Международное научное сотрудничество в молекулярной биологии имеет колоссальное значение для развития агропромышленного комплекса нашей страны. Изыскания Казахстанских ученых плюс зарубежный исследовательский опыт способны выдвинуть отечественную науку и сельское хозяйство на порядок вперед.
Национальной научной лаборатории коллективного пользования Восточно-Казахстанского университета имени С.Аманжолова, PhD, сеньор-лектор кафедры биологии Максим Сутула, вернувшийся из научной стажировки и курсов повышения квалификации в лаборатории экспрессии генов Университета имени Адама Мицкевича (г. Познань, Польша) рассказал о практических результатах такого сотрудничества, а также о пользе обмена опытом.
— Максим Юрьевич, почему в качестве стажировки был выбран Университет имени Адама Мицкевича в Польше?
— Это ведущий университет Польши, входящий в ТОП-500 университетов мира. В Университете Адама Мицкевича очень развита биология, там более 50 крупных лабораторий, занимающихся разными направлениями в биологии. Одним из направлений, разрабатываемых там, является молекулярная биология и изучение сигнальных молекул коротких РНК. Это очень современный тренд и там этим занимаются две лаборатории. Когда я стажировался в университете, одна рабочая группа занималась на модельных лабораторных растениях, которые используются при изучении каких-либо явлений в биологии, а вторая — на ячмене изучала влияние молекул на стрессоустойчивость, засуху, эсктремальные температуры и т.д. Это очень актуально в наше время. И очень близкое направление к нашему проекту. Это и определило прохождение моей стажировки именно на базе этого университета.
— Расскажите, пожалуйста, о вашем проекте.
— Я являюсь руководителем научно-исследовательского проекта на тему: «Разработка и внедрение инновационной технологии направленной на придание антивирусной резистентности сортам сельскохозяйственных культур». В основе внедряемой технологии лежат молекулярные механизмы защитной РНК-интерференции. Данные фундаментальные внутриклеточные межмолекулярные процессы позволяют активировать защитные механизмы растений против фитопатогенных вирусов, приводящих к 80%-м потерям урожая. Мы работаем с картофелем, потому что объектом исследований является вирус картофеля. Этот вирус отличается особой патогенностью, приводящей к серьезным некротическим повреждениям в клубневом материале, что, в свою очередь, ведет к полной утрате товарного вида, и, естественно, дальнейшей непригодности к высеванию в почве. То есть, клубни начинают гнить, теряя коммерческие и производственные свойства. Кроме того, вирус картофеля постоянно мутирует, образуя рекомбинантные штаммы. Это очень важный момент, потому что у большинства сортов картофеля на данный момент существует устойчивость к обычному штамму, однако новые рекомбинантные штаммы приводят к 30-80% потерь урожая. Обычные штаммы могут скрещиваться и образовывать новые рекомбинантные штаммы, которые сегодня никто не может предотвратить никаким образом. Вирус распространяется с помощью насекомых, исключить попадание которых на поля невозможно. Соответственно, наиболее оптимальным инструментом в борьбе с распространением этого вируса является создание устойчивых сортов растений. На данный момент есть несколько способов создания таковых. Это — традиционная селекция, которая сейчас не совсем динамично развивается на территории СНГ, потому что процесс очень длительный, занимает минимум от 5 до 7 лет. За это время вирус опять мутирует, картофель в этот период может потерять юсвою устойчивость к нему. А разработки селекционеров в основном направлены на повышение урожая тонны с гектара либо на адаптацию к каким-то климатическим условиям, например, Восточного Казахстана, чем наша лаборатория тоже занимается. Еще один способ придания устойчивости — это получение генно-модифицированных растений. Схема такова: вшивается в генном картофеля специально синтезированный участок гена, который позволяет растению своевременно нейтрализовать инфекцию. Но генно-модифицированные растения встречают сопротивление и неприятие со стороны различных экологических служб и потребителей. Не все хотят есть генно-модифицированные продукты. Предлагаемая нами технология не является генетической модификацией растений, она лишь запускает природные защитные механизмы растений против вирусов. Этот процесс называется РНК-интерфиренция. Он