Projecte H2020 CRISP-4-CROPS: Implementació de la tecnologia CRISPR/Cas9 per millorar la resistència a l'estrès abiòtic en cereals
- Tipus Projecte
- Estat Completat
- Execució 2017 -2018
- Pressupost assignat 72.500,00 €
- Àmbit Europeo
- Font principal de finançament H2020
- Web del projecte CRISP-4-CROPS
Entre els cereals, el blat de moro (Zea mays) és el més produït (gairebé 900 milions de tones mètriques per any) i el tercer cereal amb més valor econòmic, després de l'arròs i el blat, segons la FAO (FAOSTAT, 2016). Per tant, en el marc de CRISPR-4-CROPS, IDEN ha realitzat el procés per generar una nova varietat de blat de moro utilitzant la tecnologia CRISPR.
El projecte de 1 any de durada es va proposar com un pas inicial per a la millora del blat de moro. El projecte es va estructurar en tres fites.
Selecció de gens diana. Inicialment es va dissenyar per millorar una sola característica del blat de moro. Per a aquest propòsit, es va fer una revisió bibliogràfica i una anàlisi de patents per a gens diana dinterès.
En aquest procediment, també es van identificar altres gens dinterès relacionats amb la producció de compostos saludables. Finalment, l'objectiu establert va ser desenvolupar línies de blat de moro que sobreacumulin compostos saludables, millorant el perfil nutricional (la informació del gen diana es manté confidencial per evitar futurs problemes de patentabilitat). S'espera que l'eliminació de l'expressió d'aquests gens mitjançant la tecnologia CRISPR pugui contribuir al desenvolupament de noves varietats de blat de moro amb les característiques esmentades.
Edició genètica. Per a la implementació de la tecnologia CRISPR es van utilitzar dos mètodes de transformació de plantes, intervinguts per Agrobacterium o biolístic, però es van obtenir diferents taxes d'èxit depenent d'aquesta selecció. Per això, el projecte es va dividir en dues branques, cadascuna incloent un gen d'interès i una metodologia de transformació.
El projecte va incloure només les primeres etapes del desenvolupament de les varietats de blat de moro, ja que es necessiten almenys tres anys per a la generació de llavors a granel de plantes mutants que estaran a punt per assajar el seu rendiment millorat. Posteriorment, s'han de fer assajos de camp, que podrien trigar entre dos i tres anys. En total, un cop completat el projecte CRISPR-4-CROPS, calen al voltant de sis anys per obtenir una nova varietat de blat de moro.
El ràpid canvi climàtic global afecta la productivitat agrícola i, per tant, la disponibilitat d'aliments a nivell mundial. L'escalfament global, l'estrès tèrmic, la sequera, la salinitat, etc. afecten dràsticament la productivitat agrícola i amenacen la seguretat alimentària mundial. En aquest context, hi ha una gran necessitat de recerca multidisciplinària per seleccionar i desenvolupar cultivars d'alt rendiment resistents a aquests estressos abiòtics, cosa que pot mantenir i millorar la productivitat agrícola als camps de cultiu. Els cereals són la principal font d'aliments i components nutricionals per a la salut humana i l'aliment per al bestiar a tot el món. Cal esmentar que una cinquena part de la terra cultivable del món és àrida i semiàrida, i dos terços és salina, cosa que afecta greument la productivitat agrícola i el perfil nutricional. En aquest context, la selecció de cultivars tolerants a la sequera i la salinitat es proposa com una alternativa viable per mantenir la productivitat agrícola en aquestes regions.
L'ús del millorament tradicional és efectiu però molt lent: al voltant de 10 anys de recerca i experiments de camp.
La implementació de les tècniques dedició genètica requereix personal altament qualificat. L'objectiu general de la proposta és superar les barreres per a la contractació de doctors altament qualificats o especialistes equivalents en tècniques d'edició genètica per a aplicacions agrícoles, especialment el sistema CRISPR-Cas 9.
Iden Biotechnology SL, empresa d'agrobiotecnologia centrada en el desenvolupament de productes per a la indústria agroalimentària, busca explotar CRISPR/Cas9 (repeticions palindròmiques curtes agrupades i regularment interespaiades), una tecnologia de recent desenvolupament per a la modificació genòmica dirigida, per produir noves varietats de cereals que sobreacumulin compost. CRISPR/Cas9 ofereix als científics la capacitat de modificar l'ADN amb més precisió activant o desactivant gens o editant-lo. L'ús d'aquesta tècnica per a la millora de cultius presenta tres avantatges principals: tècniques, legislatives i competitives:
- Els resultats obtinguts són similars als que es podrien obtenir mitjançant mutacions naturals i millora genètica convencional, encara que són dirigits, més precisos i ràpids.
- A més dels avantatges tècnics esmentats, els cultius modificats amb aquesta tècnica poden obrir noves oportunitats de mercat, inclòs el mercat europeu.
- Avantatge competitiu.
L'objectiu general de la proposta és superar les barreres per a la contractació de doctors altament qualificats o especialistes equivalents en tècniques d'edició genètica per a aplicacions agrícoles, especialment CRISPR-Cas 9.
