Досягнення та перспективи розвитку генно-інженерних рослинних біотехнологій (стенограма доповіді на засіданні Президії НАН України 25 січня 2023 р.)

У доповіді наведено результати фундаментальних та прикладних наукових досліджень Інституту клітинної біології та генетичної інженерії НАН України, спрямованих на розвиток рослинних біотехнологій для аграрного сектору економіки та фармацевтики, зокрема на створення біотехнологічних рослин сільського...

Повний опис

Збережено в:

Бібліографічні деталі
Дата:	2023
Автор:	Кучук, М.В.
Формат:	Стаття
Мова:	Ukrainian
Опубліковано:	Видавничий дім "Академперіодика" НАН України 2023
Назва видання:	Вісник НАН України
Теми:	З кафедри Президії НАН України
Онлайн доступ:	http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/192931
Теги:	Додати тег Немає тегів, Будьте першим, хто поставить тег для цього запису!
Назва журналу:	Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
Цитувати:	Досягнення та перспективи розвитку генно-інженерних рослинних біотехнологій (стенограма доповіді на засіданні Президії НАН України 25 січня 2023 р.) / М.В. Кучук // Вісник Національної академії наук України. — 2023. — № 3. — С. 72-76. — укр.

Репозитарії

Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine

id	irk-123456789-192931
record_format	dspace
spelling	irk-123456789-1929312023-07-22T15:30:17Z Досягнення та перспективи розвитку генно-інженерних рослинних біотехнологій (стенограма доповіді на засіданні Президії НАН України 25 січня 2023 р.) Кучук, М.В. З кафедри Президії НАН України У доповіді наведено результати фундаментальних та прикладних наукових досліджень Інституту клітинної біології та генетичної інженерії НАН України, спрямованих на розвиток рослинних біотехнологій для аграрного сектору економіки та фармацевтики, зокрема на створення біотехнологічних рослин сільськогосподарського та медичного призначення. The report presents the results of fundamental and applied scientific research of the Institute of Cell Biology and Genetic Engineering of the NAS of Ukraine, aimed at the development of plant biotechnologies for the agricultural sector of the economy and pharmaceutics, in particular, the creation of biotechnological plants for agricultural and medical purposes. 2023 Article Досягнення та перспективи розвитку генно-інженерних рослинних біотехнологій (стенограма доповіді на засіданні Президії НАН України 25 січня 2023 р.) / М.В. Кучук // Вісник Національної академії наук України. — 2023. — № 3. — С. 72-76. — укр. 0372-6436 DOI: doi.org/10.15407/visn2023.03.072 http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/192931 uk Вісник НАН України Видавничий дім "Академперіодика" НАН України
institution	Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
collection	DSpace DC
language	Ukrainian
topic	З кафедри Президії НАН України З кафедри Президії НАН України
spellingShingle	З кафедри Президії НАН України З кафедри Президії НАН України Кучук, М.В. Досягнення та перспективи розвитку генно-інженерних рослинних біотехнологій (стенограма доповіді на засіданні Президії НАН України 25 січня 2023 р.) Вісник НАН України
description	У доповіді наведено результати фундаментальних та прикладних наукових досліджень Інституту клітинної біології та генетичної інженерії НАН України, спрямованих на розвиток рослинних біотехнологій для аграрного сектору економіки та фармацевтики, зокрема на створення біотехнологічних рослин сільськогосподарського та медичного призначення.
format	Article
author	Кучук, М.В.
author_facet	Кучук, М.В.
author_sort	Кучук, М.В.
title	Досягнення та перспективи розвитку генно-інженерних рослинних біотехнологій (стенограма доповіді на засіданні Президії НАН України 25 січня 2023 р.)
title_short	Досягнення та перспективи розвитку генно-інженерних рослинних біотехнологій (стенограма доповіді на засіданні Президії НАН України 25 січня 2023 р.)
title_full	Досягнення та перспективи розвитку генно-інженерних рослинних біотехнологій (стенограма доповіді на засіданні Президії НАН України 25 січня 2023 р.)