имеет очень широкий функционал. Одной из основных его особенностей является выключение определенных генов. А поскольку вирусы — это тоже РНК, заключенные в оболочку чужеродный генетический материал, поэтому РНК-интерфиренция с легкостью способна справляться и с вирусным вторжением. Наш проект направлен на внедрение технологий, основанный на РНК-интерфиренции, которая актвивирует природные защитные свойства растений против вирусов, запускаются внутриклеточные молекулярные взаимодействия с помощью сигнальных молекул коротких интерфирирующих РНК, синтезируются специальные белки, которые распознают вирусы РНК при попадании в клетку растения и ее уничтожают путем рестрикции — разрезания на фрагменты, неспособные к репликации. У нас в Казахстане и странах СНГ этой проблемой занимается не так много ученых-биологов и биотехнологов, потому что это относительно молодое научное направление — молекулярная биология. Специалистов можно по пальцам пересчитать, не то что тех, кто может выполнить этот проект, но, хотя бы понять его. Поэтому зарубежный опыт со специалистами именно в этой сфере является ключевым в успешном выполнении данного проекта. В рамках данного научно-исследовательского проекта я и посетил ведущий университет Польши для повышения квалификации и изучения новых методов работы на современном инновационном исследовательском оборудовании в области молекулярной биологии. Методы, которые я там осваивал — это современные методы изучения и молекулярной диагностики инфекционных заболеваний растений, такие как Droplet digital PCR (ddPCR), Real-time PCR, DNA and RNA Sequencing и другие. Droplet digital — цифровой капельный ПЦР — такого метода в Казахстане я вообще не встречал. Меня также научили работать с базами данных нуклеиновых кислот и т.д. Кстати, без подтверждения данных анализов нельзя опубликовать какой-то серьезный научный труд. И, что очень важно, я смог принять участие в научном семинаре ведущих ученых-биологов Европы, представил вниманию зарубежных ученых результаты научных исследований научного проекта, который выполняется на базе лаборатории биологии и биотехнологий растений Национальной научной лаборатории коллективного пользования НАО «ВКУ им. С.Аманжолова».
— Как оценили труд ученых Восточного Казахстана ученые Польши?
— Я выступил с презентацией на английском языке, в которой рассказал про суть нашей работы, о полученных нами результатах, о планах на будущее. Коллеги высоко оценили выступление, дали рекомендации, позволяющие поднять нашу работу еще на одну ступень выше и использовать их в дальнейшей работе, не было каких-то критичных замечаний по поводу того, что мы что-то делаем неправильно. Это уже очень хорошо. У зарубежных ученых было очень много вопросов. Например, они очень интересовались нашей полевой практикой, опытно-полевыми работами, потому что у них там с этим возникают определенные трудности, они работают только в лабораторных, фундаментальных условиях. В Польше не так много полевых угодий, где бы ученые-биологи могли протестировать свои результаты. А у нас такие условия есть, и мы можем быть полезными для коллег из Европы. Скажем, в исследовании в рамках какого-то международного проекта у них есть возможность проводить фундаментально-лабораторную часть, а у нас — уже лабораторно-практическую. Таким образом, мы сможем внедрять совместные результаты на наших полях, потому что у нас близкий часовой пояс, похожи и агроклиматические условия. Это, к слову о коллаборации. Мы сейчас как раз ведем переговоры с руководством лаборатории экспрессии генов по созданию коллаборации с нашей лабораторией биологии и биотехнологий растений. Результатом совместной работы станет то, что мы сможем заниматься микроклонированием растений, придавать им устойчивость, затем высевать их в полевых условиях либо получать мини-клубни для дальнейшей реализации устойчивых сортов, то есть они будут готовы на продажу сельскохозяйственным организациям. Наш проект после реализации позволит повысить продуктивность выхода сельскохозяйственной продукции и ее качество путем защиты от вредителей, обеспечит максимально правильный уход за посевами. Для потребителей в сельском хозяйстве открываются новые возможности и перспективы.
Спасибо, за беседу! Желаем вам успешной реализации вашего проекта и новых научных достижений!
Ольга СИЗОВА, собкор «ЮГ» по ВосточноКазахстанской области
