«Геномду редакциялоо ыкмасы салттуу тандоо ыкмаларына каршы болбошу керек. "Бул жаңы курал", - деп баса белгилейт өсүмдүктөрдүн стресске туруштук берүү лабораториясынын башчысы Бүткүл россиялык айыл чарба биотехнология илим-изилдөө институту (VNIISB) Василий Таранов. – Илгери хирургдар бычак менен операция жасашчу, анан пайда болду скальпель, андан кийин лазер. Хирургиянын такыр башка варианттары жеткиликтүү болуп калды. Ошентип, гендик инженерия сиз бир нерсени алып, өркүндөтө турган куралды сунуштайт, бирок ал мурда колдонулган нерселердин баарын жокко чыгарбайт же алмаштырбайт.
Айыл чарба биотехнологиясынын Бүткүл россиялык илим изилдөө институтунда (VNIISB) өсүмдүктөрдүн стресске туруктуулугу боюнча лаборатория иштейт, анын иши эки негизги багытта жүргүзүлөт: өсүмдүктөрдүн абиотикалык жана биотикалык стресске туруктуулугун аныктоочу гендерди издөө жана геномду редакциялоо. маданий өсүмдүктөрдүн стресске туруктуулугун жогорулатуу үчүн. Окумуштуулардын илимий тармагына картошка жана ачык жердеги жашылчалар кирет.
Биз лабораториянын башчысы Василий Таранов жана улук илимий кызматкер Марина Лебедева менен акыркы технологиялардын өзгөчөлүгү жана артыкчылыктары эмнеде, алар кандай натыйжаларга жетише ала тургандыгы жана россиялык айыл чарба өндүрүүчүлөрүнүн кандай көйгөйлөрүн лабораториялык окумуштуулар чечүү үчүн пайдаланып жаткандыгы тууралуу сүйлөшөбүз.
– Бүгүнкү күндө тандоо процессин тездетүү керектиги тууралуу көп айтылып жатат. Геномду редакциялоо ыкмасы муну ишке ашырууга мүмкүндүк берет деп эсептелет. Бул чыныгы?
V.T.: Биотехнологиялык ыкмалар селекцияны тездетүүгө эмес, окумуштуулардын мүмкүнчүлүктөрүн кеңейтүүгө жардам берет десек туура болот. Сорттун үстүндө иштөө процесси дагы эле бир топ узак бойдон калууда, анткени биз белгилүү бир жашоо циклине ээ болгон өсүмдүктөр жөнүндө сөз кылып жатабыз.
Бирок адистер салттуу асылдандыруу ыкмаларын колдонуу менен жетишүү өтө кыйын (эгер мүмкүн болбосо да) натыйжаларга жетише алышат.
Геномдук редакциялоонун жардамы менен чарбалык баалуу белгилердин комплексинин калган бөлүгүн өзгөрүүсүз сактап, сорттун конкреттүү өзгөчөлүгүнө түздөн-түз таасир этүүчү мутацияны максаттуу түрдө киргизе алабыз.
М.Л.: Элестеткиле, биз салттуу асылдандыруу ыкмаларын колдонуу менен биздин сортко жапайы картошканын каршылык генин киргизгибиз келет. Бул үчүн, селекционер белгилүү бир маданий линиялары менен "жапайылардын" бир катар айкаштарын жүзөгө ашырат. Маселе каршылык гени менен бирге башка бардык "жапайы" гендер сортко өткөрүлүп берилгендигинде, бул көбүнчө өтө жагымсыз. Генетикалык инженерия бир гана керектүү генди алууга/өзгөртүүгө мүмкүндүк берет.
– Геномду редакциялоо ыкмасы 10 жылга жакын убакыттан бери белгилүү болгонуна карабай, али коммерциялык жактан байкаларлык натыйжа бере элек деген көз караш бар.
V.T.: Бул таптакыр туура эмес. Дүйнөнүн алдыңкы асыл тукум компаниялары геномду түзөтүүнү колдонушат жана аны жашырышпайт. Бирок алар эмне менен алектенип, кандай натыйжа алып жатканын так билбейбиз.
