Як загартувати рослину за допомогою бактеріальної молекули — знають молоді українські винахідники

SuperAgronom.com: Ви подавали на MHP accelerator препарат «AgroLact^bio» і пройшли в півфінал. Розкажіть про проблему, яку вирішує ваша розробка.

Олена Мошинець: Ідея «AgroLact^bio» виросла не з проблеми, а з наукового інтересу до того, як бактерії спілкуються одна з одною. Мені стало цікаво зайнятися проблемою взаємодії рослини і бактерії на сигнальному рівні. Тобто, іншими словами, як бактерія і рослини «розмовляють» між собою. Для цього мені знадобилися молекули, якими вони «спілкуються» — лактони. Я припустила: можливо, ці бактеріальні сигнальні молекули з групи ацил-гомосерін лактонів можуть «вакцинувати» рослину? Загартовувати, робити її більш готовою до атаки фітопотагенів?

Ми назвали це ефект «праймінгу». Отримали 42 тисячі гривень на рік з фонду прикладних досліджень Національної академії наук. Мало, але це також гроші, вони допомогли нам консолідуватися навколо цієї роботи. Ми були першими, хто подумав, чому б не запраймувати рослину на стадії зерна. Якщо ми застосуємо молекулу, здатну загартувати рослину на самому початку, можливо, вийде дуже здорова рослина вже на стадії розсади. По-друге, можливо, вдасться мінімізувати витрати на обробку поля. Спробували, і виявилося, що ефект приголомшливий. Цей проект триває вже четвертий рік, експериментуємо на пшениці, перевірили вже три сорти української пшениці, було два повні польові випробування, і бачимо, як працює обробка молекулою.

Олена Мошинець, к.б.н., старший науковий співробітник Інституту молекулярної біології і генетики НАН України

 З'ясувалося, що застосування цієї молекули істотно впливає на врожай. Замість двох стебел з розетки пшениці виростало сім-десять, і це в посушливий рік! Відсоток дрібного зерна в праймованій пшениці був значно нижчим, ніж у контрольній групі. Природні катаклізми не настільки страшні, підвищується стійкість до водного дефіциту, до кислотного дощу, заморозків. Ми просто експериментували, і побачили серію ефектів.

Минулого року ми провели тест. Зібрали насіння від пшениці, праймованої в попередньому сезоні, і, не запраймувавши, посіяли в новому сезоні. Виявилося, що такі рослини-«діти», як ми їх називаємо, зберігають ефект праймування на 50%.

Зараз це все ще наукова розробка. Треба йти далі, але це вже важче, оскільки немає підтримки для впровадження, немає інфраструктури для реалізації наукових розробок у практику. Ми, будучи вченими, не знаємо, які робити подальші кроки, де шукати підтримку і де брати фінансування на впровадження — таких фондів і програм немає.

Тому ми подалися на MHP accelerator. Нам дуже потрібні експерти, що сказали б, які потрібно оформити документи, які випробування пройти, які інструкції та протоколи потрібно розробити. Що потрібно зробити, аби впровадити розробку, випустити продукт. Ми про цю практичну частину поки поняття не маємо. Наша мета — провести пілот з МХП. Сподіваюся, що підемо на поля, і вже в цьому сезоні дізнаємося, як наш препарат працює на сортах імпортної селекції у виробничих масштабах.

SuperAgronom.com: Чому «AgroLact^bio»? «Лакто» — це ж, якщо я не помиляюся, молоко?

Олена Мошинець: Молекула, яку ми використовуємо в цьому препараті, в своїй основі має лактонне кільце. Навіть аромат від цієї молекули — молочний. Мені здається, таку назву породжує доброзичливе ставлення до препарату. Ми хотіли підкреслити, що це не агресивна хімія, чи не фунгіцид, що не пестицид, це зовсім інше. Ми можемо на 100% гарантувати, препарат не впливає на екосистему, молекула НЕ буде накопичуватися, вона, будучи нестабільно хімічної, моментально руйнується, потрапивши в воду — в цьому її принадність. Нам дуже хотілося б зробити акцент саме на цьому, цей препарат дуже екологічний, дуже зелений, тому ми додали в назву «bio». Його потенціал як раз — сучасне гуманне раціональне ресурсосберегающее, але в той же час — ефективне землеробство.

