Біотехнологія — це дуже широкий набір інструментів, а не обмежений набір продуктів. Біотехнологія інтегруватиметься у нашу систему сільського господарства в міру того, як ми прагнутимемо задовольнити зростання потреби в продуктах харчування і водночас зменшити вплив сільського господарства на довкілля.

«ДТ»: Тепер хотілося б перейти до ознайомлення з окремими досягненнями в галузі біотехнології. Проф. Дей, оскільки очолюваний вами центр відомий оригінальними роботами у галузі біотехнології рослин, чи не могли б ви коротенько розповісти про них, зокрема про фіторемедіацію і ризосекрецію?

П.Дей: Біотехнологічний центр сільського господарства і довкілля при Університеті Ратгерса було створено 1987 року. Серед наших перших успіхів — відкриття групою Іллі Раскіна того факту, що здатність рослин засвоювати розчинені неорганічні іони з грунту і води може бути використана для видалення із забруднених територій важких токсичних металів, таких, як свинець і кадмій. Особливо корисними в цьому сенсі виявилися окремі лінії індійської гірчиці (Brassica juncea).

Раскін і його колеги також виявили, що рослини секретують ряд хімічних сполук через корені, стебла і листя, і що спектр утворених сполук визначається стресовими чинниками довкілля і може бути також модифікований методом генної інженерії. Дослідження виділених сполук привело до створення впроваджувальної фірми Phytomedics Inc., що розробляє можливості напрацювання рослинами фармацевтичних препаратів і рекомбінантних білків.

Наші дослідження спрямовані також на з’ясування механізмів стійкості рослин до захворювань та її підвищення. Це привело до відкриття того факту, що саліцилова кислота відіграє роль перемикача в запуску механізмів стійкості (І.Раскін), до ізолювання і клонування декількох генів, багатообіцяючих із погляду отримання нових рослин.

Трансформовані лінії газонної трави, отримані з допомогою «генетичної гармати» у лабораторії Фейта Біленджера, використовуються як джерело генів стійкості до захворювань у програмах із селекції газонної трави у співдружності з коледжем Кука. Ми також провели спеціальні польові експерименти для вимірювання поширення генів стійкості до гербіцидів з допомогою пилку, що його розносить вітер.

Центр також бере активну участь у дослідженні ролі мікроорганізмів в екологічній ремедіації. Крім того, ведуться й інші роботи з дослідження механізмів утилізації анаеробами основних органічних забруднювачів грунтових вод, характерних для Сполучених Штатів. А в лабораторії Гербена Зільстри досліджуються механізми, з допомогою яких різноманітні штами аеробних бактерій утилізують ароматичні сполуки як джерело вуглецю й енергії.

«ДТ»: Професоре Малиго, фахівцям у галузі біотехнології добре відомі ваші піонерські праці з трансформації хлоропластів. Чи не могли б ви розповісти про переваги цієї технології, порівняно з трансформацією ядерної ДНК, і про можливі перспективи використання цього підходу для вирішення практичних завдань?

П.Малига: Хлоропласти — це клітинні органели, які спеціалізуються на фотосинтезі. Вони мають свій власний геном, що передається нащадку по материнській лінії в усіх важливих сільськогосподарських культурах. Оскільки хлоропласти не беруть участі в процесі запилення, виключається можливість перенесення з допомогою пилку будь-яких генів, інкорпорованих у геном пластид, у тому числі і генів стійкості до гербіцидів. Це дає можливість краще контролювати подальшу долю штучно внесених генів стійкості до гербіцидів, не допускаючи їхнього поширення з пилком на рослини з сусідніх полів.

Ще одне застосування хлоропластів — використання їх як білкових фабрик. Технологія експресії генів хлоропластів грунтується на винятковій здатності цих клітинних органел ефективно синтезувати й накопичувати білки. І, що цікаво, хлоропласти навіть краще виконують завдання синтезу людських білків, ніж традиційні мікроорганізми, використовувані для ферментації (такі, як E. coli), чи рослини з генами, інкорпорованими в їхні ядра. Здається, тютюн найбільше придатний для продукування білків, що дає нове життя цій суперечливій сільськогосподарській культурі у новому тисячолітті.

Звісно, в галузі технології хлоропластної експресії є чимало проблем. І найвужче місце — те, що трансформація хлоропластів, із погляду успадкування, набагато складніша, ніж трансформація ядерних генів. Потрібно ще кілька років для того, аби ми змогли скористатися плодами трансформації хлоропластів у широкому ряду польових культур.

Я.Блюм: Тут доречно зауважити, що вже є й інші підходи до одержання рослин-продуцентів чужорідних білків із допомогою біотехнології. Альтернативою трансформації рослин ДНК в окремих випадках може бути трансфекція рослин вірусами з метою одержання біологічно активних речовин. Уже навіть існують компанії, що поставили цей метод на «конвеєр». Передусім це компанія LSB, очолювана д-ром Бобом Ервіном.

«ДТ»: Містере Ервіне, позаяк ваша компанія має ексклюзивні права на розробки в цій галузі, хотілося б почути вашу думку про перспективи розвитку цього підходу.

Б.Ервін: Нині спільно з медичним центром Стенфордського університету ми проводимо клінічні випробування пацієнт-специфічної терапевтичної вакцини проти не-Ходжкіновської лімфоми, різновиду раку. Цю вакцину виробляють рослини тютюну, в які з допомогою вірусного вектора переноситься ген, асоційований із лімфомою пацієнта, для синтезу специфічного білка. Ми вже досягли чудових результатів щодо часу, протягом якого можна ізолювати необхідний ген у хворого (внаслідок біопсії), впровадити його у вірусний вектор, аби інфікувати ним рослину, й отримати вакцину. Вартість такого терапевтичного білка значно нижча, порівняно з використанням з цією ж метою традиційніших систем культури клітин ссавців. Я дуже оптимістичний в оцінці перспектив використання цього підходу для комерційного виробництва різноманітних терапевтичних продуктів.

На додачу до низької вартості й високої ефективності продукції білка з використанням вірусних векторів, ми одержали відмінні результати з екологічної безпеки. Ми провели численні польові дослідження у трьох штатах із використанням різноманітних підтипів вірусів та генів і ніде не зіштовхнулися з ризиком забруднення довкілля чи з загрозою безпеці.

«ДТ»: