צהוב בחוץ, ערוך בפנים: העריכה הגנטית השתלטה על החקלאות

הארוחה החגיגית, שנערכה בסוף אוקטובר במסעדת היוקרה בנואה ניו יורק של השף עטור כוכבי המישלן אלן דוקאס, לא היתה עוד ארוחת גורמה רגילה. לשולחנות הסבו פרופסורים, עיתונאים וגם סלבס הוליוודיים. אבל זהות האורחים לא היתה הדבר יוצא הדופן בסעודה, אלא האוכל שהוגש בה. כל המנות, ובהן בליני, ממרח דמוי חומוס, המבורגרים ופירה — הוכנו מפולי סויה ומתפוחי אדמה שעברו עריכה גנטית. "זאת היתה היכרות עם מציאות שחשבתי שקיימת רק בתיאוריה", התוודה השחקן ניל פטריק האריס, שנכח בארוחה.

להאזנה לכתבה, הוקלט על ידי הספריה המרכזית לעיוורים ולבעלי לקויות קריאה https://www.clfb.org.il/heb/main/

"אנחנו רוצים להוכיח שמזון ערוך גנטית הוא לא מזון פרנקנשטייני", הסביר אנדרה צ'וליקה, סמנכ"ל חברת סלקטיס (Cellectis) שיזמה את הארוחה. את ההשראה שאבו המארגנים מסעודה חגיגית אחרת, שנערכה לפני 240 שנה בצרפת. אנטואן־אוגוסטין פרמנטייה, מדען ורוקח צרפתי, ארגן סדרה של ארוחות חגיגיות לאליטה הפריזאית, המורכבות אך ורק מתפוחי אדמה. כל זאת כדי להתגבר על החשדנות הציבורית כלפי אותם ירקות שורש מסתוריים שהובאו לאירופה מהקולוניות בדרום אמריקה.  

שדה תירס ערוך של דופונט־פיוניר. ארה"ב קבעה שעריכה אינה הנדסה גנטית, ובכך עקפה את הטאבו החברתי צילום: אם סי טי

ההשראה אינה מקרית. שנים רבות של קמפיינים ציבוריים נגד מזון מהונדס גנטית גרמו לציבור לפחד ממנו וכמעט חיסלו את התעשייה. את החלל שנפער מקווה לתפוס המזון הערוך גנטית, גרסה פולשנית פחות שזוכה ליחסי ציבור טובים הרבה יותר.

קלה יותר לשימוש, זולה יותר ונטולת דעות קדומות

מה ההבדל בין הנדסה גנטית לעריכה גנטית? בהנדסה גנטית מסורתית (GMO) חוקרים משתמשים בחיידקים ובנגיפים כדי לשלוח לתאי הצמח גנים חדשים לצורך התמזגות עם הדנ”א הקיים. אף שיש קונצנזוס מדעי על כך שאין סכנה ביבולים שעברו הנדסה גנטית, ארגונים שוחרי טבע וסביבה מנהלים מאבק בשיטה מאז שנות התשעים. הם הצליחו לגרום לציבור הרחב להאמין כי מזון מהונדס גנטית הוא בריא פחות, והפכו אותו לכמעט־טאבו בקרב אומות מערביות רבות: מוצרים המכילים רכיבים שעברו הנדסה גנטית נדרשים לכלול סימון מיוחד, ויצרנים נאלצים לעבור מסע ייסורים ביורוקרטי לפני קבלת האישור לשווק מוצר מהונדס חדש. מכת מוות לשיטה שהיתה ממילא יקרה ומסורבלת.

