ارزیابی کاربردهای CRISPR در زیست‌فناوری جانوران دریایی برای بهبود پایداری صنعت غذا

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

گروه مهندسی دریایی، مؤسسه علوم و فناوریAMET، چنگالپِت، ایالت تامیل نادو، ۶۰۳۳۰۵، هند.

چکیده

هدف: آبزی‌پروری سریع‌ترین صنعت تولید غذا در جهان به شمار می‌رود و راهکارهایی برای مقابله با ناامنی غذایی ناشی از تغییرات اقلیمی، رشد جمعیت و محدودیت منابع ارائه می‌دهد. با این حال، این بخش با چالش‌های متعددی از جمله شیوع بیماری‌ها، نرخ رشد پایین، مشکلات تولیدمثلی و خطرات زیست‌محیطی ناشی از فرار ماهیان پرورشی به طبیعت مواجه است. این مطالعه با هدف بررسی استفاده از فناوری ویرایش ژن CRISPR-Cas9 به‌عنوان راهکاری نوین در زیست‌فناوری جانوران دریایی برای رفع این مشکلات انجام شد. هدف اصلی پژوهش، بررسی نقش فناوری CRISPR در بهبود صفات ژنتیکی ماهیان پرورشی است. در این راستا، تأثیر این فناوری بر افزایش سرعت رشد، مقاومت به بیماری‌ها، تحمل تنش و کنترل تولیدمثل در گونه‌هایی مانند سالمون آتلانتیک، تیلاپیا و گربه‌ماهی بررسی شده است. همچنین، نگرانی‌های اخلاقی، پیامدهای زیست‌محیطی و مسائل تجاری مرتبط با استفاده از ویرایش ژن در آبزی‌پروری مورد بحث قرار گرفته‌اند.
مواد و روش‌ها: این پژوهش مبتنی بر یک مرور جامع از مطالعات علمی پیشین است که عمدتاً بر آزمایش‌های ویرایش ژن، تغییرات صفات فنوتیپی ماهیان، قوانین و مقررات مرتبط و کاربردهای CRISPR در صنعت آبزی‌پروری تمرکز دارد. در این بررسی، استفاده موفق از CRISPR-Cas9 برای تولید ماهیان نابارور (به‌منظور جلوگیری از انتقال ژن به جمعیت‌های وحشی)، کاهش خطر عفونت‌های ویروسی، افزایش کارایی مصرف خوراک و بهبود ارزش تغذیه‌ای ماهیان مورد توجه قرار گرفته است.
نتایج: نتایج نشان داد که فناوری CRISPR-Cas9 می‌تواند به‌طور قابل توجهی بهره‌وری آبزی‌پروری را افزایش دهد؛ به‌طوری‌که ماهیانی با رشد سریع‌تر، کیفیت عضلانی بهتر و مقاومت بالاتر به بیماری‌ها تولید می‌شوند. همچنین، این فناوری می‌تواند مصرف مواد شیمیایی و آنتی‌بیوتیک‌ها را کاهش دهد. با این حال، نگرانی‌هایی همچون خطر بروز تغییرات ژنتیکی ناخواسته، احتمال انتقال ژن‌های ویرایش‌شده به جمعیت‌های وحشی، کاهش تنوع زیستی و دسترسی محدود کشاورزان کوچک به این فناوری همچنان مطرح است.
نتیجه‌گیری: فناوری CRISPR-Cas9 ظرفیت بالایی برای ارتقای پایداری زیست‌محیطی صنعت آبزی‌پروری دارد و ابزارهای نوآورانه‌ای برای مقابله با چالش‌های اساسی این بخش فراهم می‌کند. این فناوری می‌تواند در تأمین تقاضای رو به رشد جهانی برای غذاهای دریایی سالم و مغذی نقش مهمی ایفا کند. با این حال، استفاده ایمن و مسئولانه از CRISPR مستلزم تدوین قوانین سخت‌گیرانه‌تر، افزایش آگاهی عمومی، دسترسی عادلانه به فناوری و پایش بلندمدت اثرات زیست‌محیطی آن است.

