H2020 NEWCOTIANA Proiektua: Nicotiana labore polifazetikoak garatzea nekazaritza molekularrerako, landareen hazkuntza-teknika berriak erabiliz

Mota Proiektua
Egoera Bete
Exekuzioa 2018 -2022
Esleitutako Aurrekontua 7.363.310,00 €
Eremua Europeo
Autonomia-erkidegoa Comunitat Valenciana; Extremadura; Madrid, Comunidad de
Finantza-iturri nagusia Horizonte 2020
Proiektuaren webgunea https://doi.org/10.3030/760331

Azalpena

NEWCOTIANAk sekuentzia espezifikoen nukleasa (SSN) teknologietan eta plataforma optimizazioan punta-puntako aurrerapenak gainditu ditu. Nukleasa alternatiboak eta geneak editatzeko metodo eraginkorragoak garatu ditugu.

Plataformaren optimizaziorako, N. benthamiana genomaren muntaketa berriak mugarri erabakigarria ezarri du landareen biofabriketan, etorkizuneko hazkuntza-estrategiak erraztuko dituena.

Elementu erregulatzaileen bilduma zabalduak aurrerapen garrantzitsua dakar intragenesiaren hazkuntzan aplikazioan.

Nicotiana lerroaren prototipoak biofabrika-ezaugarri berri eta baliotsuak dituztenak lortu eta balioztatu dira laborategiko eta eremu irekiko eskalan.

Hona hemen Newcotianak eragindako eragin nagusiak:

Zientzialaria: Proiektuak NBTetarako baliabide berriak garatu ditu. Nicotiana espezieen geneen funtzioaren eta metabolomaren eta portaera agronomikoaren arteko elkarrekintzen ulermena sakondu du.
Teknika: TBNak erabiliz prototipo-lerro berriak sortu eta pilotu-eskalan balioztatu dira, biofabrika gisa landare-barietate elitistak hautatzea ahalbidetuz. Elite-lerro hauek proteina birkonbinatuen (kalitate eta/edo etekin handiagoa) edo balio erantsiko metabolitoen ekoizpen hobea erakusten dute. Biofindegi-kaskadak ezarri dira tabako-biofabriken erabilera osoa lortzeko, ekonomia zirkularraren eskakizunak betez.
Soziala: EBn, 60.000 tabako-ekoizle inguru eta zeharkako lanpostu kopuru antzekoa mehatxatuta daude tabakoaren eskariaren beherakadaren ondorioz. NEWCOTIANAk aukera emango du lanpostu horiek mantentzeko eta berriak sortzeko, tabakoa labore tradizionala den landa-eremuak biziberrituz, baita NEWCOTIANAk gehituko dituen lanpostu berriak ere.

NEWCOTIANAren biofabrikaren eskalagarritasunak produktu biofarmazeutikoen (txertoak, antigorputzak eta beste batzuk) irisgarritasuna hobetuko du, fabrikazio-kostu handien eta/edo ekoizpen-ziklo luzeen ondorioz arriskuan dauden produktuen eskuragarritasunari dagokionez. Gainera, NEWCOTIANAk industriari, politikariei eta kontsumitzaileei ebidentzia esperimentala eman nahi die NBTren adopziorako erabakiak hartzeko prozesua errazteko.

Jardueren deskribapena

Newcotianako zientzialariek produktu biologikoak modu eraginkorragoan eta kalitate hobetuarekin ekoizten dituzten landareak sortu ahal izan zituzten, hala nola zelulen birsorkuntzan parte hartzen duten giza hazkuntza faktoreak (hGF) edo mukosetako patogenoei aurre egiteko erabiltzen diren giza jariatze antigorputzak. Aldi berean, ikertzaileek tabako landareen osaera aberastu ahal izan zuten balio erantsi handiko molekula txikiekin, hala nola anatabina eta eskualenoarekin, biomedikuntzan aplikazioak dituztenak agente antiinflamatorio eta txertoen laguntzaile potentzial gisa.

