BACKGROUND: Breakthroughs in genome editing technology have made it possible to precisely alter target nucleotides in plant DNA/RNA. Such changes can be identical or comparable to natural mutations, or achieved through conventional mutagenesis, providing the scientific basis for recognizing gene-edited (GE) plants of this category as analogous to plants created through traditional breeding. Risk assessment of off-target editing effects, as well as the methodology and criteria for distinguishing GE plants from transgenic ones, remain unresolved issues for the scientifically based regulation of plant genetic engineering in Russia.
AIM: This study aimed to develop methodological approaches and a decision-making tree for determining the status of plants obtained using genome editing technology, allowing for the registration of the GE plant and its subsequent cultivation.
METHODS: The objects of this analytical study are GE organisms of plant origin.
RESULTS: The result of this work is a comprehensive strategy for minimizing the risks of off-target editing effects and assessing the biosafety of GE plant, namely: a) “safe design” at the concept stage; b) molecular genetic analysis of the obtained GE plants using instrumental methods; c) analysis of the data required for the biosafety assessment of SDN-1 and SDN-2 types of GE plants; d) criteria and a decision-making tree for determining the status of plants obtained using genome editing technology. For instrumental confirmation a modified plant’s status, we proposed to analyze by PCR/RT-PCR of the regions around target editing sites with a length of 1000 base pairs, centered relative to the break site, with subsequent sequencing, and for a more in-depth analysis, the k-mer method.
CONCLUSION: The developed methodological approaches, criteria, requirements, and decision tree will enable the classification of plants obtained using genome editing technology. Thus, the ability to determine whether a plant is transgenic (SDN-3) or gene-edited (SDN-1, SDN-2) will enable the establishment of appropriate regulatory and control measures.
Обоснование. Прорыв в развитии технологии геномного редактирования предоставил возможность достаточно точно изменять целевые нуклеотиды в дезоксирибонуклеиновых или рибонуклеиновых кислотах растения. Такие изменения могут быть идентичны или сравнимы с естественными мутациями, или получены с помощью обычного мутагенеза, являясь научным основанием для признания генно-инженерно-редактированных (ГИР) растений этой категории аналогичными растениям, созданным традиционной селекцией. Оценка рисков нецелевых эффектов редактирования, методика и критерии отделения ГИР-растений от трансгенных остаётся нерешённым вопросом для научно-обоснованного регулирования генной инженерии растений в России.
Цель исследования. Разработка методических подходов и дерева принятия решений с целью определения статуса растений, полученных технологией геномного редактирования, позволяющего осуществить регистрацию ГИР-растения и его последующее выращивание.
Методы. Объектами данного аналитического исследования были ГИР-организмы растительного происхождения.
Результаты. Результатом работы стала комплексная стратегия минимизации рисков возникновения нецелевых эффектов редактирования и оценки ГИР-растения с точки зрения биобезопасности, а именно: а) «безопасное проектирование» на этапе концепта; б) молекулярно-генетический анализ полученных ГИР-растений инструментальными методами; в) анализ данных, требуемых для экспертизы биобезопасности типов SDN-1 и SDN-2 ГИР-растений; г) критерии и дерево принятия решений для определения статуса растений, полученных технологией геномного редактирования. Для инструментального подтверждения статуса модифицированного растения нами предложен анализ методом полимеразной цепной реакции / полимеразной цепной реакции в реальном времени области целевых сайтов редактирования длиной 1000 п. н., центрированной относительно места разрыва, с последующим секвенированием, а для более глубокого анализа — метод k-мер.
Заключение. Разработанные методические подходы, критерии, требования и дерево принятия решений в ходе экспертизы ГИР-растений позволят провести классификацию растений, полученных технологией геномного редактирования. Таким образом, возможность определить является ли растение трансгенным (SDN-3) или генно-инженерно-редактированным (SDN-1, SDN-2) позволит установить соответствующие меры регулирования и контроля.