Iden Biotechnology SL és una empresa privada d'agrobiotecnologia fundada el 2005 amb la missió de satisfer les necessitats de la indústria agroalimentària.
El nostre objectiu és explotar CRISPR/Cas9 (repeticions palindròmiques curtes agrupades i regularment interespaiades), una tecnologia de desenvolupament recent per a la modificació genòmica dirigida, per produir noves varietats de cereals amb resistència a l'estrès abiòtic (resistència a baixes temperatures, sequera i/o salinitat).
CRISPR/Cas9 ofereix als científics la capacitat de modificar l'ADN amb més precisió activant o desactivant gens o editant-lo. Poden identificar i eliminar debilitats o inserir trets desitjats ja presents en altres espècies.
Hi ha tres avantatges principals en utilitzar aquesta tècnica per a la millora de cultius: tècniques, legislatives i competitives:
Els resultats obtinguts són similars als que es podrien obtenir mitjançant mutacions naturals i millorament convencional, encara que són dirigits, més precisos i ràpids.
A més dels avantatges tècnics mencionats, els cultius modificats amb aquesta tècnica podrien no estar subjectes a la legislació sobre OGM, cosa que obre noves oportunitats de mercat, inclòs el mercat europeu
Avantatge competitiu. El sector de la biotecnologia agrícola a Europa podria comptar amb una nova eina d'innovació per superar la situació definida pel Consell Assessor Científic de les Acadèmies Europees com: «La UE s'està quedant enrere dels seus competidors internacionals en innovació agrícola, cosa que té implicacions per als objectius de la UE en matèria de ciència i innovació».
Amb l'ajuda de la contractació d'associats, pretenem aplicar aquesta tecnologia per dur a terme la modificació genòmica dirigida a cereals, en particular blat de moro o blat, cosa que ens ajudarà al desenvolupament de noves varietats millorades de cultius, obrint així noves oportunitats de mercat.
La millora dels cultius al llarg del darrer segle ha contribuït a l'èxit de l'alimentació de la població mundial. Aquest èxit es basa no només en un rendiment més gran, sinó també en una millor qualitat dels aliments i un ús més eficient dels recursos.
La modificació genètica s'ha utilitzat àmpliament al llarg del segle XX per augmentar la productivitat de les plantes destinades a l'agricultura. L'edició precisa de genomes vegetals mitjançant noves tecnologies com CRISPR (Repeticions Palindròmiques Interespaiades i Reguladores Agrupades) pot contribuir a assolir de manera més eficient els objectius de l'agricultura moderna. Aquesta tecnologia es pot aplicar a nombroses espècies vegetals, incloent-hi els cereals, com s'ha esmentat anteriorment.
Abans de la tecnologia CRISPR, aquests projectes consistien en la mutagènesi aleatòria de genomes vegetals i la detecció d'una característica desitjada (és a dir, una planta amb millor rendiment) en una població de més de 23.000 línies, cadascuna amb almenys 10 plantes. En altres paraules, s'havien de sembrar, cultivar i analitzar unes 230.000 plantes.
La implementació de CRISPR per a l'edició genètica té un potencial enorme, ja que permet modificar específicament una característica d'un organisme. L'enfocament d'IDEN es va centrar a modificar una característica del blat de moro que augmentaria el seu valor agronòmic (és a dir, més quantitat de nutrients i menys consum d'aigua) i, per tant, el valor de mercat del cultiu. Tot i que el producte final es comercialitzaria en diversos anys, el primer pas consisteix a optimitzar el sistema i editar els gens per validar l'interès del seu ús en l'obtenció de millors varietats.
Amb la tecnologia CRISPR, la inversió necessària per obtenir una planta mutant s'ha reduït dràsticament, cosa que la fa viable per a una pime com IDEN, obrint la porta al desenvolupament i comercialització de nous productes.
Per aquestes raons, l'objectiu del projecte CRISPR-4-CROPS és generar una nova variant de blat de moro amb més valor de mercat. D'una banda, es busca generar una variant de blat de moro que sobreacumuli compostos nutricionals (biofortificació). Com a projecte paral·lel, es busca generar una variant de blat de moro més tolerant a l'estrès abiòtic com a alternativa viable per mantenir la productivitat en condicions climàtiques adverses.
La viabilitat tècnica, l'alta especificitat, el baix cost i el curt temps de generació en comparació amb altres mètodes es tradueixen en un impacte econòmic important.
És important considerar que el cronograma del projecte consisteix principalment en la implementació de la tecnologia CRISPR en blat de moro, però un cop finalitzat, encara queda un llarg procés per comercialitzar un producte. Tot i que aquest és un pas inicial en el procés de millora del cultiu, la implementació d'aquesta tecnologia permet a IDEN utilitzar-la per a la modificació d'altres característiques (altres gens diana), altres espècies vegetals i fins i tot altres organismes en el futur. La capacitat d'utilitzar la tecnologia CRISPR posiciona IDEN com una pime innovadora al panorama mundial de l'edició genètica i obre noves oportunitats per al desenvolupament de productes.
- IDEN BIOTECHNOLOGY SL (IDEN)
Projectes relacionats
