"D'Method vun der Genom Redaktioun sollt net géint traditionell Selektiounsmethoden sinn. "Dëst ass éischter en neit Tool", betount de Chef vum Laboratoire fir Planzenstressbeständegkeet All-Russesch Fuerschung Institut vun Landwirtschaft Biotechnologie (VNIISB) Vasily Taranov. - Eemol hunn d'Chirurgen Operatiounen mat engem Messer gemaach, duerno koumen se op scalpels, dann Laser. Komplett aner Optiounen goufen zur Operatioun zur Verfügung gestallt. Also Gentechnik bitt en Tool mat deem Dir eppes kënnt huelen an verbesseren, awer et annuléiert oder ersetzt net alles wat virdru benotzt gouf.
Den All-Russian Research Institute of Agricultural Biotechnology (VNIISB) bedreift e Laboratoire fir Planzestressresistenz, d'Aarbecht vun deem an zwou Haaptrichtungen duerchgefouert gëtt: d'Sich no Genen, déi d'Planzresistenz géint abiotesch a biotesch Stress bestëmmen, an d'Editioun vum Genom vu kultivéierte Planzen fir hir Stressresistenz ze erhéijen. D'Fuerschungsberäich vun de Wëssenschaftler enthält Gromperen an oppe Buedemgeméis.
Mir schwätze mam Chef vum Laboratoire Vasily Taranov a Senior Fuerscher Marina Lebedeva iwwer wat d'Features an d'Virdeeler vun den neisten Technologien sinn, wéi eng Resultater si kënne erreechen a wéi eng Problemer vu russesche landwirtschaftleche Produzenten déi se vun Laborwëssenschaftler benotzt gi fir ze léisen.
- Haut gëtt vill iwwer d'Noutwennegkeet geschwat fir de Selektiounsprozess ze beschleunegen. Et gëtt ugeholl datt d'Method vun der Genom Redaktioun dëst erlaabt ze maachen. Dat ass richteg?
V.T.: Et wier méi richteg ze soen datt biotechnologesch Methoden hëllefen net sou vill d'Auswiel ze beschleunegen, wéi d'Fäegkeete vu Wëssenschaftler auszebauen. De Prozess fir un enger Varietéit ze schaffen bleift nach ëmmer zimlech laang, well mir schwätzen iwwer Planzen déi e gewësse Liewenszyklus hunn.
Awer et gëtt méiglech fir Spezialisten Resultater ze kréien, déi extrem schwiereg wieren (wann net onméiglech) mat traditionelle Zuchtmethoden z'erreechen.
Mat der Hëllef vun der genomescher Redaktioun kënne mir geziilt eng Mutatioun aféieren, déi direkt e spezifesche Charakteristik vun enger Varietéit beaflosst, wärend de Rescht vum Komplex vu wirtschaftlech wäertvollen Eegeschafte onverännert bleift.
M.L.: Stellt Iech vir, mir wëllen e Resistenzgen vun enger wëller Gromper an eis kultivéiert Varietéit mat traditionelle Zuchtmethoden aféieren. Fir dëst ze maachen, mécht de Ziichter eng Serie vu Kräizer vum "Savage" mat bestëmmte kulturelle Linnen. De Problem ass datt zesumme mam Resistenzgen all aner "wëll" Genen op d'Varietéit transferéiert ginn, wat meeschtens extrem ongewollt ass. Genetesch Ingenieur erlaabt Iech nëmmen ee gewënschte Gen ze huelen / z'änneren.
- Et gëtt e Standpunkt datt trotz der Tatsaach, datt d'Method vun der Genom Redaktioun fir ongeféier 10 Joer bekannt ass, et nach keng merkbar kommerziell Resultater produzéiert huet.
V.T.: Dëst ass net ganz richteg. Déi weltgréisste Zuchtfirmen benotze Genom Editing a verstoppen et net. Awer mir wëssen net wat se genau maachen a wéi eng Resultater se kréien.
Erreeche ginn net ugekënnegt well et méi deier ass eng Planz op de Maart ze bréngen, déi mat geneteschen Ingenieursmethoden veraarbecht gouf wéi eng déi traditionell kritt gouf. An heiansdo ass dëst einfach onméiglech ze maachen.