title_fullStr	Досягнення та перспективи розвитку генно-інженерних рослинних біотехнологій (стенограма доповіді на засіданні Президії НАН України 25 січня 2023 р.)
title_full_unstemmed	Досягнення та перспективи розвитку генно-інженерних рослинних біотехнологій (стенограма доповіді на засіданні Президії НАН України 25 січня 2023 р.)
title_sort	досягнення та перспективи розвитку генно-інженерних рослинних біотехнологій (стенограма доповіді на засіданні президії нан україни 25 січня 2023 р.)
publisher	Видавничий дім "Академперіодика" НАН України
publishDate	2023
topic_facet	З кафедри Президії НАН України
url	http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/192931
citation_txt	Досягнення та перспективи розвитку генно-інженерних рослинних біотехнологій (стенограма доповіді на засіданні Президії НАН України 25 січня 2023 р.) / М.В. Кучук // Вісник Національної академії наук України. — 2023. — № 3. — С. 72-76. — укр.
series	Вісник НАН України
work_keys_str_mv	AT kučukmv dosâgnennâtaperspektivirozvitkugennoínženernihroslinnihbíotehnologíjstenogramadopovídínazasídanníprezidíínanukraíni25síčnâ2023r
first_indexed	2025-07-16T18:47:29Z
last_indexed	2025-07-16T18:47:29Z
_version_	1837830409074769920
fulltext	72 ISSN 1027-3239. Visn. Nac. Acad. Nauk Ukr. 2023. (3) ДОСЯГНЕННЯ ТА ПЕРСПЕКТИВИ РОЗВИТКУ ГЕННО-ІНЖЕНЕРНИХ РОСЛИННИХ БІОТЕХНОЛОГІЙ Стенограма доповіді на засіданні Президії НАН України 25 січня 2023 року У доповіді наведено результати фундаментальних та прикладних науко- вих досліджень Інституту клітинної біології та генетичної інженерії НАН України, спрямованих на розвиток рослинних біотехнологій для аграрного сектору економіки та фармацевтики, зокрема на створення біотехноло- гічних рослин сільськогосподарського та медичного призначення. Шановний Анатолію Глібовичу! Шановні члени Президії! Моя доповідь присвячена розвитку генно-інженерних рослин- них біотехнологій. Спочатку розглянемо застосування рослин- них біотехнологій в аграрному виробництві. Сьогодні у світі все помітнішими стають наслідки так зва- ної «зеленої революції», пов’язаної насамперед зі створенням нових високоврожайних сортів сільськогосподарських куль- тур. За останні пів століття сформувалася нова наукова дис- ципліна — генетична інженерія, яка, використовуючи методи молекулярної та клітинної біології, розв’язує проблему ство- рення рослин з новими корисними ознаками на принципово новому методологічному рівні. Зокрема, у плідній співпраці з Інститутом фізіології рослин і генетики НАН України вивчено закономірності успадкування низки ознак формування якості зерна, стійкості та продуктивності рослин, розроблено про- токоли молекулярного ДНК-аналізу селекційних популяцій. З використанням методів молекулярної генетики створено та впроваджено нові сорти Смуглянка, Золотоколоса, Фаворит- ка, Астарта, які забезпечили отримання рекордних урожаїв зерна — 124—140 ц/га. Однак ці сорти не є генетично модифі- кованими рослинами. Зараз у світі чітко простежується тенденція до збільшення використання трансгенних рослин у сільському господарстві. КУЧУК Микола Вікторович — академік НАН України, директор Інституту клітинної біології та генетичної інженерії НАН України doi: https://doi.org/10.15407/visn2023.03.072 ISSN 1027-3239. Вісн. НАН України, 2023, № 3 73 З КАФЕДРИ ПРЕЗИДІЇ НАН УКРАЇНИ Так, за даними на 2020 р., глобальні пло- щі, зайняті генетично модифікованими рос- линами, становили приблизно 190 млн га. З усіх сільськогосподарських культур, що висі- ваються, трансгенними є 89 % бавовни, 77 % сої, 32 % кукурудзи, 30 % ріпаку. Причому за 26 років широкого використання трансгенних рослин у США, Аргентині, Бразилії, Канаді та Індії жодного випадку негативного впливу на здоров’я людини або на навколишнє середови- ще не було зафіксовано. Нещодавно Верховна Рада України прийня- ла в першому читанні проєкт Закону України «Про державне регулювання генетично-інже- нерної діяльності та державний контроль за обігом генетично модифікованих організмів і генетично модифікованої продукції для забез- печення продовольчої безпеки» (№ 5839 від 05.08.2021), який має врегулювати питання реєстрації та вивільнення у навколишнє сере- до вище генетично модифікованих рослин і відкрити нові можливості для дослідників. На- разі триває підготовка до другого читання. У разі ухвалення цей закон може стати підґрун- тям для практичного використання та впрова- дження у виробництво генно-модифікованих рослин, створених як іноземними біотехноло- гічними компаніями, так і українськими вче- ними. Зі становленням напряму генетичної інже- нерії рослин в Україні тісно пов’язана історія Інституту клітинної біології та генетичної ін- женерії НАН України. У 80-х роках ХХ ст. група українських вчених під керівництвом академіка НАН України Ю.