שדות סויה ערוכה של סלקטיס. "רצינו להוכיח שזה לא מזון פרנקנשטייני" צילום: מכון ויצמן

ואז פרץ הקריספר לזירה. קריספר הוא שמם של רצפי דנ”א שמורים של חיידקים. בתחילת שנות האלפיים גילו חוקרים כי מערכת הקריספר מזהה רצפים של חומר גנטי של נגיפים שחדרו לחיידק ועלולים לעשות בו שמות, ומתגוננת בפני כך על ידי חלבון שחותך החוצה את הרצף הגנטי העוין. זהו חלק חשוב מהמערכת החיסונית של החיידקים. ב־2013 דיווחו כמה מעבדות על שימוש במערכת הזו כדי לערוך גנים אנושיים, ועד מהרה עשה הקריספר כותרות. לא רק שהוא מדויק ואלגנטי יותר מכלי העריכה הגנטיים הקודמים, הוא גם מערכת טבעית, כלומר לא פיתוח מלאכותי מעשה ידי אדם. קל יותר וגם זול יותר לעבוד איתו לעומת הכלים הקודמים. זאת גם דרך מצוינת לעקוף את העוינות הציבורית להנדסה גנטית. חוששים מאוכל מהונדס? קבלו מזון ערוך.

"השינויים שאנחנו עושים בצמח דומים מאוד לשינויים ספונטניים שקורים מאליהם גם בטבע. זאת בניגוד להנדסה גנטית קלאסית, שבה לוקחים גן מחיידק ומחדירים אותו לצמח", מסביר פרופסור דניאל וויטאס (Daniel Voytas) מאוניברסיטת מינסוטה. וויטאס הוא מייסד קליקס (Calyx), חברה־בת של סלקטיס, שתהיה הראשונה להשיק השנה מוצר מסחרי שעבר עריכה גנטית: שמן סויה המיוצר מפולים שנערכו גנטית כך שהשמן המופק מהם יכיל פחות שומן טראנס. הפולים נכללו ברכיבי הסעודה המיוחדת במסעדת בנואה, לצד תפוחי אדמה שנערכו כך שייצרו בטיגון פחות אקרילאמיד (תרכובת כימית החשודה כמסרטנת). כל הסועדים שיבחו את מטעמי הארוחה.

הפטריות הלא־משחימות בחיתוך של פרופ' ינונג יאנג. התקדים שאפשר רגולציה קלה צילום: Yang Lab

עיקר המחקרים בעריכה גנטית כיום עוסקים בהגברת העמידות של צמחים שונים בפני מחלות, טפילים או תנאי מזג אוויר. כך למשל, המכון לגנטיקה וביולוגיה התפתחותית באקדמיה הסינית למדעים הצליח לחתוך החוצה את הגנים שהופכים את החיטה רגישה לקימחון, טפיל הרסני במיוחד. במקביל פרופ' זיו רייך, מהמחלקה לכימיה ביולוגית במכון ויצמן, מנהל מחקר שיהפוך צמחים בעלי עמידות מרשימה ליובש ובצורת לראויים למאכל. "בעשור האחרון יש הבנה שהעולם הולך לקראת התחממות גלובלית, ונצטרך להאכיל אנשים בתנאי חום ויובש לא פשוטים", מסביר רייך. "לצורך המטרה הזאת אנחנו חוקרים שלושה צמחים עמידים שאיתרנו בהודו ואפריקה".

מה הבעיה בצמחים הללו שמצריכה התערבות בעריכה גנטית?

"אין מתנות חינם בטבע. הקאץ' פה הוא שהצמחים הללו מכילים רעלנים בכמות שמסוכנת לאדם. בגלל השרידות שלהם בתנאי בצורת הם הופכים באזורים מסוימים למקור מזון יחיד, ואז מובילים לתחלואה גבוהה. תפקידם של הרעלנים בצמחים הללו אינו ברור לגמרי לחוקרים, והחשש הגדול הוא שיש קשר בין הרעלנים לעמידות יוצאת הדופן של הצמחים. אנחנו מקווים שלא, כי כבר הוכחנו שאין קשר בין כמות המים הזמינה לצמחים הללו לכמות הרעלנים שמתפתחים בהם".