Proiektuaren emaitza nagusietako bat tabako barietate berrien errendimendu agronomikoa aztertzeko hiru saiakuntza-txanda (2020-2022) burutzea izan zen. Saiakuntzen emaitzak itxaropentsuak izan ziren, eta negutegian ikusitako ezaugarriak berretsi ziren soroan bertan. Soroan hazitako lerro aberastuak biofindegi-prozesu optimizatu baten menpe egon ziren, non, anatabinaz eta eskualenoaz gain, balio handiko beste produktu kimiko batzuk isolatu ziren tabako-biomasatik, hondakina biogasa ekoizteko utziz.

Beste emaitza garrantzitsu batzuk hauek dira: (i) N. benthamianarako baliabide multi-omiko baten sorrera, bi ekotiporen genoma-multzoen kalitate handiko muntaketak, anotazio genetiko eguneratuak eta epigenoma eta transposoi-paisaiak barne; ii) NBTetarako tresna berriak garatzea, besteak beste, CRISPR entzima eraginkorragoak, gRNA emateko metodo alternatiboak, geneak bideratzeko metodo optimizatuak eta elementu intrageniko berriak; (iii) kalitate eta segurtasun-profil hobetuak eta biomasa handiagoa dituzten tabako-lerro biofaktorial eta loratzen ez direnak sortzea. Gure landare-lerro propio ugari sortu dira, eta horietatik bi erregistratzeko dira, eta beste hainbat estaltzen dituen patente bat aurkezten ari da.

Proteina-produktuetarako (hGF, VLP txertoak eta antigorputzak) eta metabolitoetarako (anatabina eta eskualenoa) teknoekonomia-ereduak sortu dira, eta ekoizpen-eszenatoki konbinatuak aztertu dira, produktu batzuen finantza-bideragarritasun potentziala erakutsiz. Proiektutik eratorritako jabetza intelektuala ustiatzeko, spin-off enpresa bat sortu da. Elkarrekintza jarraituak izan dira interesdunekin, besteak beste, politikariekin, nekazarien elkarteekin eta industriarekin, eta publiko orokorrarekin. 200 dibulgazio- eta komunikazio-jarduera baino gehiago egin dira, besteak beste, hitzaldiak, tailerrak, 38 argitalpen zientifiko (zenodo.org/communities/newcotiana), erakusketak eta bideoak (newcotiana.org/videos). NBTei buruzko interesdunen iritziei eta publikoaren pertzepzioari buruzko txostenak egin dira.

Testuinguruko deskribapena

NEWCOTIANA ikerketa-proiektu bat da, Hazkuntza Teknika Berriak (NBT) erabiltzen dituena balio handiko azken erabilerako produktu kimikoak ekoizten dituzten Nicotiana landare-barietate berriak garatzeko. Landareak biofarmazia eta balio erantsiko beste produktu kimiko batzuetarako biofabrika gisa erabil daitezke baserri-eskalan, egungo eta etorkizuneko fabrikazio-beharretarako irtenbide jasangarria eskainiz. Nicotiana generoko espezieak, zehazki N. tabacum (landatutako tabakoa) eta N. benthamiana (Australiako senidea), landare-biofabrika erabilienen artean daude, dituzten ezaugarri onuragarriengatik, hala nola, metabolismoaren aldakortasuna, laborantza erraztasuna, errendimendu handia, ezaugarrien manipulaziorako tresna genetikoen eskuragarritasuna eta elikagai ez diren egoera, elikagaien horniduraren kutsadura-potentziala minimizatzen duena.