Ю. Глеби одними з перших у світі оприлюднили результати до- сліджень зі створення трансгенних рослин і соматичних гібридів. З метою розвитку цих досліджень Президія НАН України прийняла рішення про створення Інституту клітинної біології та генетичної інженерії. Відтоді в Ін- ституті успішно проведено генетичну транс- формацію великої кількості видів сільськогос- подарсько цінних і лікарських видів рослин, а сформована школа і накопичений досвід дають підстави стверджувати, що там працюють най- кращі в Україні фахівці в цій галузі. Зокрема, в Інституті створено технологію отримання картоплі з генами екстраклітинних рибонулеаз. Як відомо, картопля часто потер- пає від вірусних захворювань, а такі генно- модифіковані рослини є набагато стійкішими проти вірусів. Ми також розробили технології редагуван- ня геному біотехнологічних рослин спельти (Triticum spelta L.) та озимого ріпаку (Bras- sica napus L.) із застосуванням методики CRISPR/Cas9. Сьогодні це особливо важли- во, оскільки через широкомасштабну воєнну агресію РФ проти України значну частину по- сівних земель у зонах ведення активних бойо- вих дій вилучено з господарської діяльності, що призводить до засмічення угідь бур’янами. Швидко повернути ці землі до сфери сіль- ського господарства можна буде лише за до- помогою широкого використання гербіцидів тотальної дії. Тому науковці нашого Інститу- ту створюють генетично модифіковані росли- ни, стійкі до гербіцидів, які в умовах активної боротьби з бур’янами дали б значний еконо- мічний ефект. В Інституті розроблено методи біолістич- ної і Agrobacterium-опосередкованої гене- тичної трансформації кукурудзи та пшениці. Разом із фахівцями Інституту зернових куль- тур НААН України було отримано сорти цих культур, стійкі до гербіцидів. Працюємо також над створенням трансгенних ліній кукурудзи, стійких до комах-шкідників, з використанням векторів з геном Сry-токсинів, генами стійкос- ті до гербіцидів та генами транскрипційних факторів кукурудзи (ВВМ та WUS2), що зу- мовлюють індукцію соматичного ембріогенезу у «складних» для in vitro технологій гібридних лініях. Зокрема, отримано трансгенні рослини кукурудзи, стійкі до західного кукурудзяного жука — діабротика (Diabrotica). Це дуже не- безпечний шкідник кукурудзи, який останні- ми роками активно поширюється територією України. Причому він є стійким до дії най- більш використовуваних у сільському госпо- дарстві інсектицидів. Личинки комахи жив- ляться корінням цієї культури, що призводить до зменшення об’єму та ураження гниллю ко- 74 ISSN 1027-3239. Visn. Nac. Acad. Nauk Ukr. 2023. (3) З КАФЕДРИ ПРЕЗИДІЇ НАН УКРАЇНИ реневої маси, а отже, до ослаблення та подаль- шої загибелі рослини. Другий напрям, який активно розвивається в Інституті клітинної біології і генетичної ін- женерії НАН України, пов’язаний з розроблен- ням рослинних біотехнологій фармацевтично- го призначення. Цей новий напрям сучасних біотехнологій називають ще біофармінгом, або «молекулярним фермерством». Йдеться про використання рослин як експресійної системи для синтезу та накопичення рекомбінантних білків фармацевтичного призначення. Як відо- мо, рекомбінантні білки — це білки медичного призначення, вироблені за допомогою гене- тичної інженерії або в мікробних мікроорга- нізмах, або в клітинах ссавців, або в рослинах. Сфера їх застосування досить широка, почи- наючи від виробництва інсуліну і завершуючи продукуванням моноклональних антитіл для лікування онкологічних захворювань, ліків від серцево-судинних, гормональних