Zur selwechter Zäit ass et ganz schwéier ze beweisen datt Genom Redaktioun benotzt gouf fir eng bestëmmte Varietéit mat existéierende Methoden ze kreéieren.
Wärend dem Test sichen d'Spezialisten eng Marker Sequenz am Genom vum Organismus; wann et präsent ass, gëtt d'Planz als genetesch modifizéiert unerkannt. Awer mat genomescher Redaktioun gëtt näischt an de Genom agefouert, sou datt näischt ka fonnt ginn.
Ännerungen beaflossen dacks net nëmmen ee Gen, mee eng spezifesch Plaz am Gen, wuertwiertlech een Nukleotid, ee Buschtaf. An déi reschtlech Milliarden vu Bréiwer bleiwen wéi se waren. Fir festzestellen datt eng Planz geännert gouf, musst Dir tatsächlech säi ganze Genom liesen, mat enger Ofdeckung zéng Mol méi héich wéi de Standard fir Feeler ze eliminéieren. Keen wäert esou eng voluminös a ganz deier Analyse maachen, an den Ziichter kann ëmmer soen datt hien d'Planz mat Mutagenese oder traditioneller Selektioun kritt huet.
- M.L.: Genom Redaktioun am Allgemengen, a besonnesch d'Erfahrung fir dës Technologien op Planzen ze benotzen, ass eng zimlech rezent Geschicht.
Net zulescht well fir eng Feature z'änneren musst Dir wësse wat genee a wéi Dir se ännert. Planzeigenschaften ginn duerch Genen festgeluegt, meeschtens e Set vu Genen, aus deenen gëeegent Ziler fir d'Redaktioun musse ausgewielt ginn. Awer d'Funktiounen an d'Reguléierung vu spezifesche Genen z'erklären, déi zu Interesse vun Interesse bäidroen, erfuerdert komplex an dacks laang Studien. Wann Dir mat Déieren a Mënschen vergläicht, kënne mir soen datt mir net vill vun de molekulare Mechanismen vu Planzegenschafte kennen (zum Beispill Resistenz, Produktivitéit, etc.) ganz gutt. Zur selwechter Zäit si Planzgenome méi grouss a méi komplex, wat d'Aufgab guer net vereinfacht. Vill ass awer scho bekannt duerch Grondfuerschung an der Planzebiologie, a wat mer dat verstinn, wat eis Modifikatiounsméiglechkeeten méi klammen.
Zousätzlech schwätze mir iwwer eng Method, déi et erméiglecht, verschidde Charakteristiken ze korrigéieren, awer net fir nei Varietéiten op de Maart aféieren, op déi, trotz e puer Beschleunigung, nach Joeren dauert.
- Maacht Biotechnologen d'Geneditioun? Wéi bestëmmen se déi aktuell Richtung vun der Aarbecht (den Zweck vun der Redaktioun)?
V.T.: De Biotechnologist muss zesumme mat engem erfollegräichen Ziichter vun der gewielter Erntegung schaffen an am Idealfall aner spezialiséiert Produzenten involvéieren. Den Ziichter, zesumme mat de Baueren, setzt d'Aufgab, den Ziichter hëlleft fir gëeegent Genotypen ze wielen. Mir, ofwiesselnd, konsultéieren mat Biochemiker a Genetiker, mir denken, wat mir op dëser Basis ubidden (déi néideg Charakteristike sinn net ëmmer genuch aus biologescher Siicht studéiert). Mir kucken wat mir tatsächlech maache kënnen, eis Etapp vun der Aarbecht ausféieren, déi resultéierend Linn un den Ziichter zréckginn, an den Ziichter bréngt d'Resultat an d'Varietéit.
- Ass Genom Redaktioun eng deier Technologie?
V.T.: D'Käschte fir eng Planz ze kréien hänkt vun der Erntegung of an ob déi resultéierend Planz editéiert oder transgen ass.