SuperAgronom.com: Ви будете далі з ним працювати, втілювати свою розробку в продукт, який можна продавати?

Олена Мошинець: Нам би дуже цього хотілося. Ми тому і розраховуємо на допомогу відповідних експертів, які мають досвід впровадження і бачать у нашому препараті, й у наукових розробках загалом, потенціал.

SuperAgronom.com: А якщо МХП запропонує вам купити вашу молекулу, продасте?

Олена Мошинець: Я не впевнена, що юридично це можливо, тому що ми молекулу не придумали, її придумала природа, ми її просто скопіювали і розмножили. Але ми знаємо, як її зробити у великому обсязі, як її застосовувати — це наше ноу-хау. І я думаю, саме це може бути предметом комерції. Ми хотіли б якоїсь монетизації, тому що коштів не вистачає, на роботу в тому числі. Наімовірніше, нам би запропонували купити ліцензію на застосування цієї молекули, і це фактично рівносильно продажу молекули. Були би ще більше вдячні за фінансування наших подальших розробок.

SuperAgronom.com: Чи спілкувалися ви з кимось іще з українських агрокомпаній, крім МХП.

Олена Мошинець: У нас були спроби запропонувати співпрацю невеликій компанії, яка продає посівний матеріал для плодоовочевих теплиць. Вони зацікавилися, але компанія настільки маленька, що вкластися в наукову розробку їм не по кишені. Були спроби прорватися на аграрні виставки. Теж якось невдало. Тож МХП — наш перший серйозний досвід, але якщо він не вдасться, ми не впадатимемо у відчай. Будемо шукати партнерів, для яких головна проблема — врожайність. Не обов'язково пшениця. У моєму рідному місті (я із Запорізької області, з Енергодара) багато дрібних фермерів з невеликими теплицями. Я торік я дала одному з них кілька міліграмів молекули для експерименту в теплиці. Там отримані приголомшливі результати. Огірки після дворазової обробки були величезні, перенесли відсутність опалення і води в листопаді, навіть плодоносити почали (див. рис. 1-2). Фермер був вражений, тому що огірки — не та культура, яка може без води і тепла дати урожай.

Зараз будемо тестувати молекулу на виноградниках для захисту від весняних заморозків, теж велика проблема на півдні України. Очікуємо, що обробка підвищить виживання винограду і загалом врожайність.

Як я вже говорила, основну роботу проводимо з пшеницею. Тестували ефективність препарату для підвищення схожості/проростання. В лабораторних експериментах виявилося, що навіть у період спокою (грудень-лютий) препарат підвищує ефективність проростання (рис. 3), і на весняних пагонах озимої пшениці в поле цей стимулюючий ефект теж видно (рис. 4).

Разом з колегами з Національного університету біоресурсів і природокористування, з якими ми, до речі, познайомилися на MHP accelerator, спробували застосувати цю молекулу для стимуляції калусогенезу експлантів кабачків. Отримання експлантів — це дуже важливий метод в сучасній біотехнології рослин. Полягає він у тому, що тканини рослини отримують в пробірці. Цей метод має найширше застосування в селекції, фармакології, науці. Результати перевершили наші очікування! Суха маса оброблених розчином молекули експлантів на 12-ту добу перевищила масу контрольних експлантів у більш ніж 100 разів!

Це також підтверджує унікальні властивості нашого препарату. Сподіваюся, незабаром ми ці дані опублікуємо.

Ще один важливий ефект препарату — підвищення стійкості до грибних патогенів. Цієї весни ми провели випробування на полі пшениці, яку обробляли фунгіцидами і яка була вже заражена септоріозом та борошнистою росою на 3 бали за 10-бальною шкалою. Через 2 тижні ми побачили розвиток обох інфекцій на необроблених рослинах до 7,5 балу, тоді як на праймованих рослинах інфекція зупинилася на тих самих вихідних 3 балах (рис. 5). Це дуже вагомий ефект стримування грибної інфекції!

