Про «молекулярне фермерство», агробактерію і врожаї по 140 ц/га

Газета "Світ" представила читачам інтерв'ю директора Інституту клітинної біології та генетичної інженерії НАН України  Миколою Кучуком. Із ним спілкувалася Світлана Галата.

•  Миколо Вікторовичу, чи правда, що перші в СРСР трансгенні рослини були створені саме в Києві?  

– Так! Але це була ще не генна інженерія, а клітинна. У 1985 році до відділу клітинної біології та інженерії (який діяв в Інституті ботаніки ім. М.Г. Холодного АН УРСР) привезли з Москви генетичну конструкцію, яку потрібно було «вбудувати» в клітини рослин. У Москві цього робити не вміли. Я тоді тільки почав працювати в інституті й мав можливість зробити першу генну трансформацію  за допомогою агробактерій.  
Виявилося, що звичайна грунтова бактерія є природним генним інженером, вміє «вбудовувати» свої гени в рослинний геном і змінювати його. Клітини починають ділитися, на рослинах з’являється нарост (пухлина), що продукує речовини, якими живиться ця бактерія.
Зрозуміти цей механізм було величезним науковим досягненням. Це дозволило «роззброїти» агробактерію, позбавити її можливості викликати захворювання, а її здатність переносити гени в рослинний геном використати для створення трансгенних рослин.
Вперше про отримання рослин з перенесеними генами було оголошено в січні 1983 року, на конгресі в Маямі.  
До речі, під час моєї наукової кар’єри я не раз пересвідчувався, як швидко йде вперед наука. Коли я навчався, величезним досягненням вважали генну інженерію бактерій. Здавалося, що пройдуть десятки років, доки щось подібне вдасться зробити і з рослинами. А в перший же рік роботи (стажування) я вже був учасником успіху клітинної генетичної інженерії в Києві.

•   Це були перші київські відкриття на цю тему. А про останнє (чи одне з останніх), ви говорили нещодавно на Загальних Зборах НАН України. Ви розповіли, що першими в світі створили технологію генетичної трансформації для спельти.  Що це за трансформація?

– Це не просто генетична трансформація спельти, це також застосування методу редагування геному спельти за допомогою системи CRISPR/Cas9. Спельта – дуже цікавий підвид пшениці, її борошно майже не містить глютену. Але ця рослина дуже висока і при промисловому вирощуванні є загроза вилягання під час негоди. От ми й спробували «сконструювати» низькорослу спельту.  Якщо говорити образно, то нам потрібно пройти шлях Нормана Борлоуга, «батька Зеленої революції» в Мексиці. У сорокових роках минулого століття Борлоуг вивів низькорослі сорти пшениці, стійкі до вилягання. А ми сподіваємось зробити це за допомогою генетичної трансформації та редагування геному спельти.
На сьогодні нам вдалося перенести  необхідну генетичну конструкцію в рослини спельти. Нині готуємо до публікації статтю про це досягнення.

•  Не можу не запитати. Ще років десять тому чимало політиків  активно «піднімали на партійні прапори» боротьбу з ГМО. Досі на упаковках пишуть «Без ГМО», наче саме це – запорука якості й безпеки. А як до ГМО ставляться в світі?

 – Боротьба з ГМО – приклад того, як надуманий і безпричинний переляк може опанувати масами. Було дуже просто боротися з якимось ГМО (і лякати!), бо ніхто не знав до пуття, що це таке.
Коли чую, що «Європа заборонила ГМО!», завжди запитую: хто вам це сказав? Насправді загальноєвропейська директива покладає відповідальність за рішення в цій царині на уряди країн, членів ЄС. В Іспанії та Португалії, наприклад, спокійненько вирощують генномодифіковані рослини, а  в Німеччині все ще вагаються.
В інших країнах світу – США, Канаді, Бразилії, Аргентині, Індії, Пакистані генномодифіковані рослини (сою, ріпак тощо) вирощують у промислових обсягах. За статистикою 2019 року біотехнологічні або трансгенні культури займають 190 мільйонів гектарів посівних площ у світі). 89 відсотків бавовни, 77 –  сої, 32 –  кукурудзи та 30  ріпаку є трансгенними.
За 26 років (коли вперше виростили генномодифіковану сою) не зафіксовано жодного випадку, щоб це зашкодило людям чи довкіллю.  Тобто всі побоювання щодо ГМО – даремні.
Я глибоко переконаний, що людство не зможе рухатися далі без нових сортів і технологій!
Якщо запитати у наших борців з ГМО, звідки вони знають про «шкоду ГМО», то згадають хіба що таку собі Єрмакову, яку часто привозили з Москви і яка любила розповідати, що щурі-самці після вживання геномодифікованих рослин втрачали репродуктивні властивості. Але жодних наукових статей ця «вчена» не надрукувала.
На жаль, в Україні  все ще діє Закон «Про державну систему біобезпеки при створенні, випробуванні, транспортуванні та використанні генетично модифікованих організмів», ухвалений у 2007 році. Норми цього документу давно застаріли! Він ніби й не забороняє реєструвати й використовувати генномодифіковані сорти,  але шлях  реєстрації настільки довгий, що за 15 років не було отримано жодного дозволу на використання генномодифікованих сортів. А от нелегально генномодифіковані сорти невідомого походження використовують, просто не афішують.
Це потрібно змінювати. У нас є власні,  створені саме для наших територій генномодифіковані сорти, які можуть давати хороший врожай і приносити прибуток.

