل مباشر على تسلسل الحجب وتجاوز الحاجة إلى تبديل السمة. ^[6]

هناك فئتان عريضتان من تقنيات تقييد الاستخدام الجيني: تقنيات تقييد الاستخدام الجيني الخاص بالأصناف (V-GURTs) وتقنيات تقييد الاستخدام الجيني الخاص بالسمات (T-GURTs). ^{[9] [10]} وقد تم وصف المتغيرين على النحو التالي ^[5] :

تم تصميم تقنيات V-GURTs لتقييد استخدام جميع المواد الوراثية الموجودة في صنف نباتي كامل. قبل بيعها للمزارعين، يتم تنشيط بذور تقنيات V-GURTs بواسطة شركة البذور. يمكن للبذور أن تنبت، وتنمو النباتات وتتكاثر بشكل طبيعي، لكن ذريتها ستكون عقيمة... وبالتالي، لا يمكن للمزارعين حفظ البذور من عام لآخر لإعادة زراعتها. على النقيض من ذلك، تقيد تقنيات T-GURTs فقط استخدام السمات المحددة التي يمنحها الجين المتحول، لكن البذور خصبة. يمكن للمزارعين إعادة زراعة البذور من الحصاد السابق، لكنها لن تحتوي على السمة المتحولة.

إن تقنيات تقييد الاستخدام الجيني لأصناف معينة تدمر نمو البذور وخصوبة النبات عن طريق "عملية وراثية يتم تشغيلها بواسطة محفز كيميائي يسمح للنبات بالنمو وتكوين البذور، ولكنها ستتسبب في إنتاج جنين كل من هذه البذور لسم خلوي يمنع إنباته إذا أعيد زراعته، وبالتالي يتسبب في عقم بذور الجيل الثاني..." ^[6] تعمل السم على تحلل الحمض النووي أو الحمض النووي الريبي للنبات. وبالتالي، فإن البذور من المحصول ليست قابلة للحياة ولا يمكن استخدامها كبذور لإنتاج محاصيل لاحقة، ولكن فقط للبيع كغذاء أو علف. ^{[7] [11]}

إن تقنيات تقييد الاستخدام الجيني الخاص بالصفات تعدل المحصول بطريقة تجعل التعزيز الجيني المُهندس في المحصول لا يعمل حتى يتم معالجة النبات بمادة كيميائية معينة. ^{[7] [12]} تعمل المادة الكيميائية كمدخل خارجي، مما ينشط الجين المستهدف. أحد الاختلافات في T-GURTs هو إمكانية تشغيل الجين وإيقافه باستخدام مدخلات كيميائية مختلفة، مما يؤدي إلى نفس التبديل بين تشغيل وإيقاف السمة المرتبطة. مع T-GURTs، يمكن حفظ البذور للزراعة بشرط ألا تحصل النباتات الجديدة على أي سمات معززة ما لم تتم إضافة المدخلات الخارجية.

تتمتع تكنولوجيات GURTs بعدد من الاستخدامات المحتملة، على الرغم من أنها لم تُستخدم بعد في المنتجات الزراعية التجارية المتاحة في السوق أو في التطبيقات الصيدلانية. ^[13] وتشمل هذه الاستخدامات حماية الملكية الفكرية للابتكارات التكنولوجية الحيوية، والاحتجاز البيولوجي (منع هروب الجينات المعدلة وراثيًا إلى الطبيعة).

كان الهدف الأصلي لمطوري تقنيات GURTs هو حماية الملكية الفكرية في التكنولوجيا الحيوية الزراعية. أي أن المطورين سعوا إلى منع المزارعين من إعادة استخدام البذور الحاصلة على براءات اختراع في الحالات التي لا توجد فيها براءات اختراع للابتكارات البيولوجية أو لا يمكن فرضها بسهولة. ^[7] لا تُطرح هذه المشكلة بشكل عام على المزارعين الذين يستخدمون بذورًا هجينة (والتي، في كل الأحوال، ليست خصبة أو لا تتكاثر بشكل صحيح)، وبالتالي، لا يمكن استخدامها لزراعة المحاصيل اللاحقة. ومع ذلك، فإن تقنيات GURTs V تجعل من المستحيل على المزارعين استخدام البذور التي ينتجونها لزراعة المحاصيل في المواسم اللاحقة لأن الجينوم الكامل للخلايا المستهدفة يتم تدميره. يمكن لشركات البذور استخدام تقنيات GURTs T للسماح بتسويق البذور الخصبة، ولكنها تتطور إلى نباتات ذات سمات مرغوبة فقط عند رشها بمادة كيميائية منشطة تبيعها الشركة. ^[12]