کلیدواژه‌ها

عنوان مقاله [English]

Evaluating CRISPR applications in marine animal biotechnology for improved food industry sustainability

نویسندگان [English]

  • S. Muraleedaran
  • M. A. Bruno
Department of Marine Engineering, AMET Institute of Science and Technology, Chengalpet, Tamil Nadu - 603 305, India.
چکیده [English]

Objective
Aquaculture is the world’s fastest-growing food-producing industry, its offer’s solutions to food insecurity driven by climate change, population growth, and limited resources. However, this sector faces many challenges, including outbreaks of disease, poor growth rates, reproductive issues, and environmental risks caused by fish escaped from the farm. This study aims to solve the above problem by using CRISPR-Cas9 gene editing technology as a solution in marine animal biotechnology. The main goal of this study is to find how the CRISPR technology works to improve the genetic traits of farmed fish. It looks at how this technology can help fish like Atlantic salmon, tilapia, and catfish grow faster, resist diseases, handle stress better and control reproduction. The study also explores the ethical concerns, environmental effects, and trade issues related to using gene editing in fish farming.
Materials and methods
This study is based on a detailed review of earlier scientific research, mainly looking at gene-editing experiments, changes in fish traits, rules and regulations, and how CRISPR is used in fish farming. It focuses on the successful use of CRISPR-Cas9 to make sterile fish (to stop them from passing genes into the wild), lower the risk of viral infections, help fish use feed more efficiently, and improve their nutritional value.
Results
The results show that CRISPR-Cas9 can greatly boost fish farming by creating fish that grow faster, have better muscle quality, and are more resistant to diseases. It also helps reduce the use of chemicals and antibiotics. However, there are still some concerns, such as the risk of unwanted genetic changes, the chance of edited genes spreading to wild fish, the possible loss of biodiversity, and the fact that small farmers may not have easy access to this technology.
Conclusions
The CRISPR-Cas9 has strong capability to improve eco-friendly in the aquaculture industry. It provides innovative tools to defend the key challenges and can help meet the growing global demand for safe and nutritious seafood. However, to use the CRISPR technology in a safe way, we need stricter rules, better awareness, equal access and long-term tracking of environmental impacts.

کلیدواژه‌ها [English]

  • aquaculture
  • CRISPR- Cas9
  • food security
  • gene-editing
  • marine biotechnology

