Επιστήμονες στις ΗΠΑ εργάζονται πάνω σε φρέσκες, ταχύτερες, φθηνότερες και ακριβέστερες τεχνολογίες, για το έλεγχο των τρωκτικών, τη διαχείριση των παρασίτων και την ανίχνευση παθογόνων των φυτών.
Τι θα γινόταν αν μπορούσαμε να τροποποιήσουμε τα γονίδια ενός ζώου ή ενός φυτού για να επιλέξουμε για ορισμένα χαρακτηριστικά ή ικανότητες; Θα μπορούσαν τα μικρόβια να υποστούν γενετική επεξεργασία για την πρόληψη ασθενειών; Ή θα μπορούσαν τα χωροκατακτητικά τρωκτικά να τροποποιηθούν ώστε να παράγουν μόνο αρσενικούς απογόνους; Τι θα γινόταν αν μπορούσαμε να στοχεύσουμε λύσεις σε συγκεκριμένα είδη για την προστασία άλλων ειδών;
Όλα τα παραπάνω, αποτελούν αντικείμενο έρευνας της APHIS, που είναι η Υπηρεσία Επιθεώρησης Υγείας Ζώων και Φυτών του Υπουργείου Γεωργίας των ΗΠΑ, η οποία χρησιμοποιεί τις νέες καινοτομίες στις γενετικές τεχνολογίες, όπως τα συστήματα CRISPR/Cas και το μικρό παρεμβαλλόμενο ριβονουκλεϊκό οξύ (RNA), οι οποιες βοηθούν την επιστημονική κοινότητα στην επέκταση της κατανόησης και της ικανότητάς να τροποποιούν, να καταστέλλουν και να ανιχνεύουν οργανισμούς σε μοριακό επίπεδο. Αυτές οι τεχνολογίες είναι ταχύτερες, φθηνότερες και ακριβέστερες από τα προηγούμενα μοριακά εργαλεία, επιτρέποντας στους επιστήμονες να στοχεύουν συγκεκριμένα είδη, γενεαλογίες και γονίδια.
Οι επιστήμονες διερευνούν το κατά πόσο τα συστήματα CRISPR /Cas και άλλες αναδυόμενες γενετικές τεχνολογίες, μπορούν να επηρεάσουν και να βοηθήσουν με τους εξής τρόπους:
- Ανάπτυξη γενετικά βασισμένων λύσεων για τον έλεγχο του πληθυσμού και των ασθενειών,
- Δημιουργία νέων διαγνωστικών εργαλείων και εργαλείων ανίχνευσης,
- Διεξαγωγή εκτιμήσεων κινδύνου και συνεργασία με το κοινό, άλλους επιστήμονες και οικολόγους για την αξιολόγηση της καταλληλότητας τέτοιων εργαλείων, και
- Καθορισμός κατάλληλων κανονισμών και πολιτικών για τη χρήση τέτοιων εργαλείων τόσο στις Ηνωμένες Πολιτείες όσο και στο εξωτερικό.
Παρακάτω είναι μόνο μερικά παραδείγματα του έργου της APHIS που σχετίζεται με τις αναδυόμενες γενετικές τεχνολογίες.
Γονιδιακές μέθοδοι για τον έλεγχο των τρωκτικών
Τα χωροκατακτητικά τρωκτικά είναι η κύρια αιτία εξαφάνισης φυτών και ζώων στα νησιά του κόσμου. Χρειάζονται νέα εργαλεία για να αποτρέψουν αυτήν την καταστροφή και η επεξεργασία του γονιδιώματος υπόσχεται ως επιλεκτικό εργαλείο για τη διαχείριση του προβλήματος.
Οι μηχανικές γονιδιακές μέθοδοι είναι μια γενετική τεχνική που στοχεύει και προάγει την κληρονομικότητα ενός συγκεκριμένου γονιδίου για να αυξήσει τον επιπολασμό του σε έναν πληθυσμό. Προς το παρόν, διερευνάται η σκοπιμότητα της γονιδιακής μεθόδου για τα χωροκατακτητικά τρωκτικά που θα παρήγαγαν απογόνους ενός φύλου και θα μπορούσαν να χρησιμοποιηθούν για την εξάλειψή τους στα νησιά. Ένας τροποποιημένος πληθυσμός τρωκτικών που παράγει μόνο αρσενικούς ή θηλυκούς απογόνους, θα επέτρεπε την εξάλειψή τους χωρίς χημικά φυτοφάρμακα.
CRISPR για προγράμματα διαχείρισης παρασίτων
Το APHIS Plant Protection and Quarantine (PPQ) χρησιμοποιεί την τεχνική των στειρωμένων εντόμων για να αποτρέψει εισβολές επιβλαβών εξωτικών παρασίτων μύγας φρούτων, τα οποία είναι από τα πιο καταστροφικά παράσιτα φρούτων και λαχανικών στον κόσμο. Αυτή η τεχνική απελευθερώνει μεγάλο αριθμό στείρων μυγών για να μειώσει την πιθανότητα οι χωροκατακτητικές μύγες να βρουν γόνιμους συντρόφους. Η PPQ διερευνά τη χρήση τεχνολογιών επεξεργασίας γονιδίων CRISPR για την ανάπτυξη στελεχών μυγών φρούτων ενός φύλου για χρήση σε προγράμματα τεχνικής στείρων εντόμων. Η ικανότητα παραγωγής και απελευθέρωσης μεγάλων ποσοτήτων στειρωμένων, αρσενικών μυγών, μπορεί να καταστείλει αποτελεσματικά τους πληθυσμούς των παρασίτων που διαφορετικά θα έβλαπταν τα φρούτα και τα λαχανικά.