Wa mir iwwer Ausrüstung schwätzen, da fir eng Firma, déi scho mat der Erhaalung vu Virusfräi Material a Mikroklonung beschäftegt ass, wäert de Kaf vun Ausrüstung a Reagenz fir Genom Redaktioun e relativ klenge Betrag kaschten. Den Hindernis fir sou Aarbecht ze starten ass vläicht net déi iwwerwältegend Betrag vun Investitiounen, awer de Mangel u qualifizéiert Personal. Et gi ganz wéineg Leit, déi esou eng spezialiséiert Aufgab iwwerhuelen an ausféieren.
An zréck op Käschten: technologesch Fortschrëtter an dësem Beräich ass ganz séier. D'Methoden vun der Genom Redaktioun, soen, am Joer 2012, wéi CRISPR/Cas9 entdeckt gouf (eng Technologie fir d'Genome vu méi héijen Organismen z'änneren, baséiert op dem Immunsystem vu Bakterien), a wat mir elo hunn, si ganz anescht. D'Betribseffizienz erhéicht vu Joer zu Joer, an d'Käschte ginn erof.
M.L.: Dëst kann mam mënschleche Genom Sequenzéierungsprojet verglach ginn. Den éischte mënschleche Genom gouf vun engem internationale Konsortium fir 10 Joer fir 2.7 Milliarden Dollar sequenzéiert einfach well esou Technologien an den 90er Jore verfügbar waren. De Moment kascht d'Sequenzéierung vun engem komplette mënschleche Genom manner wéi $ 1000 an dauert e puer Deeg.
- Loosst eis weider iwwer Äre Laboratoire schwätzen, ass et op fundamental Wëssenschaft oder applizéiert Fuerschung konzentréiert?
V.T.: Mir probéieren souwuel ze maachen. Ufanks goufe fundamental Saache Prioritéit kritt, awer elo versichen mir eis Entwécklungen op d'Praxis ëmzesetzen.
Am Moment, zum Beispill, studéiere mir d'Mechanismen vun der Kartoffelresistenz géint de Virus Y. Dëst ass vill fundamental Aarbecht, awer wann et erfollegräich ass, wäert d'Resultat ganz interessant sinn fir d'Auswiel vu resistente Varietéiten.
M.L.: Fundamental an ugewandt Wëssenschaft sinn enk matenee verbonnen; eent kann net existéieren ouni deen aneren. Wa mir net wësse wéi de Virus mat der Planz interagéiert, mat wéi enge spezifesche Proteinen, kënne mir se net änneren fir d'Planz resistent ze maachen.
Mir hunn zënter 2018 Fuerschung iwwer Virus Y gemaach a kommen elo un der Tatsaach, datt mir an den nächste Joren eng Formel fir Resistenz kréien, an an Zukunft dat néidegt praktescht Resultat: d'Kartoffelplanz wäert net viral Proteinen synthetiséieren, et wäert géint de Virus resistent sinn.
- Kooperéiert Dir mat russesche Zuchtfirmen / Ziichter?
V.T.: Op Gromperen schaffe mir mat enger jonker Ziichter Maria Polyakova, aktiv kommunizéieren mat Experten vun der Potato Union, a behalen Kontakter mat dem Potato Federal Research Center benannt. A.G. Lorja. Wat de Kabes ugeet, interagéiere mir mat Züchter a Somenbauer vun der russescher Staat Agrarian University-Moskau Agricultural Academy no benannt. K.A. Timiryazev vum Grigory a Sokrates Monachos. A wat mir an dësem Beräich maachen, si mir komplett vun hinnen guidéiert.
- An nach eng Kéier iwwer Viren. Marina Valerievna, Är Gamme vu wëssenschaftlechen Interesse enthält net nëmmen de Virus Y. Am Joer 2023 krut Dir e Subventioun vun der Russian Science Foundation fir Fuerschung iwwer de Projet ze maachen "Studie vu Virome vu kultivéierte Gromperen (Solanum tuberosum L.) mat High-Throughput-Sequenzéierungsmethoden." Firwat ass dëst Thema interessant?
M.L.: Kartoffel, a méi wéi vill aner Planzen, leiden ënner virale Krankheeten, well se vegetativ propagéiert ginn. Viren accumuléieren an de Knollen a ginn op déi nächst Generatioune weidergeleet, sou datt d'viral Laascht stänneg wiisst. Wa se soen datt d'Gromperen degeneréieren, dat ass genau dat wat mir schwätzen.
