История израильского старт-апа EQUI–nom.
Я случайно наткнулся на сообщение об израильском стартапе, создатель которого разработал технологию селекции, практически заменяющую генную инженерию. По-моему это чрезвычайно интересно по двум причинам. Во-первых, речь идёт о малом и среднем бизнесе в агропроме. Во-вторых, проблема ГMO довольно остра. В Украине регуляции для генно-модифицированных продуктов нет и огромные массивы земли уже отравлены на годы гербицидами, так как на них выращивают именно ГМО.
В начале было… семечко
Тысячи лет простые фермеры, агрономы-селекционеры, учёные-биологи и генетики занимались выведением новых сортов растений используя самые разные способы и получая, в общем, замечательные результаты. Однако, работа по выведению какого-либо сорта длилась как правило очень долго, многие годы и требовала огромного труда. Прошли многие годы с момента, когда аббат Грегор Иоханн Мендель заложил фундамент современной генетики, до момента, когда и расшифрованы геномы многих организмов.
В 1973 году учёные впервые применили своё знание клеточных процессов и генетического кода и впервые в истории переместили ген из генотипа одного организма в другой. С тех пор появились сельскохозяйственные растения, созданные с помощью генной инженерии, устойчивые к холоду, жаре, болезням, гербицидам, а также с улучшенными пищевыми качествами (повышенное содержание белков, витаминов и т.д.).
Однако по тем или иным причинам значительный процент населения не желает, чтобы их кормили ГМО и требует хотя бы маркировать такую продукцию. Таким образом классические методы генетики продолжают применяться для селекции в сельском хозяйстве, а методы её развиваются и усовершенствуются, активно насыщаясь современными компьютерными технологиями.
В генетическом понимании процесс выведения новых сортов растений — это собрать в новом сорте больше желаемых комбинаций генов. В классическом варианте «догенетического бридинга» селекционеры наблюдали только фенотип организма, то есть результат скрещивания можно было наблюдать только после окончания процесса. За последние пару десятков лет методы маркировки участков цепи ДНК, соответствующих тому или иному набору генов, а значит и свойству растения, позволили производит отбор (селекцию) желаемых вариантов скрещивания растений уже не по полученному экземпляру (фенотипу), а по набору генов, обозначенных маркерами. Поскольку технологии маркировки и анализа цепочки ДНК стали сегодня дешёвыми и доступными, теперь уже быстрее и дешевле подвергнуть генетическому анализу полученные семена и выбрать из них те, которые обладают подходящим генотипом, чем вырастить из них растения и исследовать их свойства. Такая технология называется MAS (Marker-assisted selection). Однако, до недавнего времени селекционеры работатли только с одним свойством организма. Кроме того, вероятность успеха здесь тоже ограничена тем, что многие свойства растения обусловлены несколькими генами или взаимодействием между разными генами. До сих пор методологии получения организма с заданным свойством непрерывно совершенствовались, но пока они работали опять таки только с одним признаком/свойством растения.
И вот появился EQUI–nom!
Гиль Шалев, учёный-селекционер, доктор наук из Еврейского университета (Иерусалим-Реховот), решил в корне изменить подход, использую уже существующие методики. Он совместил тотальную расшифровку последовательности генов в цепочке ДНК с технологией компьютерной обработки больших массивов информацииб (благо и то, и другое сегодня в Израиле не представляет больших проблем и не так уж дорого стоит) и проектировать сразу все необходимые качества, добиваясь их получения в ходе одного процесса.
Как?
Первый этап получения нового продукта — создание TPGC (Target Product Genomic Code). TPGC – «генетический год целевого продукта», это «генная карта» или карта генотипа будущего сорта. Её создание начинается с построения «модели продукта» (TP), в которой определяются все требуемые качества и свойства нового сорта. После составление такой «спецификации», информация вводится в компьютер и он начинает серию вычислений с целью перевести «язык фенотипа», то есть набор качеств их соотношение, на «язык генотипа» или GC — генетический код. Делает он это, используя огромные массивы данных о «расшифрованных» ДНК уже существующих сортов растения. База данных составляется заранее, на подготовительном этапе, и в ней фиксируются участки ДНК, определяющие те или иные свойства растения, а также и их молекулярные маркеры. Алгоритм EQUInom позволяет вычислить не только вероятное местоположение множества локусов генома, но и их вероятное взаимодействие, включая гетерозис (усиление свойства) и эпистазис (получение нового свойства). Полученные варианты генома позволяют на ранних стадиях «полевого процесса», когда уже идёт реальное скрещивание сортов, осуществлять селекцию на очень ранних стадиях, без повторной «высадки» семян и наблюдения за полученными свойствами! А значит экономит массу сил, средств и времени. По данным разработчика, процесс ускоряется вдвое, затраты уменьшаются на столько же и более. А вероятность получения нужного сорта поднимается с 10-15% при классическом процессе, до 50%.
Первым продуктом фирмы стал сорт кунжута, приспособленый для механизированной сборки с одновременным улучшением пищевых характеристик семян (жирность, например). Фирма работает и с другими сельскохозяйственными культурами и разными компаниями. Например, с «PepsiCo».
Кроме высоты растения или количества белков, можно заказать устойчивость к типу климата, количество пищевых компонентов, вплоть до определённых аминокислот, например. И даже такой параметр, как выращивание помидоров в теплице под сеткой или плёнкой может быть принят во внимание.
На страницах прессы, в социальных сетях, на телеканалах, журналисты, активисты, политики и специалисты ломают копья в спорах о том, приведёт ли ставка на развитие аграрного сектора в Украине к превращению страны в отсталый «пищевой придаток» западного мира или сможет подтолкнуть национальную экономику к стабильному росту. Покидая старейший в стране киббуц «Гиват Бренер», в котором базируется EQUInom, я думаю, что всё же правы вторые. У агропрома есть потенциал не только наращивать экспорт простой продукции, но и «инициировать» развитие высоких технологий, как это происходит в Израиле: генетики, селекционеры и компьютерщик работают на кунжутным зёрнышком, пытаясь его сделать продуктивней и полезней и преуспевают.
