دراسات وابحاث
العلماء يدقون ناقوس الخطر بشأن المبيدات الحشرية المعدلة للجينات في الهواء الطلق
العلماء يدقون ناقوس الخطر بشأن المبيدات الحشرية المعدلة للجينات في الهواء الطلق
مصر:إيهاب محمد زايد
قد يؤدي إلغاء القيود التنظيمية إلى تعرض البشر والحيوانات لمبيدات حشرية معدلة للجينات دون إشراف تنظيمي، مما قد يؤدي إلى عواقب مميتة.
لقد اعتدنا أن يكون تحرير الجينات شيئًا يتم إجراؤه في ظروف خاضعة للرقابة والاحتواء في المختبر، مع إطلاق المنتج النهائي فقط في البيئة. ولكن في المستقبل القريب هناك مبيدات حشرية مصممة “لتحرير” جينات الكائنات الحية خارج المنزل، في ظروف خارجة عن السيطرة في البيئة المفتوحة. يتم تطبيقها عن طريق الرش أو الري أو عن طريق حبيبات التربة، ويُزعم أن هذه المبيدات الجينية المستخدمة في الهواء الطلق أكثر ملاءمة للبيئة من المبيدات الكيميائية.
المشكلة هي أن هذه المبيدات الجينية يمكنها أيضًا “تحرير” جينات ما يسميه العلماء الكائنات غير المستهدفة – أي أن الأشخاص والحيوانات والحشرات الموجودة في البيئة يمكن أن تصبح أضرارًا جانبية. “تحرير” جينات هذه الكائنات يعني إسكات عملها الطبيعي أو تعطيله. إن تحرير الجينات الذي يجري الترويج له بقوة في جميع أنحاء العالم يعني أن هذه المنتجات يمكن استخدامها في الحقول المفتوحة دون تقييم مسبق للمخاطر، أو إمكانية التتبع، أو المراقبة.
إن دق ناقوس الخطر بشأن سيناريو “الغرب المتوحش” هذا هو دراسة جديدة أجراها فريق دولي من العلماء. وجدت الدراسة، المستندة إلى النمذجة التنبؤية بالكمبيوتر، أن التعرض لمبيد حشري لتحرير الجينات كريسبر/كاس يمكن أن يغير دون قصد جينات مجموعة واسعة من الكائنات غير المستهدفة، مع عواقب محتملة خطيرة أو حتى مميتة. ويتصدر قائمة الضحايا المحتملين للتحرير الجيني غير المقصود البشر.
كيف تمت الدراسة
ومن أجل دراستهم، وضع العلماء قائمة بالكائنات الحية غير المستهدفة. وقد اختاروا 18 نوعًا شائعًا في البيئات الزراعية، بما في ذلك البشر والماشية والدجاج والفئران؛ المحاصيل الرئيسية – الذرة، وفول الصويا، والقطن، والفاصوليا المشتركة؛ النباتات البرية؛ الحشرات الملقحة – نوعان من النحل؛ الحشرات المفترسة والكائنات الحية في التربة – ديدان الأرض والفطريات – التي تقوم بدورة العناصر الغذائية.
ثم حدد العلماء ثلاث آفات رئيسية يبدو أنها ستصبح أهدافًا لمبيدات الآفات المعدلة للجينات المستخدمة في الهواء الطلق: دودة جذر الذرة الغربية، وخنفساء الدقيق الأحمر، وفطر Sclerotinia sclerotium. لقد اختاروا الجينات التي تم تحديدها مسبقًا كهدف ناجح لأداة تحرير الجينات CRISPR/Cas، مما يجعلها أهدافًا محتملة لأي مبيد آفات وراثي. بعد ذلك، وباستخدام برامج الكمبيوتر المتاحة للعامة، بحثوا عن المناطق الجينومية المطابقة في الأنواع غير المستهدفة التي قد تستهدفها أيضًا تقنية كريسبر/كاس.
