“Il-metodu tal-editjar tal-ġenoma m’għandux ikun kuntrarju għall-metodi ta’ għażla tradizzjonali. "Din hija pjuttost għodda ġdida," jenfasizza l-kap tal-laboratorju tar-reżistenza għall-istress tal-pjanti Istitut tar-Riċerka Russu kollu tal-Bijoteknoloġija Agrikola (VNIISB) Vasily Taranov. – Darba, kirurgi wettqu operazzjonijiet b'sikkina, imbagħad dehru scalpels, imbagħad lejżers. Għażliet kompletament differenti saru disponibbli għall-kirurġija. Allura l-inġinerija ġenetika toffri għodda li biha tista’ tieħu u ttejjeb xi ħaġa, iżda ma tikkanċellax jew tissostitwixxix dak kollu li kien użat qabel.”
L-Istitut tar-Riċerka Russu kollu tal-Bijoteknoloġija Agrikola (VNIISB) jopera laboratorju għar-reżistenza għall-istress tal-pjanti, li x-xogħol tiegħu jitwettaq f'żewġ direzzjonijiet ewlenin: it-tfittxija għal ġeni li jiddeterminaw ir-reżistenza tal-pjanti għall-istress abijotiku u bijotiku, u l-editjar tal-ġenoma ta’ pjanti kkultivati sabiex tiżdied ir-reżistenza tagħhom għall-istress. Il-qasam tar-riċerka tax-xjenzati jinkludi patata u ħaxix tal-art miftuħ.
Nitkellmu mal-kap tal-laboratorju Vasily Taranov u r-riċerkatur anzjan Marina Lebedeva dwar x'inhuma l-karatteristiċi u l-vantaġġi tal-aħħar teknoloġiji, liema riżultati jistgħu jiksbu u liema problemi ta 'produtturi agrikoli Russi huma użati minn xjenzati tal-laboratorju biex isolvu.
– Illum qed titkellem ħafna dwar il-ħtieġa li jitħaffef il-proċess tal-għażla. Huwa maħsub li l-metodu tal-editjar tal-ġenoma jippermetti li dan isir. Dan huwa minnu?
V.T.: Ikun aktar korrett li wieħed jgħid li l-metodi bijoteknoloġiċi jgħinu mhux tant biex titħaffef l-għażla daqskemm biex jespandu l-kapaċitajiet tax-xjenzati. Il-proċess ta 'ħidma fuq varjetà għadu pjuttost twil, peress li qed nitkellmu dwar pjanti li għandhom ċertu ċiklu tal-ħajja.
Iżda jsir possibbli għall-ispeċjalisti li jiksbu riżultati li jkunu estremament diffiċli (jekk mhux impossibbli) li jinkisbu bl-użu ta 'metodi ta' tnissil tradizzjonali.
Bl-għajnuna tal-editjar ġenomika, nistgħu nintroduċu apposta mutazzjoni li taffettwa direttament karatteristika speċifika ta 'varjetà, filwaqt li nżommu l-bqija tal-kumpless ta' karatteristiċi ekonomikament siewja mhux mibdula.
M.L.: Immaġina li rridu nintroduċu ġene ta 'reżistenza minn patata selvaġġa fil-varjetà kkultivata tagħna billi tuża metodi ta' tnissil tradizzjonali. Biex tagħmel dan, min ikabbar iwettaq serje ta 'slaleb ta' "savage" b'ċerti linji kulturali. Il-problema hija li flimkien mal-ġene tar-reżistenza, il-ġeni "selvaġġi" l-oħra kollha huma trasferiti għall-varjetà, li ħafna drabi hija estremament mhux mixtieqa. L-inġinerija ġenetika tippermettilek tieħu/tbiddel ġene wieħed biss mixtieq.
– Hemm perspettiva li minkejja l-fatt li l-metodu tal-editjar tal-ġenoma ilu magħruf għal madwar 10 snin, għadu ma pproduċiex riżultati kummerċjali notevoli.
V.T.: Dan mhux għal kollox minnu. Il-kumpaniji ewlenin fid-dinja tat-trobbija jużaw l-editjar tal-ġenoma u ma jaħbuhx. Imma ma nafux eżattament x'jagħmlu u x'riżultati jiksbu.
Il-kisbiet ma jiġux reklamati minħabba li huwa aktar għali li jitqiegħed fis-suq pjanta li tkun ġiet ipproċessata bl-użu ta 'metodi ta' inġinerija ġenetika minn waħda li nkisbet tradizzjonalment. U xi drabi dan huwa sempliċement impossibbli li jsir.
