Amylopektinpotatis med CRISPR/Cas9

Med hjälp av genomredigering har en forskargrupp vid Sveriges lantbruksuniversitet (SLU) i samarbete med Sveriges stärkelseproducenter tagit fram en potatis med förändrad stärkelsekvalitet. Under några år var potatisen inte en genetiskt modifierad organism (GMO), nu är den det.

Vad är stärkelse?

Under de gröna växternas fotosyntes bildas glukos som också kallas druvsocker. Det glukos som växten inte använder direkt lagras i form av stärkelse. Stärkelse består av två molekyler som båda byggs upp av glukosenheter. Den ena, amylopektin, är en stor och förgrenad molekyl, medan amylos är mindre och rak. Det gör att de har olika egenskaper. En kokt lösning som innehåller amylos är instabil och blir snabbt oanvändbar. En kokt lösning av amylopektin är däremot stabil och kan lagras länge.  

Stärkelse används till exempel i soppor, såser, krämer och mejeriprodukter som yoghurt. För att livsmedelsprodukterna ska kunna lagras modifieras mycket av stärkelsen kemiskt. En sås ska kunna frysas och sedan värmas utan att den skär sig och en kräm ska vara slät och inte klumpa ihop sig.

Hur gjorde forskarna?

Forskarna riktade in gensaxen CRISPR/Cas9 mot de ställen i potatisens genom där gener som har med bildandet av amylos finns. Med gensaxen skapades mutationer och generna stängdes av, det vill säga det bildades inget protein från dessa gener.  När generna stängdes av bildades bara amylopektinstärkelse i potatisknölarna. Eftersom amylopektin är lagringsstabil behöver stärkelsen från den genomredigerade potatisen inte modifieras kemiskt.

Bild på den genredigerade amylopektinpotatisen i växthus. Foto: Mariette Andersson
Den genomredigerade amylopektinpotatisen i växthus. Foto: Mariette Andersson.

Sedan årtionden tillbaka i tiden har strålning och mutationsframkallande kemikalier använts för att få fram nya egenskaper hos en gröda. Det är som ett skott i mörkret och leder till okända mutationer över hela växtens arvsmassa. En förädlare får i efterhand testa vilka plantor som via mutationer fått den önskade egenskapen. Med en gensax kan man på förhand bestämma var mutationen ska ske.

Den nya potatisen har samma egenskap som den klassiskt genetiskt modifierade potatisen Amflora. Skillnaden är att i Amflora bär på en ny DNA-sekvens, det gör inte den genomredigerade potatisen. Sedan 2015 finns den nederländska potatisen Eliane på marknaden. Den har förädlats med hjälp av mutationsframkallande strålning och innehåller över 95 procent amylopektinstärkelse. Den har mutationer i samma gener som den nya potatisen, men eftersom den förädlats med strålning och inte en gensax omfattas den inte av EU:s GMO-lagstiftning.

Är potatisen en GMO?

Inom EU har det sedan 2007 diskuterats och utretts om grödor som förädlats med genomredigering ska regleras som en genetiskt modifierad organism, utan att man kommit till någon slutsats.

CRISPR/Cas9 och andra gensaxar är viktiga verktyg inom grundforskningen. Genom att till exempel stänga av en gen i en växt kan man få information om vad den har för uppgift i växten. Eftersom beskedet om en genomredigerad växt ska regleras som en genetiskt modifierad dröjde ställde svenska forskare specifika frågor till Jordbruksverket. De frågade om de behövde tillstånd för fältförsök med genomredigerad backtrav. Backtrav är en så kallad modellväxt inom växtforskningen på samma sätt som forskare inom medicin använder möss. I december 2015 bedömde Jordbruksverket att backtrav som tagits fram med hjälp av CRISPR/Cas9 och inte innehåller något nytt DNA undantas GMO-lagstiftningen på samma sätt som växter som förädlats via strålning eller kemikalier. Det innebar bland annat att den genomredigerade amylopektinpotatisen kunde försöksodlas utan tillstånd enligt GMO-lagstiftningen.  

Från icke-reglerad GMO till reglerad

I juli 2018 meddelade EU-domstolen att genomredigerade organismer ska regleras på samma sätt som genetiskt modifierade, även i de fall slutprodukten inte innehåller något nytt DNA. Däremot regleras inte växter som förädlats med hjälp av traditionell mutagenes som strålning och kemikalier. Domstolen lutade sig mot en skrivning i direktiv 2001/18 EG om avsiktlig utsättning av genetiskt modifierade organismer i miljön. Där står: ”Detta direktiv bör inte omfatta organismer som har erhållits med vissa metoder för genetiska förändringar vilka på vedertaget sätt har använts i ett antal tillämpningar och vilka under en längre tid inte har visat sig medföra säkerhetsproblem.”

De grödor som förädlats med äldre metoderna som strålning eller kemikalier behöver alltså inte regleras. Däremot ska grödor som förädlats med hjälp av modernare tekniker som CRISPR/Cas9 regleras som en GMO. Det innebar bland annat att Sveriges stärkelseproducenter var tvungna att söka tillstånd enligt GMO-lagstiftningen för att få odla den potatis de tidigare år försöksodlat utan att behöva ansöka om tillstånd från Jordbruksverket. Det finns en potatis (Eliane) på marknaden som innehåller nästan 100 procent amylopektion. I Eliane har förändringen av stärkelsekvaliteten skapats genom mutationer som uppstått efter strålning. Den är alltså, till skillnad mot den svenska potatisen, inte en reglerad GMO.