Biofabrika gisa duen aitortza handiaren aldean, tabako-laborantza tradizionala etengabe gainbeheran dago Europan, besteak beste, zigarroak eta beste erretzeko produktu batzuk fabrikatzeko erabiltzen den laborearen ospe txarragatik. NEWCOTIANAk tabako-ekoizleei alternatiba bat eskaintzea du helburu, balio handiko eta kerik gabeko produktuetarako Nicotiana biofabrika barietate lehiakorrak sortuz. Hala ere, biofabrika guztiz lehiakorrak eta eskalagarriak izateko, Nicotiana landareek ezaugarri ez-konbentzionalak sartu behar dituzte, hala nola proteinen egonkortasuna edo metabolitoen sendotzea, eta horiek ez dira eskuragarri hazkuntza tradizionalak.

Duela gutxi, landare-bioteknologiarako aukera paregabeak eskaintzen dituzten NBTak sortu dira. NEWCOTIANAren hipotesi nagusia da balio handiko erretzeari uzten ez dioten produktuetarako biofabrikako tabako barietateen hazkuntza posible dela NPBTak erabiliz. Gainera, NEWCOTIANAren helburuen artean, NBTei buruzko kontzientzia eta ulermen publikoa hobetzea dago, zientziaren eta interesdunen, politikarien eta publiko orokorraren arteko bi norabideko elkarrizketa sortuz. NEWCOTIANAren emaitzek NBTek labore berriak garatzeko duten potentzial handia erakusten dute, bereziki labore industrialak, egungo gizarte- eta nekazaritzako erronkei erantzunez. Proiektuak balio erantsiko landare-barietate berriak sortu zituen, osaera hobetuarekin. Eremu-probak egin ziren barietate berrien errendimendu agronomikoa ebaluatzeko. Arriskuen ebaluazioaren analisian aipatutako kezka-eremu potentzial guztiak jorratu ziren, eta ez zen beste segurtasun-arazorik sortu probetan. Proiektuaren helburuak oso positiboki hauteman zituzten interesdunek eta publikoak ondo hartu zituen.

Iritzi publiko positiboa proiektutik eratorritako gizarte-onuren ondorioz sortu zen, eta laborearen elikagai-egoera ez izateak erraztu zuen. Emaitza horien argitan, NEWCOTIANA partzuergoak uste du ezinbestekoa dela NBTren egungo teknologia-murrizketak kentzea eta kasuz kasuko produktuetan oinarritutako araudi berriekin ordezkatzea, ekoizleen beharrei erantzuteko, egungo pertzepzio publikoekin bat etorriz.

Helburuak

Landare Hazkuntza Teknika Berrien (NPBT) multzo batek aukera paregabeak ireki ditu nekazaritzan. NPBT hauek gutxienez bezain eraginkorrak eta askotan zehatzagoak dira aurreko teknika tradizionalak eta aldaketa genetikoak baino, eta, aldi berean, urrutiko espezieetatik jasotako transgene heredatuak landareen genoman sartzea saihestu egiten dute. Behar bezala komunikatzen badira, NPBTek onarpen zabala lortzea espero da, batez ere gizartearentzat onuragarritzat jotzen diren hazkuntza helburuetara aplikatzen direnean. Ondo hautematen den helburu bat Nekazaritza Molekularra da, eta landareak biomolekula baliotsuak (adibidez, biofarmazeutikoak) ekoizteko erabiltzea aipatzen du.

Landatutako tabakoa (Nicotiana tabacum) eta haren Australiako ahaide hurbila, Nicotiana benthamiana, dira Nekazaritza Molekularrean nahiago diren espezieak, dituzten ezaugarri onuragarriengatik: elikagaietarako ez diren laboreak, ehunen birsorkuntza erraza, produktibitate handia, bigarren mailako metabolismo aberatsa eta tresna genetikoen eskuragarritasuna. Aldiz, tabakoaren laborantza tradizionala gainbehera larrian dago EBn, eta arazo sozial larriak sortzen ari da landa-eremu askotan.