يمكن أن يحدث التعرض للكائنات الحية المستهدفة وغير المستهدفة من خلال الاتصال أو الاستنشاق أو الابتلاع. وكانت طرق التعرض التي تم تصميمها هي الري، أو الرش (التبخير)، أو التطبيقات المباشرة للكريات في التربة (التخصيب).
الموجودات
وجدت الدراسة أن النشاط غير المقصود لأداة تحرير الجينات CRISPR/Cas حدث في 12 نوعًا من أصل 18 نوعًا من الكائنات غير المستهدفة التي تم فحصها. وشملت المناطق الجينومية المتضررة الجينات المشاركة في تكوين الجهاز العصبي المركزي في نحل العسل إلى عدة مسارات مرتبطة بالسرطان واستقلاب الهرمونات لدى البشر. في المجمل، تأثر 155 مسارًا استقلابيًا بسيناريوهات التعرض الثلاثة في 12 نوعًا، وكانت غالبية النتائج في الجينوم البشري.
ويشير المؤلفون إلى أن مثل هذا النشاط غير المقصود يمكن أن يؤدي إلى تأثيرات بيولوجية كبيرة في جميع النباتات والحيوانات غير المستهدفة التي تم فحصها، مثل التأثيرات على الاستجابات المناعية، والتخليق الحيوي للجزيئات الأساسية، والجهاز العصبي المركزي. وتتوافق هذه النتائج مع الأدبيات الموجودة. “في تقنيات التحرير، توفر أساسًا منطقيًا واضحًا للحاجة إلى تقييم NTOs الضعيفة [الكائنات غير المستهدفة] في أي استخدام مقترح للرش أو التقنيات الموضعية في البيئة.”
من بين ثمانية أنواع غير مستهدفة (البشر والماشية والدجاج والفئران والذرة وفول الصويا والعشب والذرة الرفيعة)، تراوح عدد المواقع الجينومية المستهدفة غير المقصودة من موقع واحد في فول الصويا والذرة الرفيعة إلى 16 في البشر. كان البشر هم الأكثر عرضة للتأثر بالتعرض لمبيد كريسبر/كاس في مياه الري.
تداعيات
لم تكن علاقة الهدف بالكائن غير المستهدف ولا حتى المملكة البيولوجية للكائن غير المستهدف قادرة على التنبؤ باحتمالية النشاط غير المقصود لأداة تحرير الجينات. ولذلك، يستنتج المؤلفون أنه قد يتعين فحص جميع الأنواع المثيرة للقلق على وجه التحديد في تقييم المخاطر.
وقالت المؤلفة الرئيسية للدراسة، سارة أغابيتو-تنفين، لموقع GMWatch: “إن احتمالية تحديد مثل هذه التأثيرات غير المقصودة ترتبط ارتباطًا مباشرًا بتوافر قواعد البيانات الجينومية لأنواع الكائنات الحية غير المستهدفة. ونظرًا لعدم وجود قاعدة بيانات كاملة لجميع أنواع الكائنات الحية غير المستهدفة ذات الصلة، فإن الدراسات تقلل من تقدير التأثير الحقيقي لتطبيقات المبيدات الوراثية. لا ينبغي أن يكون هذا عدم اليقين العلمي تستخدم كذريعة لإعفاء المبيدات الوراثية من التقييم الشامل للمخاطر البيئية.
يوضح المؤلفون أن الكائنات غير المستهدفة لم تكن تاريخيًا موضع تركيز في تقييمات مخاطر الكائنات المعدلة وراثيًا لأن الهندسة الوراثية تم إجراؤها على الكائن المقصود في المختبر، مما قلل من احتمالية تعرض الكائنات غير المستهدفة لإجراءات تعديل الجينات. ومع ذلك، فإن تحرير عمليات الهندسة الوراثية، كما هو مقترح في بعض المناطق، بما في ذلك الاتحاد الأوروبي ونيوزيلندا، “من شأنه أن يجعل من الممكن استخدامها إما في البيئات المبنية أو المفتوحة التي لا تتحكم في التعرض أو إطلاق الكائنات المعدلة وراثيا”. بعد التعرض غير المقصود”.