הארוחה הערוכה שיזמה סלקטיס. ניל פטריק האריס (במרכז): "מציאות שלא הכרתי"

בעבר נוסו שיטות כמו הכלאת זנים קלאסית כדי להוריד את רמות הרעלנים, אבל לשווא. לדברי רייך, במחקר שלו נעשה שימוש בקריספר. "אנחנו כרגע בשליש הראשון של המחקר. בתוך שנה אנחנו מקווים שיהיה לנו לפחות סוג אחד מהצמחים בלי שום רעלנים ואז נתחיל לבצע בדיקות כדי לדעת מה המחיר שמשלמים על כך. בהתחלה הצמח יגדל בתנאים אידאליים, ובהדרגתיות נחקה תנאי שדה כדי לבדוק מה קורה בסביבה הטבעית היבשה של הצמחים הללו".

אירופה מהססת, אמריקה מגששת, ישראל מתגייסת

גילוי הקריספר הביא לקיצור תהליכים דרמטי במחקר להשבחת זנים, אבל בשתי תחנות חשובות במסלול שבין המעבדה לצלחת שלכם אין דרכי קיצור ונדרשים מאמצי שכנוע רבים: חשדנות הקהל והשמרנות של הרגולטורים. "זה יותר עניין של מדעי החברה מאשר של מדע", הסביר בעבר ניל גאטרסון, סגן נשיא חברת הזרעים דופונט־פיוניר (Dupont Pioneer). החברה מגדלת בשדות ניסוי באיווה תירס שעבר עריכה גנטית לצורך הגדלה של תכולת העמילן, כדי שיהיה מוכן לשיווק נרחב בעוד כמה שנים. למרות זאת, היא כבר השיקה אתר אינטרנט שמוקדש להסברים פשוטים על עריכה גנטית עבור הקהל הרחב, והיא מנהלת קמפיין יחסי ציבור נרחב בליווי צמוד של קבוצות־מיקוד. גאטרסון מסביר כי "בסופו של דבר אנחנו צריכים לקבל רישיון חברתי עבור הטכנולוגיה הזו".

שורש עגבנייה בריא (מימין), ומוכה נמטודות. העריכה נדרשה כי התולעים פיתחו עמידות לפתרונות המסורתיים

הצעד החשוב השני נוגע למשוכה הביורוקרטית, בעיקר באירופה. לפני שלוש שנים ביקשה נציבות האיחוד מכל המדינות החברות להימנע מהכרעה לגבי יבולים ערוכים גנטית עד שהיא תגיע להחלטה. אבל ההתקדמות המהירה של השימוש בקריספר לא הניחה לביורוקרטים האירופים לשקול את האופציות שלהם בנחת. בסופו של דבר הפנתה צרפת את השאלה להכרעתו של בית הדין האירופי לצדק בעקבות עצומות של ארגונים ועמותות שדרשו להכפיף עריכה גנטית לאותה רגולציה השמורה להנדסה גנטית. בית הדין עתיד לפרסם את הכרעתו השנה, ובינתיים כל מדינה אירופית נאלצת להחליט בפני עצמה כיצד להתייחס לנושא.

לעומת אירופה, ארצות הברית נחשבת מתירנית יחסית, בין היתר בזכות פטרייה שפיתח פרופסור ינונג יאנג (Yinong Yang) מאוניברסיטת פנסילבניה, שאינה משחימה אחרי שחותכים אותה. באוקטובר 2015 כתב יאנג מכתב למשרד החקלאות האמריקאי, ובו ביקש לוודא כי הפטריות שלו לא יהיו כפופות לרגולציה. בתוך חמישה חודשים הוא קיבל אישור לכך שעריכה גנטית, בניגוד להנדסה גנטית, אינה דורשת רגולציה מיוחדת. משרד החקלאות פסק כי "ערוך גנטית" אינו שווה ערך ל"מהונדס גנטית", ובכך הציל אותו ממסלול סבוך שעולה מאות מיליוני דולרים ונמשך שנים רבות. ההגדרה גם עוקפת את החובה להדביק תווית ייעודית על מוצרים ערוכים גנטית.