Наш препарат багатозадачний, і якщо у когось є проблема, пов'язана з поганим самопочуттям рослини, її врожайністю, «примхливістю», ми були б щасливі спробувати вирішити цю проблему, використовуючи наш препарат!

SuperAgronom.com: Розкажіть про вашу команду, хто яку роль у ній відіграє, хто чим займається, як це розподілено.

Олена Мошинець: Я — головний драйвер. Хімік Сергій Рогальський синтезує молекули в потрібній кількості хорошої якості. З рослинами працює Лідія Бабенко, вона координує польові експерименти в лабораторії та займається польовими тестами. На мені також активна участь у написанні наукових робіт і подачі на гранти. Крім цього, я займаюся мікробіологічної частиною.

SuperAgronom.com: Я захоплююся, як сміливо ви йдете в співтовариство інноваторів, у практику. Чи не розглядали ви варіант взяти «продюсера», який займатиметься бізнес-моделлю, нетворкінгом?

Олена Мошинець: Якби така людина раптом знайшлась і повірила в нас, вкла би свої ресурси, — це було б чудово! Ми взагалі відкриті до будь-якого типу співпраці та взаємодії, але оскільки ми ще не компанія, а тільки команда, то є своя специфіка. Наприклад, ми не зможемо платити йому зарплату. У нас навіть немає якогось простору, «офісу», в який можна було б людину запросити.

SuperAgronom.com:  Думаю, вам ще знадобиться маркетолог. Ми живемо у світі, де маркетинг важливий: кращі з технічного погляду речі можуть програти лишень тому, що у них поганий маркетинг.

Олена Мошинець: Нам справді важливо довести наше рішення до ринку. Не уявляю, щоб я і мої колеги покинули науку і почали впроваджувати. Ми не зможемо. Маркетологи з нас були б погані. Так, нам необхідна така людина, може, навіть більше, ніж триста тисяч. Ми глибоко переконані, що наша розробка має колосальний міжнародний потенціал. Я знаю, що немає поки ніяких аналогів, ніхто цю молекулу не довів до застосування у вигляді комерційного аграрного продукту. Ми перші і, напевно, це важливо — бути першими. Наша сильна сторона — свої хіміки-синтетики, які знають, як цю молекулу зробити дешево і якісно. На Заході хіміки закінчилися, західний партнер може піти в Китай чи Індію і там їм зможуть синтезвати молекулу, але не факт, що добре.

Але головне, що ми це перші зробили, і було б чудово ринок завоювати. Якщо ти заходиш на ринок і реєструєш цю молекулу, як фітостимулятор, це вже захист інтелектуальної власності. Я розумію, що «AgroLact^bio» — дуже прикладна розробка.

SuperAgronom.com:  На секунду уявімо себе маркетологами «AgroLact^bio» і сформулюємо його коротку презентацію для аграрія.

Олена Мошинець: «AgroLact^bio» — це універсальна захист. Він захистить вашу рослину від кліматичних стресів і підвищить врожайність.

SuperAgronom.com:  Ви знаєте, це звучить так добре, що здається, що тут замішано ГМО.

Олена Мошинець: Ні, це не ГМО. Це стимуляція. Спілкування з рослиною «бактеріальною мовою». Схоже на вакцинацію людини. Ми не вносимо нічого шкідливого в рослину, а начебто видобуваємо з неї фізіологічний потенціал, не впливаючи на її гени.

SuperAgronom.com:  Мають же бути якісь мінуси, які?

Олена Мошинець: Ми їх поки не знайшли. Але якщо підуть інтенсивні випробування в реальних умовах, вони, напевно, з'являться. Наприклад, фермер, який тестував препарат у теплиці на огірках, сказав, що йому не потрібне таке великі листя, тому що теплиця сконструйована під певні розміри. Ще один мінус — ціна на ринку. Якби ми купували молекулу за кордоном або в спеціалізованих фірмах, які продають реактиви, то було б дорого. 10 міліграмів цієї молекули в «Sigma Aldrich» коштують 115 євро. Але ми синтезуємо її самі, тому вона нам по кишені і, до речі, якість у нас краща, ніж у «Sigma».

SuperAgronom.com:  Як вам взагалі у співтоваристві стартапів? Стартапери вам близькі по духу чи ні?