وتعليقًا على الدراسة، قال البروفيسور مايكل أنطونيو، عالم الوراثة الجزيئية: “إذا ظهرت مبيدات تحرير الجينات هذه في الأسواق، كما هو متوقع، فسيتم استخدامها بكميات هائلة على ملايين الهكتارات، مما يجعل احتمال تأثر الكائنات الحية غير المستهدفة أمرًا مؤكدًا”. – وهذا الاحتمال سيزداد مع مرور الوقت.”
ومن الأهمية بمكان أن تأخذ الحكومات والجهات التنظيمية على محمل الجد مخاطر استخدام المبيدات الجينية في الهواء الطلق وألا تسمح لها بالانزلاق تحت الرادار التنظيمي بناءً على ادعاءات جماعات الضغط الكاذبة حول الطبيعة المفترضة لتحرير الجينات.
—
توقع تأثيرات غير مقصودة للأنواع المتعددة من تحرير الجينوم في الهواء الطلق
ألين مارتينز هوبرز، جاك أ. هاينمان، كارولين بيدين زاناتا، فيلومينا تشو، تيسا سي هيسكوكس، سارة زانون أغابيتو-تنفين
علم السموم البيئية والسلامة البيئية 282، 1 سبتمبر 2024، 116707.
يسلط الضوء
* قد تتوفر قريبًا منتجات جديدة للاستخدام الخارجي لتحرير الجينوم. ولا يمكنها التحكم في التعرض للكائنات غير المستهدفة.
* نحن نستخدم نفس الأدوات المستخدمة للتنبؤ بالفعالية لتقييم احتمالية تحرير الجينوم غير المقصود.
* لم يكن السلالة تنبئية باحتمال حدوث تأثيرات غير مقصودة في الأنواع غير المستهدفة.
* قد يؤدي التعرض لمبيد كريسبر/كاس الحشري إلى تغيير جينومات مجموعة متنوعة من الكائنات غير المستهدفة عن غير قصد.
* يؤكد تحليل التخصيب الأيضي إمكانية حدوث تأثيرات غير مقصودة لتسبب تأثيرات ضارة في الكائنات غير المستهدفة.
خلاصة
إن كريسبر/كاس9، وهي أداة قوية للهندسة الوراثية ومعتمدة على نطاق واسع في الزراعة، قادرة على إدخال خصائص جديدة إلى النباتات على نطاق واسع ودون الحاجة إلى طرق تربية تقليدية. وعلى الرغم من كفاءتها الرائعة، فقد نشأت مخاوف بشأن العواقب غير المقصودة في البيئات غير الخاضعة للرقابة. كان هدفنا هو تقييم النشاط المحتمل في الكائنات الحية التي يمكن أن تتعرض لتحرير الجينوم في بيئات غير خاضعة للرقابة. وقمنا بتطوير ثلاثة سيناريوهات، باستخدام الري والتبخير والتسميد كطرق للتسليم، بناءً على الاستخدامات الخارجية في الزراعة، وتحديداً مكافحة الآفات والأمراض. باستخدام البرامج المتاحة للجمهور (Cas-OFFinder وNCBI Genome Data Viewer وSTRING)، تم التنبؤ بالتأثيرات غير المستهدفة في العديد من الأنواع الشائعة في النظام البيئي الزراعي، بما في ذلك البشر (16 من 38 (42٪) تم أخذ عينات منها). تحليل التخصيب الأيضي (معرفات الجينات)، من خلال ربط الجينات غير المستهدفة بشبكة فسيولوجية، تنبأ بالتأثيرات على تطور الجهاز العصبي والجهاز التنفسي. تؤكد النتائج التي توصلنا إليها على أهمية توخي الحذر عند النظر في استخدام تحرير الجينوم هذا في البيئات غير الخاضعة للرقابة. قد تحدث تغيرات جينية غير مقصودة في كائنات غير مقصودة، مما يؤكد أهمية فهم المخاطر المحتملة وتنفيذ تدابير السلامة لحماية صحة الإنسان والبيئة.