Fl-istess ħin, huwa diffiċli ħafna li jiġi ppruvat li l-editjar tal-ġenoma ntuża biex tinħoloq varjetà partikolari bl-użu ta 'metodi eżistenti.
Matul it-test, l-ispeċjalisti se jfittxu sekwenza markatur fil-ġenoma tal-organiżmu; jekk tkun preżenti, il-pjanta tkun rikonoxxuta bħala ġenetikament modifikata. Iżda bl-editjar ġenomic, xejn ma jiddaħħal fil-ġenoma, għalhekk ma jista 'jinstab xejn.
Bidliet spiss jaffettwaw mhux ġene wieħed biss, iżda post speċifiku fil-ġene, litteralment nukleotide wieħed, ittra waħda. U l-biljuni ta’ ittri li fadal jibqgħu kif kienu. Biex tiddetermina li pjanta tkun ġiet editjata, trid fil-fatt taqra l-ġenoma kollu tagħha, b'kopertura għaxar darbiet ogħla mill-istandard biex telimina l-iżball. Ħadd mhu se jagħmel analiżi daqshekk voluminuża u għalja ħafna, u min ikabbar jista 'dejjem jgħid li kiseb l-impjant billi juża mutaġenesi jew għażla tradizzjonali.
– M.L.: L-editjar tal-ġenoma b'mod ġenerali, u speċjalment l-esperjenza tal-użu ta 'dawn it-teknoloġiji fuq il-pjanti, hija storja pjuttost reċenti.
Mhux l-inqas għax biex tbiddel karatteristika trid tkun taf x'eżatt u kif teditjaha. Il-karatteristiċi tal-pjanti huma ddeterminati minn ġeni, ħafna drabi sett ta 'ġeni, li minnhom iridu jintgħażlu miri xierqa għall-editjar. Iżda l-eluċidazzjoni tal-funzjonijiet u r-regolamentazzjoni ta 'ġeni speċifiċi li jikkontribwixxu għal karatteristiċi ta' interess teħtieġ studji kumplessi u ħafna drabi twal. Meta mqabbla mal-annimali u l-bnedmin, nistgħu ngħidu li ma nafux ħafna mill-mekkaniżmi molekulari tal-karatteristiċi tal-pjanti (per eżempju, reżistenza, produttività, eċċ.) tajjeb ħafna. Fl-istess ħin, il-ġenomi tal-pjanti huma akbar u aktar kumplessi, li ma jissimplifikaw il-kompitu xejn. Madankollu, ħafna huwa diġà magħruf permezz ta 'riċerka bażika fil-bijoloġija tal-pjanti, u aktar ma nifhmu dan, aktar jiżdiedu l-possibbiltajiet tagħna għall-modifika.
Barra minn hekk, qed nitkellmu dwar metodu li jagħmilha possibbli li jiġu korretti ċerti karatteristiċi, iżda mhux li jiġu introdotti varjetajiet ġodda fis-suq, xogħol li, minkejja xi aċċelerazzjoni, għadu jieħu s-snin.
– Il-bijoteknoloġisti jagħmlu editjar tal-ġeni? Kif jiddeterminaw id-direzzjoni attwali tax-xogħol (l-iskop għall-editjar)?
V.T.: Il-bijoteknologu għandu jaħdem flimkien ma' min ikabbar b'suċċess tal-wiċċ magħżul u, idealment, jinvolvi produtturi speċjalizzati oħra. Min ikabbar, flimkien mal-bdiewa, jistabbilixxi l-kompitu, min ikabbar jgħin biex tagħżel ġenotipi xierqa. Aħna, min-naħa tagħna, nikkonsultaw mal-bijokimisti u l-ġenetiki, naħsbu dak li nistgħu noffru fuq din il-bażi (il-karatteristiċi meħtieġa mhux dejjem jiġu studjati biżżejjed mil-lat bijoloġiku). Inħarsu lejn dak li nistgħu fil-fatt nagħmlu, inwettqu l-istadju tax-xogħol tagħna, nirritornaw il-linja li tirriżulta lil min ikabbar, u min ikabbar iġib ir-riżultat lill-varjetà.
- L-editjar tal-ġenoma huwa teknoloġija għalja?
V.T.: L-ispiża biex tinkiseb pjanta tiddependi fuq l-uċuħ tar-raba 'u jekk l-impjant li jirriżulta huwiex editjat jew transġeniku.