Олена Мошинець: Мені з ними непросто, і Лідії теж. Ми в акселераторі, як дві білі ворони. Мислимо по-іншому. На преакселерації була лекція, і зав'язалася дискусія на тему «Чого варта ідея?». Ми, вчені, вважаємо, що ідея — це головне. Ми завжди на наукових конференціях тримаємо рот на замку, поки ідея не перетворилася в опубліковану статтю або патент. Тому що в тій же Європі чимало «багатих», з грошима і обладнанням, вчених, які захистили дисертацію, але без ідей. Вони готові багато віддати за ідею, реалізація якої приведе до гарної публікації, адже хороша публікація для вченого — це двері у світ фінансування, розвитку своєї групи, кар'єрного зростання. Але водночас, ідея — це щось, за чим лежить потужний бекграунд, вона не береться з нізвідки. Навіть Менделєєву періодична таблиця не наснилася з нуля. За тим сном стояли багаторічні дослідження. Так само і з нашими лактонами. Ми всі стоїмо на плечах гігантів. Тому це має навіть змагальну тенденцію: хто перший, хто кращий, хто глибше розкриє роботу.

Але позиція основної маси хлопців на акселерації — ідея взагалі нічого не варта. Ідеї ​​валяються під ногами, і поки ти їх не реалізував, не можеш пред'являти на неї права. А ось хто швидше реалізує, той і молодець, він успішніше увірветься на ринок. Хлопці націлені на замовлення, на впровадження, на тісну взаємодію з замовником, а я не впевнена, що ми з моїми колегами налаштовані на таку взаємодію. Ми хочемо розробити, зареєструвати і впровадити. Є молекула, ми знаємо, як її виробляти, як її застосовувати, так що треба пробувати. Від нас уже нічого не залежить, тоді як вони дуже налаштовані на те, щоб розвивати, дописувати, змінювати концепцію продукту.

Через те, що у нас однакові цілі, але така різниця в підходах, важливо, щоб вчені теж були компонентом в екосистеми інновацій.

SuperAgronom.com:  Чим іще займається інститут?

Олена Мошинець: В Інституті молекулярної біології і генетики багато розробок! Чимало з них мають біомедичне спрямування. Наприклад, розроблені імуномодулятори для антивірусної терапії. Зараз ми їх тестуємо у сфері ветеринарії. Ще мій колектив розробляє системи для діагностики специфічних інфекційних захворювань, наприклад, для діагностики пневмоцистозу. В Україні до 10% пацієнтів зі СНІДом гинуть від недіагностованого пневмоцистозу. Це особливий тип пневмонії, що викликається грибками, на нього хворіють пацієнти з імунодефіцитом та онкопацієнти після хіміотерапії. Ми розробили молекулярний тест під ключ, він готовий до впровадження, нам не вистачає буквально 80 тис. грн для реєстрації цього тесту в МОЗі. Займатися і шукати інвестора просто поки немає сил і часу.

Фахівці інституту працюють у галузі онкології, розробляють тести для виявлення різних форм лейкозу, розробляють нові хіміопрепарати. Наприклад, в минулому році два колективи спільно розробили і навіть продали українському виробнику фармпрепаратів новий протитуберкульозний засіб, — оригінальний, ефективний проти високорезистентних форм туберкульозу.

SuperAgronom.com:  Чи співвідносите ви якось цю справу зі світовими тенденціями, і взагалі картиною в світі загалом?

Олена Мошинець: Так, і це також плюси Національної академії наук. Наш інститут має добру репутацію, ми спілкуємося з колегами, постійно перебуваємо у світовому науковому просторі. Наш «AgroLact^bio» викликав жвавий інтерес на нещодавній конференції в Німеччині.

SuperAgronom.com: Яким ви уявляєте собі майданчик, де вчені зустрічалися б із бізнесом?

