CRISPRat vete för mindre akrylamid i rostbrödet

Akrylamid kan bildas när vissa livsmedel bakas, friteras, rostas eller steks, till exempel när man gör chips eller rostar bröd. Det har visat sig att akrylamid är ett neurotoxin som kan orsaka cancer.1 Därför antog EU-kommissionen 2017 en förordning som satte riktvärden för mängden akrylamid i mat.2 Kommissionen väntas ytterligare strama upp reglerna för akrylamid i mat inom kort.

Akrylamid bildas i en reaktion mellan aminosyran asparagin och vissa sockerarter, som fruktos och glukos. Det sker i den så kallade Maillard-reaktionen, som är den process som ger brun färg och utvecklar smak och doftämnen vid stekning, rostning och fritering. Beroende på mängden fritt asparagin och sockerarter ger reaktionen ibland höga halter akrylamid som biprodukt.

CRISPR/Cas9 för att minska risk för akrylamid i vete

Både matproducenter och förädlare arbetar för att minska mängden akrylamid i vår mat. Genen ASN2 kodar för asparaginsyntetas i vete och är specifikt aktiv i vetekornen. Ett sätt för att få ner mängden fritt asparagin i vetekornen kan alltså vara att slå ut ASN2-genen. Ett sådant här försök kompliceras av att vete har tre parallella genom, och därmed sex kromosomuppsättningar. Genen finns alltså i tre par snarlika uppsättningar, som kallas ASN2-A2, B2 och D2.

År 2021 publicerade forskare en studie där man använt CRISPR/Cas9-teknik för att specifikt orsaka riktade mutationer och därmed inaktivera alla tre genuppsättningarna. Efter försök i växthus kunde man se en minskning med 90 procent av fritt asparagin, utan att man såg några uppenbara förändringar i tillväxt.3,4 Inom EU är användningen av CRISPR/CAS9-teknik, efter ett domstolsbeslut 2018, reglerat i GMO-lagstiftningen. Det leder till att en marknadsintroduktion av det här vetet inte är trolig i dagsläget efter som det skulle kräva en omfattande riskanalys och beslutsprocess, som både är kostnads- och tidskrävande.

Mutationsförädlat vete med mindre risk för akrylamid

Så kallad mutationsförädling är däremot undantagen i EU:s GMO-lagstiftning, och ett vete förädlat med den metoden behöver därmed inte riskanalyseras. Vid mutationsförädling används kemikalier eller strålning för att mutationer ska uppstå som kan ge för oss människor gynnsamma egenskaper hos växten.

Tidigare i år publicerades en studie där forskare analyserat en mutation i ASN2-A2-genen som inaktiverade den. Mutationen kommer från att vetet behandlats med den mutagena kemikalien etylmetansulfonat, och sedan har man identifierat plantor där den här genen slagits ut.5 När man gör en kemisk mutagenes ger det upphov till tusentals mutationer, inte bara den man önskar. Vetet måste därför återkorsas till ursprungsvarianten upprepade gånger för att minska den negativa påverkan de här mutationerna kan ge. Mutationer som sitter nära den mutation man vill behålla är dock inte möjliga att korsa bort.

I studien återkorsades vetet två gånger och mängden akrylamid i vetekornen mättes i olika korsningslinjer efter fältförsök. Man fann att den låg mellan 9 och 34 procent lägre än motsvarande icke-mutageniserat vete. För att slå ut också de andra två ASN2-generna i vetet med den här metoden behöver processen upprepas och mutanterna sedan korsas med varandra, något som är mycket tidskrävande.

Fältförsök med CRISPR-vete i Storbritannien

Storbritannien har efter brexit lättat på reglerna kring fältförsök med ”precisionsförädlade” grödor som CRISPR/Cas9-modifierade grödor kallas där. Under 2022 genomfördes det första fältförsöket med CRISPR/Cas9-modifierat vete i Europa, vilket Farmers Weekly rapporterat om.6 I fältförsöket odlades CRISPR-vetet där alla tre ASN2-generna slagits ut, ett mutationsförädlat vete som bär en mutation i en av gen-kopiorna, och de motsvarande icke-modifierade vetesorterna.

Resultaten är ännu inte fullt analyserade och publicerade i en vetenskaplig tidskrift, men forskarna bakom studien berättade att man hos det mutationsförädlade vetet hade en tydligt lägre avkastning än hos kontrollvetet. Hos CRISPR-vetet såg man dock inte skillnader i avkastning eller andra jordbruksegenskaper jämfört med kontrollen. Mutationer i ASN2-genen verkar alltså inte påverka dessa egenskaper, men det är risk att andra oönskade mutationer hos det mutationsförädlade vetet gav upphov till de negativa odlingsegenskaperna. Det vetet kommer man behöva återkorsa flera gånger ytterligare för att bli av med negativa mutationer, menar forskarna.

Storbritannien håller på att också revidera sin lagstiftning kring odling och marknadsintroduktion av precisionsförädlade grödor. Kanske får britterna CRISPRad toast till frukost inom några år.

/Annelie Carlsbecker

Källor

1. Halford, N. G., Raffan, S. & Oddy, J. Progress towards the production of potatoes and cereals with low acrylamide-forming potential. Curr. Opin. Food Sci. 47, 100887 (2022).

2. Acrylamide. https://food.ec.europa.eu/safety/chemical-safety/contaminants/catalogue/acrylamide_en.

3. Raffan, S. et al. Wheat with greatly reduced accumulation of free asparagine in the grain, produced by CRISPR/Cas9 editing of asparagine synthetase gene TaASN2. Plant Biotechnol. J. 19, 1602–1613 (2021).

4. Genome-edited wheat to reduce cancer risk from toast. https://www.ukri.org/news/genome-edited-wheat-to-reduce-cancer-risk-from-toast/.

5. Alarcón-Reverte, R. et al. Induced mutations in ASPARAGINE SYNTHETASE-A2 reduce free asparagine concentration in the wheat grain. Crop Sci. 62, 1484–1496 (2022).

6. Europe’s first gene-edited wheat trials see breakthrough. Farmers Weekly https://www.fwi.co.uk/arable/variety-selection/europes-first-gene-edited-wheat-trials-see-breakthrough (2022).