Жетишкендиктер жарнамаланбайт, анткени гендик инженерия ыкмаларын колдонуу менен иштетилген өсүмдүктү рынокко алып чыгуу салттуу түрдө алынганга караганда кымбатыраак. Жана кээде бул жөн эле мүмкүн эмес.
Ошол эле учурда, геномду редакциялоо азыркы ыкмаларды колдонуу менен белгилүү бир сортту түзүү үчүн колдонулганын далилдөө өтө кыйын.
Сыноо учурунда адистер организмдин геномунда маркердик ырааттуулукту издешет, эгерде ал бар болсо, өсүмдүк генетикалык жактан модификацияланган деп таанылат. Бирок геномдук редакциялоо менен геномго эч нерсе киргизилбейт, ошондуктан эч нерсе табылбайт.
Өзгөрүүлөр көбүнчө бир генге эмес, гендеги белгилүү бир жерге, сөзмө-сөз бир нуклеотидге, бир тамгага таасир этет. Ал эми калган миллиарддаган тамгалар ошол бойдон калууда. Өсүмдүктүн редакцияланганын аныктоо үчүн, катаны жоюу үчүн анын бүт геномун окуп чыгышыңыз керек, камтуу стандарттан он эсе жогору. Мындай көлөмдүү жана өтө кымбат анализди эч ким жасабайт жана селекционер ар дайым мутагенездин же салттуу тандоонун жардамы менен өсүмдүктү алган деп айта алат.
– М.Л.: Жалпысынан геномду редакциялоо, өзгөчө, бул технологияларды өсүмдүктөрдө колдонуу тажрыйбасы жакында эле болгон окуя.
Функцияны өзгөртүү үчүн эмнени жана аны кантип түзөтүүнү так билишиңиз керек. Өсүмдүктүн белгилери гендер тарабынан аныкталат, көбүнчө гендердин жыйындысы, алардын ичинен редакциялоо үчүн ылайыктуу максаттар тандалышы керек. Бирок кызыктырган өзгөчөлүктөргө көмөктөшүүчү спецификалык гендердин функцияларын жана жөнгө салынышын түшүндүрүү татаал жана көбүнчө узак изилдөөлөрдү талап кылат. Жаныбарлар жана адамдар менен салыштырганда, биз өсүмдүктөрдүн өзгөчөлүктөрүнүн көптөгөн молекулалык механизмдерин (мисалы, каршылык, продуктуулук ж.б.) жакшы билебиз деп айта алабыз. Ошол эле учурда өсүмдүк геномдору чоңураак жана татаал, бул тапшырманы такыр жөнөкөйлөтпөйт. Бирок, өсүмдүктөрдүн биологиясындагы фундаменталдык изилдөөлөр аркылуу көп нерсе белгилүү жана биз муну канчалык терең түшүнсөк, өзгөртүү мүмкүнчүлүгүбүз ошончолук көбөйөт.
Мындан тышкары, биз белгилүү бир мүнөздөмөлөрдү оңдоого мүмкүндүк берген, бирок рынокко жаңы сортторду киргизбөөгө мүмкүндүк берген ыкма жөнүндө сөз болуп жатат, анын үстүндө иштөө кандайдыр бир ылдамдатууга карабастан, дагы эле көп жылдарды талап кылат.
– Биотехнологдор генди редакциялайбы? Алар иштин чыныгы багытын (редакциялоо максатын) кантип аныкташат?
V.T.: Биотехнолог тандалган түшүмдүн ийгиликтүү селекционери менен тандемде иштеши керек жана эң жакшысы башка адис өндүрүүчүлөрдү тартууга тийиш. Селекционер дыйкандар менен бирдикте милдетти коёт, селекционер ылайыктуу генотиптерди тандоого жардам берет. Биз, өз кезегинде, биохимиктер жана генетиктер менен кеңешебиз, биз ушул негизде эмнелерди сунуштай алабыз деп ойлойбуз (зарыл мүнөздөмөлөр биологиялык көз караштан дайыма эле жетиштүү изилдене бербейт). Биз иш жүзүндө эмне кыла аларыбызды карап, ишибиздин этабын аткарып, алынган линияны селекционерге кайтарып беребиз, ал эми селекционер сортко натыйжа берет.
- Геномду редакциялоо кымбат технологиябы?
