V mnoha rozvinutých zemích přispívá k nárůstu úmrtnosti osob vedle kardiovaskulárních chorob a nádorových onemocnění také chronické onemocnění ledvin (CKD). CKD vede k selhávání ledvin, léčba pacientů vyžaduje hemodialýzu nebo transplantaci ledvin. Bylo zjištěno, že u 20–40 % pacientů trpících cukrovkou se jako pozdní komplikace vyvíjí právě CKD. Je proto zapotřebí na tento stav odpovídajícím způsobem reagovat. Ke zvýšení kvality života pacientů a snížení léčebných nákladů je nezbytné oddálit nástup příznaků vyžadujících dialýzu. Nedávné výzkumy ukázaly, že jednou z vhodných cest může být dieta založená na potravinách s nízkým obsahem bílkovin.

 

U rýže jsou hlavními zásobními bílkovinami zrna gluteliny a prolaminy. Gluteliny, na rozdíl od prolaminů, jsou stravitelné a přímo ovlivňují výživu, kulinářské vlastnosti i kvalitu pokrmů připravených ze zrn rýže. Diabetici a pacienti s chronickým onemocněním ledvin (CKD) by měli přijímat stravu připravenou z rýže s nízkým obsahem glutelinů, aby se jejich zdravotní stav stabilizoval a nedocházelo ke zhoršování klinických symptomů choroby. Také pacienti s fenylketonurií (PKU) jsou závislí na stravě chudé na bílkoviny jako součásti jejich dietní terapie. S ohledem na vysokou poptávku po nízkoglutelinové rýži, je až dosud nejčastějším řešením chemické odstraňování bílkovin z běžné rýže, např. jejich lyzí. Takto upravená rýže má však jednu zásadní chybu. Tou je její nevalná chuť. Proto je získání nových odrůd rýže s nízkým obsahem glutelinů, vysokým výnosem zrna a výbornou chutí jedním z hlavních cílů šlechtitelských programů rýže.

 

Pro šlechtitele rýže je však tento úkol velmi náročný. Ukázalo se totiž, že obsah glutelinů v zrnech rýže je řízen mnoha geny, které na základě podobnosti sledu aminokyselin v jejich produktech – bílkovinách, náleží do čtyř genových podrodin: GluA, GluB, GluC a GluD. Navíc jsou změny v obsahu různých typů zásobních bílkovin v zrnech rýže vzájemně provázány a podléhají i dalším regulacím. To vše značně komplikuje postup prací a prodlužuje dobu řešení. Přitom snahy o získání nízkoglutelinové rýže jsou staršího data. Například v Japonsku byla již v r. 1993 popsána dominantní mutace genu Lgc1, která vede k nižšímu obsahu glutelinu, současně se v zrnech zvyšuje obsah prolaminu. Mutantní rostliny LGC-1 však vykazovaly špatné agronomické parametry, jako menší počet květenství, méně vytvářených zrn na rostlinu i jejich nižší hmotnost apod. Tyto nežádoucí průvodní vlastnosti tak značně oddalovaly možnosti komerčního i terapeutického využití uvedené mutace.

 

Zcela nové možnosti řešení nabídly techniky cílené mutageneze, z nichž některé jako CRISPR-Cas umožňují současně provádět úpravy většího počtu genů. Vzhledem k významu rýže pro výživu lidstva (je základní potravinou pro více jak 3,5 miliardy obyvatel naší planety!), zemědělství a ekonomiky mnoha zemí, probíhá intenzivní výzkum a cílené úpravy genomu rýže v celé řadě států. Ve vztahu ke snížení obsahu zásobních bílkovin v zrnu rýže významného pokroku dosáhli výzkumníci v Číně. V r. 2022 byla publikována společná práce čtyř čínských a jedné australské organizace zemědělského výzkumu, ve které autoři využili techniku CRISPR-Cas9 k současné editaci devíti glutelinových genů u moderní odrůdy rýže Wuyunjing 7 (WYJ 7) typu japonica. Příslušný konstrukt obsahoval informaci pro tři naváděcí molekuly RNA (sgRNA) cílené na úpravu devíti glutelinových genů se značnou sekvenční podobností. Obsah glutelinu v zrnech takto odvozených linií editované rýže se pohyboval mezi 21,2 až 29,0 mg.g^-1, což bylo průkazně méně než u výchozí odrůdy WYJ 7 (45,3 mg.g^-1). U dvou linií, označených WYJ 7-2 a WYJ 7-9 byl ještě nižší (22,5 a 22,1 mg.g^-1) než u dříve získané linie LGC-1 (29,5 mg.g^-1). Obě uvedené linie byly podrobně charakterizovány molekulárními metodami a ověřena stabilita přenosu znaku do dalších generací. Důležité je, že neobsahují žádnou cizí dědičnou informaci a až na snížený obsah glutelinu obě vykazují agronomické znaky původní odrůdy. Mohou proto být přímo použity jako nízkoglutelinové odrůdy či pro nakřížení uvedeného znaku do dalších typů rýže.

Aktualizace ke dni: 1.3.2024