Vědci z malajského Centra pokročilých biotechnologií a šlechtění (angl. Advanced Biotechnology and Breeding Centre, ABBC) v roce 2023 publikovali článek o pravděpodobně prvním úspěšném pokusu o editaci genomu olejné palmy. K editaci použili multiplexní systém CRISPR/Cas9 a zaměřili se na geny EgFAD2 a EgPAT, které ovlivňují složení mastných kyselin v oleji.

Palmový olej obsahuje přibližně 50 % nasycených mastných kyselin, z toho 44 % kyseliny palmitové, 5 % kyseliny stearové a stopové množství kyseliny myristové. Dále obsahuje přibližně 40 % mononenasycené kyseliny olejové a 10 % polynenasycených kyselin, především kyseliny linolové a linolenové. Cílem editace bylo zvýšit podíl kyseliny olejové a snížit obsah kyseliny linolové a dalších polynenasycených mastných kyselin, tedy vytvořit kvalitnější odrůdu vhodnější pro výživu i průmyslové využití.

Vyšší obsah kyseliny olejové v palmovém oleji je žádoucí jak pro průmyslové aplikace, tak z hlediska lidské výživy. Bylo prokázáno, že vysoký obsah mononenasycených mastných kyselin může snižovat hladinu lipoproteinů s nízkou hustotou (LDL), aniž by docházelo ke snížení hladiny lipoproteinů s vysokou hustotou (HDL). Tím lze přispět k prevenci civilizačních onemocnění, například kardiovaskulárních chorob, včetně infarktu myokardu a cévní mozkové příhody. Vyšší obsah kyseliny olejové by navíc mohl zlepšit fyzikální vlastnosti oleje, jeho trvanlivost i nutriční hodnotu.

Konvenční šlechtitelské postupy jsou však časově náročné a pracné. K získání olejných palem s požadovanými vlastnostmi může být zapotřebí nejméně 20 let.

Multiplexní editace genomu představuje metodu umožňující současnou modifikaci více lokusů v jednom genu nebo více genů v genomu s vysokou přesností. Pro dosažení změny složení palmového oleje prostřednictvím editace genů bylo nutné vyřadit geny kódující desaturázu mastných kyselin 2 (EgFAD2) a thioesterázu (EgPAT), které se podílejí na biosyntetických drahách metabolismu mastných kyselin. Vyřazení těchto genů vede ke zvýšené akumulaci kyseliny olejové. Autoři studie nejprve navrhli čtyři cílové sekvence sgRNA, otestovali jejich účinnost in vitro a následně je sestavili do tří CRISPR vektorů: dva byly zaměřeny na jednotlivé geny a jeden multiplexní systém cílil současně na oba geny. Konstrukty byly následně zavedeny do palmových kalusů a protoplastů třemi metodami: transformací zprostředkovanou bakterií Agrobacterium, biolistikou a PEG-zprostředkovanou transfekcí. Byly získány jedno- i dvojité mutanty obou genů s malými i rozsáhlejšími delecemi v cílových oblastech. Detekované mutace v cílových místech EgFAD2 a EgPAT potvrdily, že systém Cas9/sgRNA účinně vyřadil oba cílové geny.

Pro detekci mutací indukovaných CRISPR/Cas9 v transformovaných buňkách palmy olejné bylo pro analýzu náhodně vybráno 18 vzorků protoplastů transfekovaných PEG-zprostředkovanou metodou, 54 vzorků embryogenních kalusů odvozených z transformace zprostředkované bakterií Agrobacterium a 144 vzorků embryogenních kalusů rezistentních na hygromycin. Genomová DNA byla extrahována a podrobena PCR amplifikaci. Cílené PCR amplikony z kontrolních pletiv a pravděpodobně transgenních pletiv palmy olejné byly přímo sekvenovány a analyzovány pomocí nástroje ICE (Inference of CRISPR Edits). Nástroj ICE byl vyvinut společností Synthego a využívá data ze Sangerova sekvenování k identifikaci změn v primární sekvenci DNA, které jsou výsledkem tzv. NHEJ oprav ve vzorcích editovaných pomocí CRISPR. Do softwaru ICE byly nahrány sekvenační soubory spolu s informacemi o použitých sgRNA (až tři sgRNA na gen), které byly následně analyzovány za účelem výpočtu procenta indelů (ICE skóre), skóre knockoutu (KO) a regresního koeficientu r², vyjadřujícího míru shody mezi experimentální a kontrolní populací.

Hlavním výsledkem studie bylo, že se podařilo prokázat mutace v cílových genech, a to včetně malých i větších delecí a také inzercí. Nejvyšší efektivita se ukázala u cílení na EgFAD2, zatímco EgPAT byl editován méně účinně. Z hlediska doručení konstruktu nejvyšší účinnost vykazovala transformace zprostředkovaná bakteriemi Agrobacterium, která byla účinnější než biolistika.

Důležitý je i praktický přínos studie. Autoři ukazují, že CRISPR/Cas9 může být reálnou cestou k vyšlechtění olejné palmy s vyšším obsahem olejové kyseliny, i když zatím jde pouze o důkaz proveditelnosti konceptu. Zároveň upozorňují na omezení, zejména na nízkou transformační účinnost, složitost regenerace rostlin a potřebu dalšího ověřování skutečného složení oleje v pozdější fázi vývoje plodů.

Aktualizace ke dni: 28.5.2026