ומה בישראל? כאן אין שום רמז לאמביוולנטיות. להיפך. בפברואר 2017 הוציא משרד החקלאות קול קורא למימונם של מחקרי עריכה גנטית בתחום החקלאות. המחקר של פרופ' רייך היה אחד הזוכים במענק. זוכה אחרת היא ד"ר סיגל בראון־מיארה מהמחלקה לאנטומולוגיה ונמטולוגיה במכון וולקני, שנאבקת באחד הטפילים הקשים ביותר בחקלאות — נמטודות.

וויטאס. חוקר הדבקת צמחים בווירוס מתוכנת

נמטודות הן תולעים קטנות ועגולות, שחודרות לשורש הצמח, ניזונות ממנו ומחסלות אותו. "הנמטודה היא טפיל מוחלט", אומרת בראון־מיארה. "היא חייבת שורש כדי לשרוד. היא חודרת לשורש הצמח, ומפרישה בתוכו חלבונים שעושים בו מניפולציות גנטיות הפועלות לטובתה — תאי השורש מתרבים כדי שהיא תוכל להיזון מהם. לוקח זמן עד שהצמחים מתים לגמרי, ועד אז יש ירידה משמעותית ביבול, כי הצמח לא מקבל מספיק מים וחומרי הזנה".

בעבר הפתרון לנמטודות עבר דרך גן עמיד ששולב בכל הזנים הרגישים, התעורר בתגובה למתקפה והפעיל את מערכות ההגנה. אלא שבשנים האחרונות למדה הנמטודה להתחמק מתשומת לבו של הגן הזה, וכך נשברה עמידות הצמחים. נוסף על כך, כל חומרי ההדברה היעילים נגד התולעים נאסרו לשימוש לפי התקן האירופי. לדברי בראון־מיארה, "למגדלים בארץ זו בעיה רצינית. חלק גדול מהיבולים שלהם מיועד לאירופה, והם חייבים להתאים את עצמם לכללי המשחק האירופיים. מצד שני, חייבים פתרון לנמטודות".

כאן נכנס לפעולה הצוות של בראון־מיארה, שעובד עם קריספר כדי לשבש את פעילות הגנים שיוצרים סביבה ידידותית עבור הנמטודות. "אנחנו עדיין בשלב מוקדם. השגנו כמה צמחים עם הדבקה נמוכה מאוד של נמטודות, אבל עדיין לא הגענו לאי־הדבקה מוחלטת", אומרת בראון־מיארה. המחקר שלה מתמקד בשיחי עגבניות, אבל אם יצליח, היא מבטיחה, לא יהיה קשה להעתיק אותו גם לצמחים אחרים: "ברגע שנדע בדיוק אילו גנים צריך לשבש כדי להרחיק את הנמטודות, זו תהיה משימה קלה הרבה יותר לאתר את הגנים ההומולוגיים בצמחים אחרים".

רייך. "אין מתנות חינם בטבע. תמיד יש קאץ'" צילום: מכון ויצמן

השלב הבא: שינוי של צמח בוגר בעזרת זיהום ויראלי

לרגולציה הנוחה בינתיים בנושא עריכה גנטית ברחבי העולם יש השלכה חשובה על השחקנים הבולטים במגרש המחקר והפיתוח בתחום. בעידן הקריספר יש סיכוי טוב לכך שפריצות דרך גדולות לא יגיעו דווקא מחברות ענק כמו דופונט־פיוניר. כך למשל, בנסון היל ביוסיסטמס (Benson Hill Biosystems) מסנט לואיס פיתחה פלטפורמה בענן ששמה CropOS, שמקשרת בין חברות זרעים קטנות לבין חוקרים אקדמיים שאינם משופעים במשאבים. המשתמשים יכולים למצוא בענן את הגנים שעליהם הם צריכים להתביית במהירות רבה יותר, ומכיוון שהמערכת משמשת קהילה שלמה, היא צוברת ידע חדש כל הזמן על בסיס המחקרים והפיתוח שעורכים בה המשתמשים.