إن أحد المخاوف المستمرة التي تثيرها تقنيات التعديل الوراثي الجيني وغيرها من التقنيات الحيوية هو أن جينات النباتات المعدلة وراثيًا قد تتسرب إلى الطبيعة عن طريق التكاثر الجنسي مع نباتات برية متوافقة أو مع نباتات مزروعة أخرى. وهذا ما يُعرف باسم " هروب الجينات المنقولة " وهو من بين المخاطر ذات الأولوية القصوى التي تفرضها الهندسة الوراثية للنباتات. ^[4] إن خطر الهروب هذا هو أحد الأسباب التي جعلت عملية التعديل الوراثي الجيني لا تستخدم حتى الآن في التطبيقات التجارية (في الواقع، تعهدت شركات الإنتاج الرئيسية بعدم تسويق هذه المنتجات، على الرغم من أنها لا تزال لديها برامج بحثية ذات صلة). ومن عجيب المفارقات أن تقنيات التعديل الوراثي الجيني، وهي في حد ذاتها عملية لتعديل النباتات وراثيًا، قد تُستخدم أيضًا لتأمين "الاحتجاز البيولوجي" للجينات المنقولة للنباتات المعدلة وراثيًا. ولأن تقنيات التعديل الوراثي الجيني تتحكم في خصوبة النبات بطرق مختلفة، يمكن استخدامها لمنع هروب الجينات المنقولة إلى الأقارب البرية والمساعدة في تقليل مخاطر التأثيرات الضارة على التنوع البيولوجي . بالنسبة للاحتجاز البيولوجي، يمكن استهداف كل من "الجينات المعدلة وراثيًا والجينات المعدلة وراثيًا للأنسجة التناسلية، وخاصة حبوب اللقاح والبذور (أو الأجنة)". ^[5] يمكن تسليح المحاصيل المعدلة وراثيًا لإنتاج منتجات غير غذائية (على سبيل المثال في علم الأدوية والبروتينات العلاجية والأجسام المضادة وحيدة النسيلة واللقاحات) بجينات معدلة وراثيًا لمنع الانتقال العرضي لهذه السمات إلى المحاصيل المخصصة للأطعمة. ^[7]

ميزة أخرى محتملة هي أن البذور غير القابلة للحياة المنتجة على نباتات V-GURT قد تقلل من انتشار النباتات المتطوعة . يمكن أن تصبح النباتات المتطوعة مشكلة اقتصادية لأنظمة الزراعة الآلية على نطاق أوسع والتي تتضمن تناوب المحاصيل . ^{[7] وعلاوة على ذلك، في ظل ظروف} الحصاد الدافئة والرطبة، يمكن أن تنبت الحبوب غير V-GURT، مما يقلل من جودة الحبوب المنتجة. ومن المرجح أن هذه المشكلة لن تحدث مع استخدام أصناف حبوب V-GURT. ^[7]

هناك استخدام مقترح آخر في علم الأحياء الاصطناعي، حيث يجب إضافة مادة كيميائية منشطة مقيدة إلى وسط التخمير لإنتاج المادة الكيميائية المطلوبة. ^[14]

اعتبارًا من عام 2006، لم يتم تسويق بذور GURT في أي مكان في العالم بسبب معارضة المزارعين والمستهلكين والشعوب الأصلية والمنظمات غير الحكومية وبعض الحكومات. ^[6] باستخدام التكنولوجيا، يمكن للشركات التي تصنع تقنيات تقييد الاستخدام الجيني أن تكتسب وضعًا مفيدًا في مواجهة المزارعين لأن البذور المباعة لا يمكن إعادة زراعتها. لن يكون لـ V-GURTs تأثير فوري على العديد من المزارعين الذين يستخدمون البذور الهجينة، لأنهم لا ينتجون بذور الزراعة الخاصة بهم، بل يشترون بدلاً من ذلك بذور هجينة متخصصة من شركات إنتاج البذور. ومع ذلك، يزرع حوالي 80 في المائة من المزارعين في البرازيل وباكستان المحاصيل باستخدام البذور المحفوظة من الحصاد السابق. ^[11] ومن المخاوف الأخرى أن المزارعين الذين يشترون البذور سيتأثرون بشدة، نظرًا لأنهم سيضطرون إلى شراء بذور جديدة كل عام. وقد قيل إن هذا من شأنه أن يؤدي إلى ارتفاع أسعار الغذاء. ^[15]

أعرب بعض المحللين عن مخاوفهم من أن بذور GURT قد تؤثر سلبًا على التنوع البيولوجي وتهدد الأنواع الأصلية من النباتات. ^{[16] [17]} ومع ذلك، فإن أنصار التكنولوجيا يجادلون في هذه الادعاءات، بحجة أنه نظرًا لاستخدام النباتات الهجينة غير المعدلة وراثيًا بنفس الطريقة وأن بذور GURT يمكن أن تساعد المزارعين في التعامل مع التلقيح المتبادل، فإن الفوائد تفوق السلبيات المحتملة. ^[18]

في عام 2000، أوصت اتفاقية الأمم المتحدة للتنوع البيولوجي بفرض وقف فعلي على الاختبارات الميدانية والبيع التجاري لبذور الإبادة؛ وتم التأكيد على وقف مؤقت وتعزيز اللغة في مارس 2006، في اجتماع COP8 لاتفاقية الأمم المتحدة للتنوع البيولوجي. ^{[19] وعلى وجه التحديد، أوصى وقف مؤقت بأنه، بسبب نقص البحوث حول المخاطر المحتملة للتكنولوجيا} ، لا ينبغي السماح بأي اختبار ميداني لـ GURTs أو المنتجات التي تستخدمها حتى يكون هناك سبب مبرر بما فيه الكفاية للقيام بذلك. وقد أقرت الهند والبرازيل قوانين وطنية لحظر التكنولوجيا. ^[11]

• بروتوكول قرطاجنة للسلامة البيولوجية
• دياموند ضد تشاكرابورتي
• إدارة الحقوق الرقمية
• التلوث الجيني
• كائنات معدلة وراثيا
• حفظ البذور
• الذرة المعدلة وراثيا

• - UNEP/CBD/COP/5/2 - 11 نوفمبر/تشرين الثاني 1999 - ذكر تقنية تقييد الاستخدام الجيني في الصفحتين 22 و42
• اتفاقية الأمم المتحدة بشأن التنوع البيولوجي - بروتوكول قرطاجنة للسلامة البيولوجية
• براءة اختراع مكتب براءات الاختراع والعلامات التجارية الأمريكي رقم 5,723,765 - طريقة لإنتاج بذرة غير قادرة على الإنبات، (رقم المطالبة 10) محفوظ في 2015-12-26 على موقع Wayback Machine