CRISPR a menudo se considera como "tijeras moleculares" utilizadas para el mejoramiento de precisión para cortar el ADN de modo que se pueda eliminar, reemplazar o editar cierto rasgo, pero Yiping Qi, profesor asistente de Ciencia de Plantas y Arquitectura del Paisaje en la Universidad de Maryland, está mirando mucho más allá de estas aplicaciones tradicionales en su última publicación en Plantas naturales . En esta revisión exhaustiva, Qi y sus coautores en su laboratorio exploran el estado actual de CRISPR en los cultivos y cómo los científicos pueden usar CRISPR para mejorar las técnicas tradicionales de mejoramiento de manera no tradicional, con el objetivo de garantizar la seguridad alimentaria y nutricional global y la alimentaciónuna población creciente frente al cambio climático, enfermedades y plagas.
Con este nuevo documento, Qi destaca los logros recientes en la aplicación de CRISPR al mejoramiento de cultivos y las formas en que estas herramientas se han combinado con otros métodos de mejoramiento para lograr objetivos que pueden no haber sido posibles en el pasado. Su objetivo es dar una idea dequé CRISPR tiene para el futuro, más allá del alcance de la edición básica de genes.
"Cuando las personas piensan en CRISPR, piensan en la edición del genoma, pero de hecho CRISPR es realmente un sistema versátil que le permite concentrarse en muchas cosas para apuntar, reclutar o promover ciertos aspectos que ya están en el ADN".dice Qi. "Puede regular la activación o supresión de ciertos genes utilizando CRISPR no como una herramienta de corte, sino como una herramienta de unión para atraer activadores o represores para inducir rasgos".
Además, Qi discute la posibilidad de reclutar proteínas que puedan ayudar a visualizar secuencias de ADN, y el potencial para agrupar rasgos deseables en el genoma. "Yo llamo a esta combinación de genes", dice Qi. "Esto está diseñado para moverse muy importantelos genes de rasgos cercanos entre sí para vincularlos física y genéticamente para que siempre se mantengan unidos en el cruce tradicional, lo que hace que sea mucho más fácil seleccionar cultivos con todos los rasgos que desee ".
Estos son solo algunos de los ejemplos de direcciones futuras que Qi espera cultivar y atraer más atención con este documento. "Espero que esta revisión [en Plantas naturales ] abrirá los ojos para mostrar que CRISPR puede ofrecer mucho, yendo más allá del estado actual de la edición del genoma, pero también fuera de solo editar para ver hacia dónde puede conducir todo el campo ".
Esto incluye el proceso de tomar aplicaciones CRISPR en animales y humanos y aplicarlas a los cultivos de formas que no se han hecho antes. Por ejemplo, la tecnología CRISPR ya ha mejorado las pruebas de detección de genes y rasgos en la salud humana mediante el uso de una biblioteca dedecenas de miles de moléculas guía que están diseñadas para atacar conjuntos de genes seleccionados a escala genómica. Este sistema podría usarse potencialmente en plantas para detectar rasgos que contribuyan a la resistencia a enfermedades y plagas, la resistencia y el rendimiento de los cultivos ". Esto no solo ayudacon el mejoramiento genético, pero también ayuda a clasificar el funcionamiento de los genes con mucha más facilidad ", dice Qi." En su mayoría, estos estudios se han realizado en células humanas y los cultivos están rezagados. Veo eso como un aspecto futuro de donde la ciencia de las plantas puede aprovechar algunos deestas diferentes aplicaciones, y mi laboratorio ya ha estado haciendo parte de este trabajo "
El laboratorio de Qi ha publicado varios trabajos de investigación originales este año que destacan algunas de las diferencias para las aplicaciones CRISPR en células humanas y vegetales. A principios de este año en Molecular Plant, Qi, su estudiante graduado, pasantes y colaboradores publicaron resultados que prueban el alcance de la focalizacióny la especificidad de múltiples variantes CRISPR Cas9. El equipo de Qi buscó probar o refutar afirmaciones hechas en humanos sobre la fidelidad y especificidad de estas herramientas en el arroz. "No todas las afirmaciones hechas para la funcionalidad CRISPR en humanos y animales serán verdaderas oaplicable en plantas, por lo que estamos viendo qué funciona y qué podemos hacer para optimizar estas herramientas para cultivos ".
Otro artículo reciente en BMC Biology como parte de un esfuerzo de investigación colaborativo investigó la temperatura como un método para mejorar la eficiencia de la edición del genoma CRISPR Cas12a en arroz, maíz y Arabidopsis, que se encontró que necesitaba temperaturas superiores a la temperatura ambiente para aumentar la eficiencia de la edición."Las células humanas siempre se mantienen a una temperatura más alta que puede ser óptima para que CRISPR funcione, pero es bastante caliente para las plantas", dice Qi. "Tenemos que explorar cómo esa temperatura juega un papel para las aplicaciones CRISPR en otras especies".
Qi también publicó el primer libro dedicado por completo a la edición del genoma vegetal con sistemas CRISPR, destacando los métodos y protocolos de vanguardia para trabajar con CRISPR en una variedad de cultivos.
"Este libro realmente está reuniendo aplicaciones específicas para muchos sistemas de plantas diferentes, como arroz, maíz, soya, tomates, papas, lechuga, zanahorias, lo que sea, para que las personas que trabajan en su propia planta de interés puedanencontrar algunos capítulos bastante relevantes. Está diseñado como un libro de protocolo para su uso en el laboratorio, de modo que cualquier persona nueva en el campo debería ser capaz de descubrir cómo trabajar con CRISPR en su planta en particular ". Qi fue contactado por el editor enel Reino Unido, Humana Press, para producir y editar el libro. Fue lanzado a principios de este año como parte de la serie de libros Métodos en Biología Molecular, una serie prominente y respetada en el campo.
"Cómo alimentar al mundo en el futuro: eso es lo que me motiva todos los días para ir a trabajar", dice Qi. "Tendremos 10 mil millones de personas para 2050, y cómo podemos mantener la mejora de los cultivos para alimentar a más personas de manera sosteniblecon el cambio climático y menos tierra? Realmente creo que la tecnología debería jugar un papel importante en eso "
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Materiales proporcionados por Universidad de Maryland . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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