Medlemsstaterna har de senaste dryga 20 åren inte nått kvalificerad majoritet i något ärende som rör marknadsintroduktion av genetiskt modifierade grödor.

Initiativ till ny lagstiftning

I november 2019 begärde Europeiska unionens råd att EU-kommissionen skulle genomföra en studie om nya genomiska teknikers (NGT:s) status enligt unionsrätten. NGT definieras som tekniker som kan förändra det genetiska materialet hos en organism och som tagits fram eller utvecklats efter 2001 då direktiv 2001/18/EG om avsiktlig utsättning av genetiskt modifierade organismer i miljön antogs. Direktivet har genomförts i svensk rätt genom förordningen (2002:1086) om utsättning av genetiskt modifierade organismer i miljön och miljöbalken och omfattar alla organismer utom människor.

Kommissionens studie publicerades i april 2021 och visade att nuvarande lagstiftning inte längre är ändamålsenlig och att den behöver anpassas till vetenskapliga och tekniska framsteg. Studien drog också slutsatsen att växter där NGT använts vid förädlingen har potential att bidra till målen för EU:s Gröna giv och i synnerhet EU:s strategi Från jord till bord och strategin för biologisk mångfald. Samtidigt rapporterade studien om en oro bland medborgare och intressenter kopplad till användningen av NGT, till exempel om potentiell påverkan på säkerhet och miljö, samexistens med ekologiskt och GMO-fritt jordbruk och farhågor om märkning och konsumenters rätt till information och valfrihet. I september 2021 publicerade kommissionen en inledande konsekvensanalys. Inom EU syftar inledande konsekvensanalyser till att informera medborgare och intressenter om kommissionens planer för att de ska kunna ge återkoppling på initiativet och effektivt delta i framtida samrådsaktiviteter.

Kommissionens initiativ, Lagstiftning för växter som produceras med vissa nya genomiska tekniker, gäller enbart växter och bara växter som förädlats via riktad mutagenes med till exempel CRISPR/Cas9 och cisgena växter. En cisgen växt är en växt som modifierats med DNA från samma eller korsningsbar art, till exempel om potatissorten King Edward modifierats med en gen från Bintje.

De förändringar av det genetiska materialet som cisgenes och riktad mutagenes kan ge upphov till, kan också åstadkommas med konventionella förädlingsmetoder eller ske spontant utan mänsklig påverkan.

Kommissionen har i sin analys identifierat en rad problem som initiativet är tänkt att lösa. Det rör sig främst om följande:

  • Det finns juridiska oklarheter i lagstiftningen och oklarheterna har ökat i takt med utvecklingen inom biotekniken.
  • NGT kan användas för att förändra det genetiska materialet så att resultatet blir detsamma som förändringar som sker via naturliga mutationer eller konventionell växtförädling. Teknikerna kan också användas för mer komplexa förändringar av arvsmassan. Nuvarande lagstiftning är inte anpassad till de olika riskprofilerna och kan i vissa fall vara oproportionerlig eller otillräcklig.
  • Lagstiftningen innehåller krav på spårbarhet och märkning av genetiskt modifierade organismer. Vissa växter som förädlats via riktad mutagenes eller cisgenes kan inte särskiljas från växter som förädlats med konventionella tekniker. Det påverkar bland annat myndigheter och de företag som ansöker om ett marknadsgodkännande. Det kan också påverka innovation och handel negativt.
  • Nuvarande lagstiftning tar inte hänsyn till om en produkt har potential att bidra till att lösa samhällsutmaningar. Det saknas därför mekanismer för att stimulera utveckling och utsläppande på marknaden av produkter som bidrar till hållbarhetsmålen.

Enligt kommissionens färdplan kommer en konsekvensanalys att publiceras under andra kvartalet 2022 och förslag till ny lagstiftning presenteras andra kvartalet 2023. För att lagförslaget ska antas måste EU-parlamentet och ministerrådet godkänna texten.

Uppdaterad februari 2022.

Referenser

Visa referenslista Dölj referenslista
  • Mål C-528/16, Confédération paysanne m.fl. mot Premier ministre och Ministre de l’Agriculture, de l’Agroalimentaire et de la Forêt (begäran om förhandsavgörande från Conseil d’État (Frankrike)

  • Jordbruksverket, Fältförsök med genetiskt modifierad potatis, dnr 4.6.18-05614/2019

  • Genome editing in potato via CRISPR-Cas9 ribonucleoprotein delivery. Andersson et al,
    Physiologia Plantarum 164(4), March 2018

  • Efficient targeted multiallelic mutagenesis in tetraploid potato (Solanum tuberosum) by transient CRISPR-Cas9 expression in protoplasts. Andersson et al,
    Plant Cell Reports 36(1):1-12, October 2016

  • Specialpotatis för stärkelseindustrin blir Sveriges första ”CRISPR-Cas9-gröda”, SLU, Nyheter 14 oktober 2016.

  • Waxy potato starch, Eliane

  • RÅDETS BESLUT (EU) 2019/1904 av den 8 november 2019 om en begäran till kommissionen att lägga fram en studie mot bakgrund av domstolens dom i mål C-528/16 om ställningen för nya genomiska metoder enligt unionsrätten, och ett förslag, om så är lämpligt med hänsyn till resultaten av studien

  • Study on the status of new genomic techniques under Union law and in light of the Court of Justice ruling in Case C-528/16. Brussels, 29.4.2021 SWD(2021) 92 final.

  • Legislation for plants produced by certain new genomic techniques. Ref. Ares(2021)5835503 - 24/09/2021