Jekk nitkellmu dwar tagħmir, allura għal kumpanija li diġà hija involuta fil-kisba ta 'materjal ħieles mill-virus u mikrokloning, ix-xiri ta' tagħmir u reaġenti għall-editjar tal-ġenoma se jiswa ammont relattivament żgħir. L-ostaklu biex jinbeda xogħol bħal dan jista 'ma jkunx l-ammont kbir ta' investiment, iżda n-nuqqas ta 'persunal kwalifikat. Hemm ftit nies li jistgħu jieħdu u jwettqu xogħol speċjalizzat bħal dan.
U niġu lura għall-ispejjeż: il-progress teknoloġiku f'dan il-qasam huwa mgħaġġel ħafna. Il-metodi ta 'editjar tal-ġenoma, ngħidu aħna, fl-2012, meta ġie skopert CRISPR/Cas9 (teknoloġija għall-editjar tal-ġenomi ta' organiżmi ogħla, ibbażata fuq is-sistema immunitarja tal-batterji), u dak li għandna issa huma differenti ħafna. L-effiċjenza operattiva tiżdied sena b'sena, u l-ispejjeż jonqsu.
M.L.: Dan jista 'jitqabbel mal-proġett ta' sekwenzar tal-ġenoma uman. L-ewwel ġenoma uman ġie sekwenzat minn konsorzju internazzjonali għal 10 snin għal 2.7 biljun dollaru sempliċement minħabba li teknoloġiji bħal dawn kienu disponibbli fis-snin 90. Bħalissa, is-sekwenzjar ta 'ġenoma uman sħiħ jiswa inqas minn $1000 u jieħu ftit jiem.
– Ejja nkomplu nitkellmu dwar il-laboratorju tiegħek, huwa ffukat fuq ix-xjenza fundamentali jew ir-riċerka applikata?
V.T.: Nippruvaw nagħmlu t-tnejn. Inizjalment, ingħatat prijorità lill-affarijiet fundamentali, iżda issa qed nippruvaw napplikaw l-iżviluppi tagħna għall-prattika.
Fil-mument, pereżempju, qed nistudjaw il-mekkaniżmi tar-reżistenza tal-patata għall-virus Y. Dan huwa ħafna xogħol fundamentali, iżda jekk jirnexxi, ir-riżultat ikun interessanti ħafna għall-għażla ta 'varjetajiet reżistenti.
M.L.: Ix-xjenza fundamentali u applikata huma interkonnessi mill-qrib; waħda ma tistax teżisti mingħajr l-oħra. Jekk ma nafux kif il-virus jinteraġixxi mal-pjanta, b'liema proteini speċifiċi, ma nkunux nistgħu nbiddluhom biex nagħmlu l-pjanta reżistenti.
Ilna nwettqu riċerka fuq il-virus Y mill-2018 u issa qed noqorbu lejn il-fatt li fil-ftit snin li ġejjin se niksbu formula għar-reżistenza, u fil-futur ir-riżultat prattiku meħtieġ: il-pjanta tal-patata mhux se tisintetizza proteini virali, hija se jkunu reżistenti għall-virus.
– Tikkooperaw ma' kumpaniji Russi tat-tnissil/dawk li jrabbu?
V.T.: Fuq il-patata, naħdmu ma 'min irabbi Maria Polyakova żagħżugħa, nikkomunikaw b'mod attiv ma' esperti mill-Unjoni tal-Patata, u nżommu kuntatti maċ-Ċentru Federali tar-Riċerka tal-Patata msemmi wara. A.G. Lorja. Fir-rigward tal-kaboċċi, aħna jinteraġixxu ma 'dawk li jrabbu u dawk li jkabbru ż-żerriegħa tal-Università Agrarja tal-Istat Russa-Akkademja Agrikola ta' Moska msemmija wara. K.A. Timiryazev minn Grigory u Socrates Monachos. U f'dak li nagħmlu f'dan il-qasam, aħna kompletament iggwidati minnhom.
– U għal darb'oħra dwar viruses. Marina Valerievna, il-firxa ta 'interessi xjentifiċi tiegħek tinkludi mhux biss il-virus Y. Fl-2023, irċevejt għotja mill-Fondazzjoni Russa tax-Xjenza biex twettaq riċerka dwar il-proġett "Studju ta' viromes ta' patata kkultivata (Solanum tuberosum L.) bl-użu ta' metodi ta' sekwenzar b'rendiment għoli." Għaliex dan is-suġġett huwa interessanti?