V.T.: Өсүмдүк алуунун баасы түшүмдүн жана алынган өсүмдүктүн редакцияланган же трансгендик экендигине жараша болот.
Эгерде биз жабдуулар жөнүндө айта турган болсок, анда вируссуз материалды алуу жана микроклондоо менен алектенген компания үчүн геномду редакциялоо үчүн жабдууларды жана реагенттерди сатып алуу салыштырмалуу аз сумманы талап кылат. Мындай ишти баштоого инвестициянын көптүгү эмес, квалификациялуу кадрлардын жетишсиздиги тоскоолдук болушу мүмкүн. Мындай адистештирилген ишти өз мойнуна алып, аткара ала турган адамдар аз.
Ал эми чыгымдарга кайтып келүү: бул тармакта технологиялык прогресс абдан тез. Геномду редакциялоо ыкмалары, айталы, 2012-жылы, CRISPR/Cas9 ачылганда (бактериялардын иммундук системасына негизделген жогорку организмдердин геномдорун редакциялоо технологиясы) жана бизде азыр бар нерселер такыр башкача. Иштин натыйжалуулугу жылдан-жылга жогорулап, чыгашалар азаят.
М.Л.: Муну адамдын геномунун секвенирлөө долбоору менен салыштырууга болот. Адамдын биринчи геному эл аралык консорциум тарабынан 10 жылга 2.7 миллиард долларга тизилген, анткени мындай технологиялар 90-жылдары болгон. Учурда адамдын толук геномунун тизилиши 1000 доллардан азыраак турат жана бир-эки күндү талап кылат.
– Сөздү сиздин лаборатория тууралуу уланталы, ал фундаменталдык илимге багытталганбы же прикладдык изилдөөлөрбү?
V.T.: Экөөнү тең кылганга аракет кылабыз. Башында фундаменталдуу нерселерге артыкчылык берилген, бирок азыр биз иштеп чыгууларыбызды практикада колдонууга аракет кылып жатабыз.
Азыркы учурда, мисалы, биз картошканын Y вирусуна туруктуулугунун механизмдерин изилдеп жатабыз. Бул бир топ фундаменталдык иш, бирок ийгиликтүү болсо, натыйжасы чыдамдуу сортторду тандоо үчүн абдан кызыктуу болот.
М.Л.: Фундаменталдык жана прикладдык илим бири-бири менен тыгыз байланышта, бирисиз экинчиси жашай албайт. Эгерде биз вирустун өсүмдүк менен кандай байланышта экенин, кайсы белгилүү протеиндер менен байланышта экенин билбесек, анда биз аларды өсүмдүккө туруштук берүү үчүн өзгөртө албайбыз.
Биз 2018-жылдан бери Y вирусу боюнча изилдөө жүргүзүп келе жатабыз жана жакынкы эки жылда биз туруктуулуктун формуласын алабыз дегенге жакындап жатабыз жана келечекте керектүү практикалык натыйжа: картошка өсүмдүгү вирустук протеиндерди синтездебейт, ал вируска туруктуу болот.
– Россиянын асыл тукум компаниялары/селекционерлери менен кызматташып жатасызбы?
V.T.: Картошка боюнча биз жаш селекционер Мария Полякова менен иштешип, Картошка союзунун адистери менен жигердүү байланышып, Картошка федералдык изилдөө борбору менен байланыштабыз. А.Г. Лоржа. Капустага келсек, биз Россиянын мамлекеттик агрардык университетинин — Москва атындагы айыл чарба академиясынын селекционерлери жана үрөнчүлөрү менен байланыштабыз. К.А. Тимирязев Григорий жана Сократ Монахос. Ал эми бул жаатта биз алардан толук жетекчиликке алабыз.
– Жана дагы вирустар жөнүндө. Марина Валерьевна, сиздин илимий кызыкчылыктарыңызга вирус гана эмес Y. Сиз 2023-жылы Россиянын Илим Фондунун грантын алып, «Жогорку өндүрүмдүүлүктөгү секвенирлөө ыкмаларын колдонуу менен өстүрүлгөн картошканын (Solanum tuberosum L.) виромдорун изилдөө» долбоору боюнча изилдөө жүргүздүңүз. Эмне үчүн бул тема кызыктуу?