Virussen sinn net inert Systemer; si interagéieren aktiv mat der Gaaschtplanz an mateneen. Et gi Fäll, wou eng Planz, déi scho mat engem spezifesche Virus krank ass, net mat engem aneren infizéiert ka ginn. An et gi Viren déi eng Planz eleng net infizéiere kënnen; si handelen nëmmen a Kooperatioun mat anere Viren. Just viru kuerzem gouf e Wierk publizéiert dat Forme vu Viren beschreift, déi Planzen hëllefen d'Dréchent z'iwwerliewen. Sou en onerwaarten Iwwergang vum Parasitismus zum Mutualismus.
Et gi keng effektiv Chemikalien fir virale Krankheeten op Kartoffel ze bekämpfen. Fir seng Gesondheet ze verbesseren, sinn zimlech komplex an, am wichtegsten, deier Methoden entwéckelt ginn: duerch In vitro Kultur, Erhalen vun Mikrotuberen. Awer d'Resultat dauert nëmme fir e puer Generatiounen. Fir aner Léisungen ze fannen, musst Dir d'Charakteristike vu Viren méi detailléiert studéieren, sou datt d'Etude ganz, ganz relevant ass.
- GOST 33996-2016 "Kartoffel Somen. Technesch Konditiounen a Methoden fir Qualitéit ze bestëmmen" fënnef Viren sinn opgezielt (PVK - X Gromper Virus; SBK - S Gromper Virus; MVK - M Gromper Virus; YBK - Y Gromper Virus; VSLK - Leaf Curl Virus Kartoffel) an eng Viroid (PSTV - Kartoffel Spindle tuber viroid). Wäert Dir op hinnen konzentréieren?
M.L.: Mäi Projet zielt fir High-Throughput-Methoden ze benotzen fir dës Virome (Sammlunge vu Viren) ze studéieren déi op Kartoffel a Russland präsent sinn. Dëst ass interessant souwuel aus der Siicht vu wéi eng Komplexe vu verschiddene Viren op enger Planz fonnt ginn, an aus der Siicht vun der Prevalenz vun dëse Viren.
Am Ganze si méi wéi 50 Viren, déi op Gromperen fonnt goufen, op der Welt bekannt. Déi am GOST opgezielt gehéieren zu de geféierlechsten, an zousätzlech hunn se kloer extern Schëlder. Also ass Mosaik Nekrose eng gemeinsam Manifestatioun vu Virus Y Infektioun, an d'Präsenz vum Blat Curl Virus kann duerch d'charakteristesch Deformatioun vu Blatblieder bestëmmt ginn.
Awer et gi vill Viren déi sech net phänotypesch manifestéieren, obwuel se och en Afloss op d'Ernte kënnen hunn. Si ginn selten entdeckt, awer nëmme well se net gesicht ginn.
Als Beispill kann ech d'Aarbecht vu Kollegen aus dem All-Russian Research Institute of Plant Protection (VIZR) zitéieren. Am Joer 2019 hu si en Artikel publizéiert iwwer d'Entdeckung vum Gromperevirus P a Russland. Virdru gouf gegleeft datt et exklusiv a Südamerika verdeelt gouf.
D'Fro ass, wat wäerte mir entdecken, wa mir net "ënnert der Stroosseluucht" kucken, wou et hell ass, mä wou mer nach net gekuckt hunn.
- Wou wäert Dir Är Fuerschung maachen?
M.L.: No de Bedéngungen vum Subventioun dauert de Projet zwee Joer. Am läschte Joer hu mir mat engem Kartoffelhaff an der Tula Regioun zesummegeschafft, Material gesammelt, mat verschiddene Varietéiten a Reproduktiounen geschafft. Dëst Joer gi mir an aner Regiounen a kucke wéi eng Viren do fonnt ginn.
D'Resultater vun der Studie ginn am Joer 2025 zesummegefaasst, a mir wäerten definitiv de russesche Gromperebauer iwwer si soen.