•  Миколо Вікторовичу, у вашому інституті створено банк зародкової плазми рідкісних видів рослин світу, який визнано Національним науковим надбанням.  Яке значення має цей рослинний «Ноїв ковчег»?

 – Уточню: це «Ноїв ковчег» для генів. Ідея зібрати рослини належить засновнику інституту Юрію Глебі. (Інститут було створено у 1990 році, а відділ  клітинної біології та інженерії працював в Інституті ботаніки з 1975 року).
 Колекцію рідкісних видів  ми почали збирати ще в 1993-1994 роках, провели експедиції у Венесуелі, Гані, побували в африканських та латиноамериканських джунглях тощо. В глибині цих джунглів я не раз жартував, що мріяв стати лабораторним біологом, а  став мандрівником-першопрохідцем.
Значення колекції справді величезне. Схожий банк (культурних рослин) зберігався в Харкові, в Національному центрі генетичних ресурсів рослин.  Але навесні росіяни обстріляли центр, колекція знищена… Знищені й старовинні сорти, які неможливо відновити.
Насіння культурних видів зберігається в сховищі на архіпелазі Шпіцберген, у Норвегії. Роботу сховища з низькими температурами фінансує ЄС.
Наша ж колекція налічує 2 000 видів  дикорослих рослин і складається з двох частин. Це насіння диких видів рослин і банк рослинних культур «in vitro». Чимало видів, які зберігаються в нашому інституті, у природі – під загрозою зникнення.  
В колекції є й унікальні рослини з Антарктиди. Науковці мають  можливість вивчати ці рослини та досліджувати властивості, які допомагають їм виживати в жорстких умовах  півночі.
До речі, дослідники з антарктичних експедицій зібрали для нас не тільки вищі рослини, а й кілька видів моху.  Ми перенесли їх в культуру «in vitro» і нині вони ростуть у стерильних умовах в термальних кімнатах.
Антарктичні рослини дуже важливі, вони мають генетичні особливості, які допомагають вижити в екстремальних умовах. Ці особливості можна дослідити й використати! Ми бачимо, що на планеті відбуваються кліматичні зміни, і багатьом сільськогосподарським культурам потрібно допомогти адаптуватися до нових умов. Наприклад, до опустелювання, яке насувається і на південь України.
Також ці рослини цікаві для фармацевтики. Вчені з багатьох країн цікавляться нашою колекцією, нещодавно її досліджували науковці зі США.  Тобто завдяки цій колекції інститут заробляє гроші на власні дослідження.
У минулому році стартував і надзвичайно цікавий проєкт з німецькими вченими. Саме наш інститут було обрано для зберігання й дослідження колекції ряски (вона цікава і з біологічної, і з біотехнологічної точки зору).  Якби не війна, то до нас уже б приїхали вчені з ЄС вивчати нашу колекцію.

•  Інститут клітинної біології та генетичної інженерії знаходиться в столиці,  яку в березні намагалися захопити російські війська. Як ви пережили ці дні?