Η PPQ εργάζεται επίσης για τη μηχανική αντιμικροβιακών ουσιών CRISPR για τη συγκεκριμένη στόχευση βακτηριακών παθογόνων. Αυτή η προσπάθεια να ξεπεραστεί η μικροβιακή αντοχή και να αφεθούν τα ευεργετικά μικρόβια σώα, θα μπορούσε να επιτρέψει τον μακροπρόθεσμο έλεγχο των παθογόνων εντόμων που μειώνουν την αποτελεσματικότητα των προγραμμάτων τεχνικής στείρων εντόμων και των παθογόνων φυτών που βλάπτουν άμεσα τις καλλιέργειες.
Μικρό παρεμβαλλόμενο RNA
Ως μέρος των φυσιολογικών σωματικών λειτουργιών, το DNA ενός κυττάρου στέλνει «μηνύματα» σε άλλα μέρη του κυττάρου για τη δημιουργία συγκεκριμένων πρωτεϊνών. Αυτές οι πρωτεΐνες είναι τα δομικά στοιχεία των οργανισμών. Για παράδειγμα, εάν το σώμα πρέπει να χτίσει περισσότερους μυς, το DNA στέλνει ένα μήνυμα που ενεργοποιεί την παραγωγή περισσότερων μυϊκών πρωτεϊνών. Αυτά τα «μηνύματα» DNA είναι σκέλη του RNA. Το siRNA (επίσης γνωστό ως “μικρό παρεμβαλλόμενο RNA”) είναι ένα ειδικά σχεδιασμένο μόριο RNA που χρησιμοποιείται για να διαταράξει την έκφραση ενός συγκεκριμένου γονιδίου.
Χρησιμοποιώντας το siRNA, οι επιστήμονες μπορούν να δημιουργήσουν συγκεκριμένα σκέλη RNA ή «μηνύματα» για την αντιμετώπιση σύνθετων προβλημάτων. Αυτοί οι κλώνοι RNA κατευθύνουν τα ίδια τα μηχανήματα των κυττάρων για να επιτεθούν και να καταστρέψουν άλλους φυσικούς κλώνους RNA που έχουν συμπληρωματικές αλληλουχίες νουκλεοτιδίων. Μια τέτοια “παρέμβαση” επιτρέπει στους επιστήμονες να χρησιμοποιούν τις φυσικές άμυνες του σώματος για να εξαλείψουν την παραγωγή ορισμένων πρωτεϊνών.
Ανίχνευση παθογόνων των φυτών
Το Candidatus Liberibacter asiaticus (CLas) είναι το βακτηριακό παθογόνο που προκαλεί την «ασθένεια του πρασίνου των εσπεριδοειδών», μία από τις πιο καταστροφικές ασθένειες των εσπεριδοειδών παγκοσμίως. Οι επιστήμονες της PPQ αξιοποιούν τη δύναμη των συστημάτων CRISPR/Cas για τη δημιουργία γρήγορων και εξαιρετικά ευαίσθητων εργαλείων ανίχνευσης CLas. Η ευαισθησία αυτής της μεθόδου προκύπτει από τις ίδιες δυνάμεις που δεσμεύουν τα σκέλη του DNA. Όταν ένα συνθετικό σκέλος του DNA – που ταιριάζει με ένα τμήμα του γονιδιώματος του παθογόνου – συνδέεται με το DNA του παθογόνου, απελευθερώνεται ένα φως φθορισμού που επιτρέπει στους επιστήμονες να ανιχνεύσουν το παθογόνο CLas. Αυτή η στρατηγική μπορεί να παράγει ταχεία (1-2 ώρες), ανίχνευση με δυνατότητα ανάπτυξης πεδίου με πιθανή ευαισθησία 100-1.000 φορές μεγαλύτερη από τις τρέχουσες μεθόδους ανίχνευσης CLas.
Εκσυγχρονισμός κανονισμών
Οι νέες και αναπτυσσόμενες τεχνολογίες συχνά πηγάζουν από νέες έννοιες, και αυτό απαιτεί τον εκσυγχρονισμό των υφιστάμενων προσεγγίσεων για την εκτίμηση και τη ρύθμιση του κινδύνου. Η APHIS Biotechnology Regulatory Services (BRS) των ΗΠΑ, εργάζεται για να παρακολουθεί τις τελευταίες εξελίξεις στην επιστήμη και την τεχνολογία καθώς αναπτύσσει και εφαρμόζει κανονισμούς και διαδικασίες εκτίμησης κινδύνου για την πρόληψη οποιασδήποτε αύξησης του κινδύνου ασθενειών ή παρασίτων που μπορεί να σχετίζεται με φυτικά, ζωικά και μικροβιακά προϊόντα γενετικής μηχανικής.
Το προσωπικό της BRS αναπτύσσει επί του παρόντος και αναθεωρεί τις βέλτιστες πρακτικές για την εκτίμηση κινδύνου των οργανισμών γονιδιακής κίνησης, σε περίπτωση που αναπτυχθεί μια γονιδιακή μέθοδος σε ένα φυτικό ή φυτικό παράσιτο για χρήση στις Ηνωμένες Πολιτείες.
Ακολουθήστε το Cibum 