хвороб, створенням вакцин проти вірусних захворю- вань, зокрема проти COVID-19. З точки зору безпеки та вартості виробництва рекомбінант- них білків рослини мають значні переваги пе- ред мікробним біосинтезом, а тим більше пе- ред виробництвом на основі клітин ссавців чи комах. Зараз ми працюємо над створенням біо- технологічних ліній рослин, які накопичують фармацевтично цінні рекомбінантні білки і проявляють антибактеріальну або антивірусну активність для захисту від кишкових інфекцій людей та сільськогосподарських тварин. Як відомо, з метою протидії стрімкому по- ширенню стійких до антибіотиків мікроорга- нізмів у Європейському Союзі з початку ми- нулого, 2022, року в тваринництві заборонено профілактичне годування тварин антибіоти- ками. В цій ситуації одним зі шляхів захисту сільськогосподарських тварин від поширення кишкових інфекцій є годування їх кормовими рослинами з накопиченими в них природними антибактеріальними білками. Ми створили експериментальні моделі кор- мових біотехнологічних рослин, у яких від- бувається гетерологічна експресія генів бак- теріоцинів. Зокрема, ми брали такі білки, як сальмоцин, який ефективно інгібує патогенні штами Salmonella і запобігає поширенню саль- монельозу — тяжкого захворювання, яким лю- дина заражається найчастіше через продукти птахівництва, та коліцин М, який знищує па- тогенні штами E. coli і може запобігти поши- ренню ентерогеморагічних штамів, що проду- кують цитотоксин і спричиняють небезпечні захворювання як у людей, так і у тварин. Науковці нашого Інституту вперше отрима- ли трансгенні рослини салату, мізуни та морк- ви, в яких відбувається експресія антибактері- ального білка коліцину М. Було підтверджено експресію та наявність білка в рослинних екс- трактах, а також виявлено антибактеріальну активність екстрактів трансгенних рослин проти патогенних та мультирезистентних шта- мів кишкової палички. Як приклад створення біотехнологічних рослин з противірусною активністю можна на- вести отримані в нашому Інституті рослини то- матів, які накопичують противірусний білок — альфа-інтерферон людини (на сьогодні його в товарних масштабах продукують у бактеріях). В експериментах було доведено біологічну активність інтерферону людини HuIFNα-2b, синтезованого в трансгенних рослинах томату. У листках трансгенних томатів сорту Шедевр біологічна активність інтерферону альфа ста- новила 850 000 МО на 1 г сирої ваги, що в сотні разів перевищує його біологічну активність в інших трансгенних рослинах — носіях цього гена. Разом з колегами з Інституту мікробіології і вірусології ім. Д.К. Заболотного НАН Укра- їни ми показали, що оромукозальний спосіб доставки інтерферону, який міститься в тран- сгенних томатах, підвищує виживання піддо- слідних мишей після інфікування їх патоген- ним вірусом везикулярного стоматиту. Так, у контрольній групі летальність становила 22,2 %, у мишей, яких годували комбікормом зі звичайними томатами, летальність була вдвічі меншою — 11,1 %, а всі миші, які їли крім ком- бікорму томати з інтерфероном, залишилися живими. До речі, це свідчить і про природну ISSN 1027-3239. Вісн. НАН України, 2023, № 3 75 З КАФЕДРИ ПРЕЗИДІЇ НАН УКРАЇНИ антивірусну дію томатів, хоча й набагато ниж- чу, ніж у біотехнологічних томатів. Фармацевтичні білки з антибактеріальними та антивірусними властивостями, які дослі- джуються в нашому Інституті, ми розглядаємо насамперед як профілактичні засоби для про- тидії поширенню бактеріальних та вірусних інфекцій. Це особливо важливо в нинішніх реаліях, оскільки під час війни погіршення са- нітарно-гігієнічних умов та вимушене перемі- щення великих груп населення можуть спро- вокувати спалахи вірусних та бактеріальних інфекцій. Разом з Інститутом фізіології ім. О.