М.Л.: Картошка, башка көптөгөн өсүмдүктөргө караганда, вегетативдик жол менен көбөйгөндүктөн, вирустук оорулардан көбүрөөк жабыркайт. Вирустар түйүндөрдө топтолуп, кийинки муундарга берилет, ошондуктан вирустук жүк тынымсыз өсүүдө. Картошка бузулуп баратат дешсе, дал мына ушуну айтууга болот.
Вирустар инерттик системалар эмес, алар кабыл алуучу өсүмдүк менен да, бири-бири менен да активдүү өз ара аракеттенишет. Белгилүү бир вирус менен ооруган өсүмдүк башка вирусту жуктуруп ала албаган учурлар бар. Ал эми бир гана өсүмдүктү жугуза албаган вирустар бар, алар башка вирустар менен гана иштешет. Жакында эле, өсүмдүктөрдүн кургакчылыктан аман калышына жардам берген вирустардын түрлөрүн сүрөттөгөн эмгек жарык көрдү. Мындай күтүүсүз паразитизмден мутуализмге өтүү.
Картошкада вирустук ооруларга каршы эффективдүү химиялык заттар жок. Анын ден соолугун чыңдоо үчүн кыйла татаал жана эң негизгиси кымбат ыкмалар иштелип чыккан: in vitro маданияты аркылуу, микротуберлерди алуу. Бирок натыйжа бир нече муунга гана созулат. Башка чечимдерди табуу үчүн вирустардын мүнөздөмөлөрүн тереңирээк изилдөө керек, ошондуктан изилдөө абдан актуалдуу.
– ГОСТ 33996-2016 «Үрөнчүлүк картошка. Сапатты аныктоонун техникалык шарттары жана ыкмалары» беш вирус келтирилген (PVK - X картошка вирусу; SBK - S картөшкө вирусу; MVK - M картөшкө вирусу; YBK - Y картошка вирусу; VSLK - жалбырак тармал вирусу картошка) жана бир вироид (PSTV – картошка шпиндель тубер viroid). Сиз аларга көңүл бурасызбы?
М.Л.: Менин долбоорум Россиядагы картошкада бар вирустарды (вирустардын коллекциясын) изилдөө үчүн жогорку өндүрүмдүү ыкмаларды колдонууга багытталган. Бул ар кандай вирустардын кандай комплекстери бир өсүмдүктө кездешет, ошондой эле бул вирустардын таралышы жагынан да кызыктуу.
Жалпысынан дүйнөдө картошкада табылган 50дөн ашык вирус белгилүү. ГОСТта саналып өткөндөр эң коркунучтуулардын катарына кирет жана мындан тышкары, алар ачык тышкы белгилери бар. Ошентип, мозаикалык некроз Y вирусунун инфекциясынын жалпы көрүнүшү болуп саналат, ал эми жалбырактардын тармал вирусунун бар экендигин жалбырак жалбырактарынын мүнөздүү деформациясы менен аныктоого болот.
Бирок фенотиптик түрдө көрүнбөгөн көптөгөн вирустар бар, бирок алар түшүмгө да таасир этиши мүмкүн. Алар сейрек ачылат, бирок алар изделбегендиктен гана.
Мисал катары мен Өсүмдүктөрдү коргоо боюнча Бүткүл россиялык илим-изилдөө институтундагы (ВИЗР) кесиптештердин эмгегин келтире алам. 2019-жылы алар Россияда картошканын P вирусу табылганы тууралуу макала жарыялашкан.Буга чейин ал Түштүк Америкада гана таралган деп эсептелген.
Кеп, эгер жарык болгон жерди “көчө жарыгынын астына” эмес, али карай элек жерди карасак, эмнени табабыз деген суроо туулат.
– Иликтөөңүздү кайда жүргүзөсүз?
М.Л.: Гранттын шарттарына ылайык, долбоор эки жылга созулат. Өткөн жылы биз Тула облусунун картошка чарбасы менен кызматташып, материал чогултуп, ар кандай сорттор жана репродукциялар менен иштештик. Быйыл башка аймактарга барып, ал жакта кандай вирустар бар экенин көрөбүз.
Иликтөөнүн жыйынтыгы 2025-жылы чыгарылат жана алар тууралуу орусиялык картошка өстүрүүчүлөргө сөзсүз айтабыз.