M.L.: Il-patata, sa punt akbar minn ħafna pjanti oħra, tbati minn mard virali, peress li hija propagata b'mod veġetattiv. Il-virus jakkumulaw fit-tuberi u jiġu mgħoddija lill-ġenerazzjonijiet li jmiss, u għalhekk it-tagħbija virali qed tikber kontinwament. Meta jgħidu li l-patata qed tiddeġenera, dan huwa eżattament li qed nitkellmu.
Il-viruses mhumiex sistemi inerti; jinteraġixxu b'mod attiv kemm mal-pjanta ospitanti kif ukoll ma' xulxin. Hemm każijiet fejn pjanta li hija diġà marida b'virus speċifiku wieħed ma tistax tiġi infettata b'ieħor. U hemm viruses li ma jistgħux jinfettaw pjanta waħedha; jaġixxu biss f'kooperazzjoni ma 'viruses oħra. Dan l-aħħar, ġie ppubblikat xogħol li jiddeskrivi forom ta’ viruses li jgħinu lill-pjanti jgħix min-nixfa. Tali tranżizzjoni mhux mistennija mill-parassitiżmu għal mutualiżmu.
M'hemm l-ebda kimiċi effettivi biex jiġġieldu l-mard virali fuq il-patata. Biex ittejjeb is-saħħa tagħha, ġew żviluppati metodi pjuttost kumplessi u, l-aktar importanti, għaljin: permezz ta 'kultura in vitro, il-kisba ta' mikrotuberi. Iżda r-riżultat idum biss għal ftit ġenerazzjonijiet. Biex issib soluzzjonijiet oħra, għandek bżonn tistudja l-karatteristiċi tal-viruses f'aktar dettall, għalhekk l-istudju huwa rilevanti ħafna, ħafna.
– GOST 33996-2016 “Patata taż-żerriegħa. Kundizzjonijiet tekniċi u metodi biex tiġi ddeterminata l-kwalità" huma elenkati ħames viruses (PVK - virus tal-patata X; SBK - virus tal-patata S; MVK - virus tal-patata M; virus YBK - Y tal-patata; VSLK - virus tal-leaf curl patata) u virod wieħed (PSTV – potato spindle tuber viroid). Se tiffoka fuqhom?
M.L.: Il-proġett tiegħi għandu l-għan li juża metodi high-throughput biex jistudja dawk il-viromi (kollezzjonijiet ta 'viruses) li huma preżenti fuq il-patata fir-Russja. Dan huwa interessanti kemm mil-lat ta 'liema kumplessi ta' viruses differenti jinstabu fuq pjanta waħda, kif ukoll mil-lat tal-prevalenza ta 'dawn il-viruses.
B'kollox, aktar minn 50 virus misjuba fuq il-patata huma magħrufa fid-dinja. Dawk elenkati fil-GOST huma fost l-aktar perikolużi, u barra minn hekk, għandhom sinjali esterni ċari. Għalhekk, in-nekrożi tal-mużajk hija manifestazzjoni komuni tal-infezzjoni tal-virus Y, u l-preżenza tal-virus tal-kurl tal-weraq tista 'tiġi ddeterminata mid-deformazzjoni karatteristika tax-xfafar tal-weraq.
Iżda hemm ħafna viruses li ma jimmanifestawx ruħhom fenotipikament, għalkemm jistgħu wkoll ikollhom effett fuq il-wiċċ tar-raba '. Rari jiġu skoperti, iżda biss għax ma jitfittxux.
Bħala eżempju, nista 'nsemmi x-xogħol ta' kollegi mill-Istitut tar-Riċerka tal-Ħarsien tal-Pjanti tar-Russja kollha (VIZR). Fl-2019, ippubblikaw artiklu dwar l-iskoperta tal-virus tal-patata P fir-Russja. Qabel kien maħsub li kien imqassam esklussivament fl-Amerika t'Isfel.
Il-mistoqsija hija x'se niskopru jekk ma nħarsux "taħt id-dawl tat-triq" fejn ikun id-dawl, iżda fejn għadna ma ħaresux.
– Fejn se twettaq ir-riċerka tiegħek?
M.L.: Skont it-termini tal-għotja, il-proġett se jieħu sentejn. Is-sena l-oħra kkollaborajna ma 'razzett tal-patata fir-reġjun ta' Tula, ġabar materjal, ħdimna ma 'varjetajiet u riproduzzjonijiet differenti. Din is-sena se mmorru f'reġjuni oħra u naraw x'viruses jinstabu hemmhekk.
Ir-riżultati tal-istudju se jinġabru fil-qosor fl-2025, u żgur li se ngħidu dwarhom lill-produtturi tal-patata Russi.