О. Бо- гомольця НАН України ми працюємо над розробленням біотехнологій накопичення ре- комбінантних мікроРНК в рослинах, зокрема створюємо рослинні системи високоефектив- ної експресії гена — попередника мікроРНК, специфічної до мРНК ізоформи дельта-проте- їнкінази С. Інгібування активності цього гена у тварин і, можливо, у людини приводить до зниження артеріального тиску. Це дуже ціка- вий напрям робіт, і, сподіваємося, нам вдасться отримати позитивні результати. Розроблено кілька нових ефективних під- ходів до продукування рекомбінантних білків методом транзієнтної (тимчасової) експресії. За одним з них експресія трансгена відбуваєть- ся in vitro в культурі тканин рослин австралій- ського тютюну (Nicotiana benthamiana). Такі рослини з цільовим геном можна розмножу- вати мікроклонально для отримання великої кількості нових рослин — продуцентів реком- бінантного білка. Зараження нових тканин і рослин відбувається через системне поширен- ня генетичного вектора, створеного на основі геному фітопатогенного вірусу. На мій погляд, це дуже перспективна техно- логія, яка дозволяє ефективно накопичувати цінні рекомбінантні білки. Наведу лише один приклад. Подібну технологію транзієнтної експресії, розроблену біотехнологічною ком- панією «Icon Genetics», співзасновником якої є академік НАН України Юрій Юрійович Гле- ба, було використано компанією «Mapp Bio- pharmaceutical Inc.» для створення ліків проти геморагічної гарячки Ебола. У 2014 р. під час спалаху цієї дуже небезпечної хвороби з висо- кою летальністю препарат, який являє собою суміш трьох моноклональних антитіл, отрима- ний за допомогою генно-інженерних техноло- гій у рослинах австралійського тютюну, було протестовано на 7 пацієнтах, з яких 5 вижили. Інший запропонований нами метод перед- бачає використання векторів із застосуванням елементів геному фітопатогенного вірусу для накопичення рекомбінантних білків при тран- зієнтній експресії в такому перспективному рослинному об’єкті, як ряска. Ці швидкорослі водні рослини завдяки своїм біологічним осо- бливостям мають великий потенціал для ви- користання в біотехнологіях. Наш Інститут мав грант Федерального міністерства освіти і досліджень Німеччини (BMBF) на створення Європейського центру з дослідження транзі- Досліди з вивчення впливу годівлі томатами з нако- пиченим альфа-інтерфероном на стійкість мишей лінії balb/с до вірусу везикулярного стоматиту 76 ISSN 1027-3239. Visn. Nac. Acad. Nauk Ukr. 2023. (3) З КАФЕДРИ ПРЕЗИДІЇ НАН УКРАЇНИ єнтної експресії у ряски, але, на жаль, війна пе- рервала виконання цього проєкту. На завершення доповіді хотів би навести цитату з роману «Мандри Гуллівера» відомого ірландського письменника, майстра сатирич- ного жанру, Джонатана Свіфта: “And he gave it for his opinion, that whoever could make two ears of corn or two blades of grass to grow upon a spot of ground where only one grew before, would deserve better of mankind, and do more essential service to his country than the whole race of poli- ticians put together” (І він дійшов висновку, що кожний, хто зможе отримати два початки ку- курудзи або два колоси на тому клаптику зем- лі, де раніше ріс тільки один, буде мати більші заслуги перед людством і краще послугує сво- їй країні, ніж усі політики, разом узяті). Дякую за увагу! За матеріалами засідання підготувала О.О. Мележик Mykola V. Kuchuk Institute of Cell Biology and Genetic Engineering of the National Academy of Sciences of Ukraine, Kyiv, Ukraine ORCID: https://orcid.org/0000-0001-7365-7474 ACHIEVEMENTS AND PROSPECTS FOR THE DEVELOPMENT OF GENETIC ENGINEERING PLANT BIOTECHNOLOGIES Transcript of scientific report at the meeting of the Presidium of NAS of Ukraine, January 25, 2023 The report presents the results of fundamental and applied scientific research of the Institute of Cell Biology and Ge- netic Engineering of the NAS of Ukraine, aimed at the development of plant biotechnologies for the agricultural sector of the economy and pharmaceutics, in particular, the creation of biotechnological plants for agricultural and medical purposes. Cite this article: Kuchuk M.V. Achievements and prospects for the development of genetic engineering plant biotech- nologies. Visn. Nac. Akad. Nauk Ukr. 2023. (3): 72—76. https://doi.org/10.15407/visn2023.03.072

Досягнення та перспективи розвитку генно-інженерних рослинних біотехнологій (стенограма доповіді на засіданні Президії НАН України 25 січня 2023 р.)

Репозитарії

Схожі ресурси