"הטבע נדיב מאוד במגוון הגנטי שהוא מציע לנו", אומר לנו מאט קריספ, מנכ"ל בנסון היל. "אבל המגוון הגנטי שמשמש היום כדי להאכיל את העולם הוא זעיר לעומת הפוטנציאל שיש בטבע. כשאנחנו בונים קהילה ומספקים לה כלים שיש רק לחברות ענק, שיתופי הפעולה שנוצרים מאפשרים לנו יחד להוציא את פוטנציאל המגוון הגנטי מהכוח אל הפועל". השילוב של קריספר ומאגרי דאטה כמו אלה שהפלטפורמה של בנסון מספקת, הוא סבור, יביא לכך ששחקנים קטנים יחסית ישחקו תפקיד חשוב בעתיד העריכה הגנטית — שלא כמו בהנדסה הגנטית הקלאסית, שנשלטה על ידי חברות ענק עתירות משאבים כמו מונסנטו.

ומה צופן העתיד בתחום? פרופ' וויטאס רוצה לראות את זמני המחקר מתקצרים עוד יותר. "אני רוצה להגיע למצב שבו אנחנו לא צריכים להתחיל מאפס, כלומר מתרבית רקמה של צמח בצלחת פטרי במעבדה", הוא מסביר. "באופן הזה אנחנו נאלצים לחכות כמה חודשים עד שהצמח יגדל כדי לבדוק אותו. חבל על הזמן. אנחנו מנסים להגיע למצב שבו אנחנו מזהמים את הצמח עם וירוס שעורך לו את הגנום, ואז הצמח מוציא פרחים עם הגנום החדש".

איך עובדת עריכה גנטית באמצעות וירוס?

"אנחנו מתכנתים אנזים המסוגל לחדור לחומר התורשתי בגרעין התא (נוקלאז) ואז משבטים אותו על נגיף שמשמש נשא. מדביקים את הצמח בנגיף, וכשהנגיף מתפשט הוא גורם לאנזים לפעול. באופן הזה מוטציות גנטיות מתרחשות בזמן שהנגיף מתפשט בצמח. מדי פעם, תאים שעברו מוטציות מוציאים פרחים וזרעים, ואז פשוט ניתן להשתמש בזרע שעבר מוטציה. זאת דרך מהירה הרבה יותר מעריכה גנטית. המעבדה שלי, ומעבדות נוספות, כבר ביצעו בהצלחה ניסויים בשינויים גנטיים באמצעות הדבקה בווירוס".

אחת המעבדות האלה היא של חברה ישראלית ששמה דנציגר אינוביישנס, חלוצת עריכה גנטית שרשמה פטנט על הטכנולוגיה שלה. "בדנציגר אנחנו מבצעים עריכה גנטית באמצעות וירוס שנושא את 'כלי העריכה' לפי פטנט שפיתחו ד"ר עמיר צוקר ופרופסור אלכסנדר וינשטיין מהפקולטה לחקלאות של האוניברסיטה העברית ברחובות", אומרת ד"ר חנה וולפין, משנה למנכ"ל וראש מחקר ופיתוח בחברה. "כשהחברה הוקמה ב־2008, העריכה הגנטית בוצעה בטכניקות יקרות, ומחיר החומרים הדרושים לעריכה הגיע למאות אלפי דולרים עבור גן אחד בגידול חקלאי אחד. ההסבה לקריספר לפני ארבע שנים חתכה ארבעה אפסים מהמחיר של החומרים".

חלק מהצמחים שנערכים במעבדות דנציגר, מוסיפה וולפין, כבר עוברים מבחנים אחרונים לפני שיווק. "פיתחנו צמחי פטוניה בעלי עמידות שמאפשרת להם להישמר באיכות טובה גם אם תנאי הטיפול בהם, כמו תאורה, דישון והשקיה, אינם מיטביים — כפי שקורה פעמים רבות בחנויות. גם הפכנו לזרוע הפיתוח של חברות זרעים שפונות אלינו בבקשה להשתמש בפטנט ובניסיון שלנו כדי לערוך עבורן צמח כזה או אחר".