– У перші ж дні цінне обладнання обклали мішками з піском. У  деяких мішках був цукор (ми використовуємо його для створення поживних сумішей для рослин). Найцінніше  обладнання захищене мішками і сьогодні, адже ракетні атаки на столицю проводжуються.
В один із перших днів війни о 5-ій ранку мені зателефонувала співробітниця, яка чергувала в інституті. Розповіла, що вибуховою хвилею від розриву ракети, яку збили над територією інституту, вибито кілька вікон. Була морозна ніч, а для наших рослин перепади температур небезпечні. Всі вибиті вікна одразу засклили і після цього випадку ми стали ще пильнішими.
З 24 лютого інститут не припиняв роботу. Звісно, дістатися до нашої будівлі могли не всі (транспорт у столиці майже не ходив), але ті, хто живе поруч, продовжували працювати, зосередивши основну увагу саме на порятунку колекції. Чергували навіть уночі!  Для підтримання колекції потрібно було регулярно пересаджувати рослини і оновлювати поживне середовище для рослин…
Серйозною проблемою для інституту є те, що багато молодих та перспективних дослідниць виїхали за кордон. (Це молоді жінки, які вивезли дітей у безпечне місце). На сьогодні вони залишаються у нашому штаті, але працюють все ж за кордоном. Усі вони знайшли проєкти чи гранти в закордонних наукових установах.
Звісно, ми з ними співпрацюємо, виконуємо  спільні дослідження, перевіряємо дані та обмінюємося досвідом. Дуже сподіваємося, що вони повернуться.  
На жаль, багато вчених  мого покоління виїхали ще десятиліття тому, і я не хотів би, щоб наукова молодь, яку ми з такими зусиллями виростили, вчергове виїхала назавжди.

 Нещодавно під час Загальних Зборів НАН України ви виступили з доповіддю «Рослинні біотехнології для сільського господарства та медицини», під час якої розповіли про нові, важливі для економіки України технології, створені в інституті. Розкажіть, будь ласка, про них детальніше.

– Тисячі гектарів посівних площ у цьому році не засіяно, і кожен фермер знає, що за рік вони заростуть бур’янами. Без обробки гербіцидами тотальної дії повернути ці поля в сівообіг буде складно. І саме наші розробки можуть допомогти розв’язати цю проблему.
 Наприклад, в інституті створено озимий ріпак «Brassica napus L», стійкий до гербіциду гліфосату.
Також ми провели опосередковану генетичну трансформацію кукурудзи та пшениці  та отримали рослини, стійкі до гербіцидів. Якщо говорити просто: то на полі, де застосують гербіцид, бур’яни загинуть, а ці сільськогосподарські культури – ні.
Впровадити ці розробки у виробництво і отримати прибуток заважають норми закону, про який я вже говорив. Потрібно нарешті визнати, що його норми застаріли й створити просту реєструючу систему.

  Інститут домігся успіхів і у створенні фармацевтичних рекомбінантних (тобто генномодифікованих) білків, вироблених у рослинах. Від яких хвороб вони можуть допомогти?  

– На основі генномодифікованих білків можна створювати ліки, які допомагають при онкологічних, серцево-судинних, гормональних захворюваннях, а також – препарати з противірусними та антимікробними властивостями. Цей напрям досліджень називають «молекулярним фермерством».
В нашому інституті виростили рослини (моркву, люцерну, салат), які мають антимікробну активність проти кишкової палички (E.coli).
Окрім того, ми створили томати, які у великій кількості виробляють антивірусний білок альфа-інтерферон. Дію цих томатів перевірили на мишах, заражених вірусом везикулярного стоматиту. Всі миші, які їли генно-модифіковані томати, залишилися живими! (У групі, яка їла простий комбікорм, 22 відсотки гризунів загинули).
Дослідження щодо фармацевтичних білків, синтезованих у рослинах, є одними з найперспективніших у світі. Упевнений, що дуже скоро світова наука перейде до широкомаштабного виробництва в рослинах рекомбінантних білків фармацевтичного призначення.

•  Усе частіше звучать прогнози щодо дефіциту коштів у держбюджеті на найближчі роки. Ми всі розуміємо, що на першому місці – потреби армії й оборони.  Але все ж, без науки і наукових розробок країну не відбудувати. Де і як шукати кошти на науку? Як українській науці вижити в цей непростий час?

– Я боюся не так втрати фінансування,  як втрати наукових шкіл та зв’язку між науковими поколіннями...
А щодо фінансування, то ми активно співпрацюємо з українськими та міжнародними науковими установами. Разом з Інститутом фізіології рослин і генетики брали участь у молекулярній селекції нових сортів зерна. Створено та впроваджено нові сорти «Смуглянка», «Золотокоса», «Фаворитка», «Астарта», які забезпечили отримання рекордних урожаїв зерна обсягом 124-140 центнерів з гектара.
Шукаємо також міжнародні гранти. (Але в кожному такому проєкті запитують: чи зможете виконати роботу в умовах війни?).
 Тому: чекаємо перемоги, працюємо, сподіваємося на краще.