Олена Мошинець: Якби ми знали, вирішення яких практичних проблем зараз актуальне, отримували б «замовлення» від бізнесу, то у нас був би залізний аргумент, навіщо Україні потрібна наука. Наприклад, економіст Олександр Охріменко при кожному зручному випадку каже: навіщо нам наука, ми можемо всі технології купити в Китаї. Так, сьогодні ти купиш технологію в Китаї, а завтра у тебе не залишиться жодного фахівця, який буде знати, як прочитати креслення. Поки у нас наукова школа є, вона багато в чому унікальна, і вона підтримує той рівень знань і навичок, який ще жевріє в нашій країні.

Ще однією вагомою особливістю пост-радянської науки є те, що вчені відкриті до співпраці на стику дисциплін. Наприклад, «AgroLact^bio» був розроблений на стику трьох дисциплін: двох біологічних і однієї хімічної.

Мені важко уявити собі таку роботу, як наша, в Бельгії або Шотландії, з якими співпрацюю. Там наукові школи вузькі, глибокі, монодисциплінарні. Співпраця між різними сегментами, навіть у межах наукового ком'юніті, регулюється, немає відкритості. Їм значно простіше мати справу з українцями, ніж знайти партнерів у своїй власній країні.

SuperAgronom.com:  Чи потрібна популяризація науки?

Олена Мошинець: Так. Я б дуже хотіла, щоб аграріям розповіли про наш препарат і про те, що в українській науці є люди, відкриті до співпраці, готові вирішувати проблеми. У нас в інституті є великий відділ біосенсорики. Складна тема, практично електроніка. Вони виробляють прилади, створюють платформи для ідентифікації, наприклад, афлатоксинів грибів або органічні кислоти для виноробства. Я думаю, вони були б раді отримати замовлення на вирішення реального прикладного завдання. Якби у нас була така платформа, якби у нас були якісь конкурси «на науково-технічний проект» від приватних корпорацій, які кажуть: ось у нас така проблема — вирішіть її. Проходить конкурс проектів, експерти від корпорації оцінюють їх, у проекті є бюджет, обґрунтування, як ти будеш це вирішувати. Я впевнена, що це могло б оживити і українську економіку, і українську науку. А можливо, справді дало б новий поштовх для аграрної галузі, яка у нас зараз стає провідною у ВВП країни. До речі, саме корпоративний бізнес в Китаї дав поштовх розвитку освіти і науки. Корпорації щедро фінансують університети й наукові центри, і швидко отримують віддачу. Неможлива технологічна економіка з високою доданою вартістю в науково відсталій країні. Так чому б не спробувати?

SuperAgronom.com:  Як мала б звучати конкурсна тема, щоб ви на неї могли податися?

Олена Мошинець: Як в MHP accelerator: задано 7 дуже широких тим, ми потрапили в тему номер 2 — «Біотехнології». Напевно так, хоча це широко.

Мой основний науковий напрям — біоплівки. Відповідно, створення бактерицидного пластику, яка не обростає бактеріями. Це може зацікавити, наприклад, виробників систем поливу. Колись у мене був аграрний проект з науковим аграрним центром Migal в Кирьят-Шмоні, Ізраїль. Мені показували ці плантації з помідорами, що ростуть у пустелі. Насправді це пісочний субстрат і труби з дозованим крапельним поливом. Але проблема була в тому, що ці труби все одно заростали бактеріями. Тому що там, де вода, все росте. В іншому місці, на птахофабриці, я бачила, як водоводи для поїлок теж регулярно заростають, їх чистять агресивними хімічними компонентами.

Отже, якщо б на конкурс було винесено: «Вирішіть проблему заростання труб ПВХ, що застосовуються в поливі», — це точно моя тема. Зараз я беру участь у науковому проекті SPS NATO з розробки нових фарб з антибактеріальними й антикорозійними властивостями. Теж зрозуміло — кораблі, корозія. Це також міждисциплінарне завдання, й у нас виходить!

SuperAgronom.com:  На що ви витратите призові 300 тисяч гривень, якщо виграєте в акселераторі?

Олена Мошинець: Ми з Лідією це обговорювали. Перша думка — купити реактивів. Було б чудово витратити ці гроші на реєстрацію препарату й торгової марки, але я боюся, що тут грошима не обійдешся. От якби ще до цих 300 тисяч додавався експерт, який знає, як це робити…

SuperAgronom.com: Дякуємо за цікав розмову.

Agrohub, SuperAgronom.com