مراجع

Al-Khasawneh, M. A., Faheem, M., Alarood, A. A., Habibullah, S., & Alzahrani, A. (2024). A secure blockchain framework for healthcare records management systems. Healthcare Technology Letters, 11(6), 461–470. https://doi.org/10.1049/htl2.12092
Allioui, H., & Mourdi, Y. (2023). Exploring the full potentials of IoT for better financial growth and stability: A comprehensive survey. Sensors, 23(19), Article 8015. https://doi.org/10.3390/s23198015
Assegid, W., & Ketema, G. (2023). Assessing the effects of climate change on aquatic ecosystems. Aquatic Ecosystems and Environmental Frontiers, 1(1), 6–10. https://doi.org/10.70102/AEEF/V1I1/2
Barredo-Damas, S., Alcaina-Miranda, M. I., Bes-Piá, A., Iborra-Clar, M. I., Iborra-Clar, A., & Mendoza-Roca, J. A. (2010). Ceramic membrane behavior in textile wastewater ultrafiltration. Desalination, 250(2), 623–628. https://doi.org/10.1016/j.desal.2009.09.037
Ferdous, M. A., Islam, S. I., Habib, N., Almehmadi, M., Allahyani, M., Alsaiari, A. A., & Shafie, A. (2022). CRISPR-Cas genome editing technique for fish disease management: Current study and future perspective. Microorganisms, 10(10), Article 2012. https://doi.org/10.3390/microorganisms10102012
Hemasa, A. L., Naumovski, N., Maher, W. A., & Ghanem, A. (2017). Application of carbon nanotubes in chiral and achiral separations of pharmaceuticals, biologics and chemicals. Nanomaterials, 7(7), Article 186. https://doi.org/10.3390/nano7070186
Jeong, S. H., Lee, H. J., & Lee, S. J. (2023). Recent advances in CRISPR-Cas technologies for synthetic biology. Journal of Microbiology, 61(1), 13–36. https://doi.org/10.1007/s12275-022-00005-5
Jung, J., Kim, H., Cho, S. J., Han, S., & Suh, K. (2019). Efficient Android malware detection using API rank and machine learning. Journal of Internet Services and Information Security, 9(1), 48–59. https://doi.org/10.22667/JISIS.2019.02.28.048
Kaul, M., & Prasad, T. (2024). Accessible infrastructure for persons with disabilities: SDG progress and policy gaps. International Journal of SDG’s Prospects and Breakthroughs, 2(1), 1–3. https://sdgjournal.com/index.php/sdg/article/view/SDG240101
Kaur, K., & Chandra, G. (2024). Demographic data gaps and the challenges of population modeling in low-resource settings. Progression Journal of Human Demography and Anthropology, 2(1), 13–16. https://hdajournal.com/index.php/pjhda/article/view/PJHDA24104/82
Kazemipour, E., Sasan, H., & Mohammadabadi, M. (2025). The effect of the intrinsic resistance of Shigella flexneri 2a to spectinomycin on the efficiency of the CRISPR/Cas9 system. Agricultural Biotechnology Journal, 17(3), 177–200. https://doi.org/10.22103/jab.2025.25382.1717
Khan, M., & Taha, A. (2023). Simulating complex structures with structural engineering software. Association Journal of Interdisciplinary Technics in Engineering Mechanics, 1(1), 26–37. https://ajitem.org/index.php/journal/article/view/EM01003
Myoa, Z., Pyo, H., & Mon, M. (2023). Leveraging real-world evidence in pharmacovigilance reporting. Clinical Journal for Medicine, Health and Pharmacy, 1(1), 48–63. https://cjmhp.com/index.php/journal/article/view/1.1.04
Palash, P. S., & Dhurvey, P. (2024). Influence and prediction of sintered aggregate size distribution on the performance of lightweight alkali-activated concrete. Archives for Technical Sciences, 2(31), 49–56. https://doi.org/10.70102/afts.2024.1631.049
Qin, G., Qin, Z., Lu, C., Ye, Z., Elaswad, A., Bangs, M., Li, H., Zhang, Y., Huang, Y., Shi, H., Gosh, K., Abass, N. Y., Vo, K., Odin, R., Bugg, W. S., Backenstose, N. J. C., Drescher, D., Taylor, Z., Braden, T., Su, B., Dunham, R. A. (2022). Gene editing of the catfish gonadotropin-releasing hormone gene and hormone therapy to control the reproduction in channel catfish, Ictalurus punctatus. Biology, 11(5), Article 649. https://doi.org/10.3390/biology11050649
Shi, S., Caluyo, F., Hernandez, R., Sarmiento, J., & Rosales, C. A. (2024). Automatic classification and identification of plant disease identification by using a convolutional neural network. Natural and Engineering Sciences, 9(2), 184–197. https://doi.org/10.28978/nesciences.1569560
Singhal, P., Yadav, R. K., & Dwivedi, U. (2024). Unveiling patterns and abnormalities of human gait: A comprehensive study. Indian Journal of Information Sources and Services, 14(1), 51–70. https://doi.org/10.51983/ijiss-2024.14.1.3754
Thi, Q. N. T., & Dang, T. K. (2010). Towards side-effects-free database penetration testing. Journal of Wireless Mobile Networks, Ubiquitous Computing and Dependable Applications, 1(1), 72–85. https://doi.org/10.22667/JOWUA.2010.06.31.072
Valladares, S., & Planas, M. (2021). Nutrient incorporation in first feeding seahorses evidenced by stable carbon isotopes. Animals, 11(2), Article 470. https://doi.org/10.3390/ani11020470
Verdegem, M., Buschmann, A. H., Latt, U. W., Dalsgaard, A. J. T., & Lovatelli, A. (2023). The contribution of aquaculture systems to global aquaculture production. Journal of the World Aquaculture Society, 54(2), 206–250. https://doi.org/10.1111/jwas.12963
Verkuijl, S. A. N., Del Corsano, G., Capriotti, P., Yen, P. S., Inghilterra, M. G., Selvaraj, P., Hoermann, A., Martinez-Sanchez, A., Ukegbu, C. V., Kebede, T. M., Vlachou, D., Christophides, G. K., & Windbichler, N. (2025). A suppression-modification gene drive for malaria control targeting the ultra-conserved RNA gene mir-184. Nature Communications, 16(1), Article 3923. https://doi.org/10.1038/s41467-025-58954-5
Wang, P., Van De Vrande, V., & Jansen, J. J. P. (2017). Balancing exploration and exploitation in inventions: Quality of inventions and team composition. Research Policy, 46(10), 1836–1850. https://doi.org/10.1016/j.respol.2017.09.002
Zhu, M., Sumana, S. L., Abdullateef, M. M., Falayi, O. C., Shui, Y., Zhang, C., Zhu, & Su, S. (2024). CRISPR/Cas9 technology for enhancing desirable traits of fish species in aquaculture. International Journal of Molecular Sciences, 25(17), Article 9299. https://doi.org/10.3390/ijms25179299                     
مجله بیوتکنولوژی کشاورزی
دوره 18، شماره 2
خرداد 1405
صفحه 365-376

فایل ها

هم رسانی

ارجاع به این مقاله

آمار