NEWCOTIANAk eremu hauek suspertu nahi ditu, balio handiko produktu ez-kegarrietarako Nicotiana biofabrika eraginkorrak garatuz, tabako-labore tradizionalen alternatiba gisa. NEWCOTIANAk tabakoaren NPBT tresna-sorta aurreratuena garatuko du, beste landare batzuetara erraz transferi daitekeena. Horrek EB hazkuntza-berrikuntzaren abangoardian kokatuko du. Tresna-sorta hau Nicotiana barietate polifazetiko elitistak sortzeko erabiliko da, produktuaren ezaugarri espezifikoetan (kalitatea, egonkortasuna eta bioproduktuen etekina) hobetuak, biomasa, erresilientzia eta biosegurtasuna bezalako ezaugarri orokorragoekin batera.

"Newcotiana" barietateak arretaz probatuko dira azken erabilerako produktu kimikoen ekoizpenarekin lotutako industria aurreko inguruneetan, bereziki osasunean eta nutrazeutikoetan erabiltzeko proteinak eta metabolitoak. Alderdi etikoak, sozialak eta legalak gertutik kontrolatuko dira, eta publikoaren eta interesdunen parte-hartzea bermatuko da komunikazio zientifikoko metodologia berritzaileen bidez.

Results

Landare-bioteknologiak paper garrantzitsua betetzen du molekula txikiko sendagaien, produktu biologikoen (txertoak eta terapiak) eta erreaktibo diagnostikoen ekoizpenean. Zelulan oinarritutako fabrikazio-plataforma tradizionalen alternatiba eskalagarria eta kostu txikikoa eskaintzen du. Gainera, sendagaien banaketak eta biltegiratzeak eragindako erronkei aurre egin diezaieke, batez ere ekoizpen-kate osatugabeak dituzten munduko eskualdeetan. Tabako-landareen barietate berriak sendagaien ekoizpenerako Tabako-landareak oso baloratuak dira landare-biofabrika gisa, balio handiko konposatuen iturri baliotsu gisa duten potentzialagatik. Hala ere, erretzeko produktuen fabrikazioarekin lotuta dagoenez, tabakoaren laborantza etengabe gainbeheran dago Europan. EBk finantzatutako Newcotiana proiektua (Leiho berri batean irekiko da).

Proiektuaren helburua pertzepzio hori aldatzea zen, kerik gabeko produktuetarako erabil daitezkeen Nicotiana barietate lehiakorrak garatuz, EBko bioekonomiarentzat egokia den ekoizpen-plataforma bat sortuz eta iraunkortasuna labore tradizional bati ekarriz. Partzuergoak bi landare-espezierekin lan egin zuen: Nicotiana tabacum, ohiko tabakoa, eta Nicotiana benthamiana, Australiako tabako basatia. Espezie hauen biofabrika gisa duten potentziala guztiz ustiatzeko, zientzialariek egonkortasunarekin, iraunkortasunarekin eta balio handiko konposatuen etekinarekin lotutako ezaugarri espezifikoak sartu behar izan zituzten. Landare-ezaugarri berriak diseinatzeko tresnak Ezaugarri horiek laboreen hobekuntza-metodo tradizionalen bidez sortzea ezinezkoa zenez, partzuergoak landare-biofabriken hazkuntza bizkortua errazteko tresnak garatu zituen. "Mendeetan zehar, gure landareak hazkuntza-teknika tradizionalak erabiliz hazten ditugu janari gehiago eta hobea ekoizteko edo patogenoei aurre egiteko, baina ez sendagaietarako biofabrikak hobetzeko", azpimarratzen du Diego Orzáez proiektuaren koordinatzaileak.

Hazkuntza-teknika berriek, genomaren edizioa barne, denbora errekorrean hobetu dituzte landareak biofabriketan erabiltzeko. Ikertzaileek landan loratzen ez diren baina energia aurrezten duten tabako-landareak diseinatu zituzten, biomasa handitzeko. Gainera, landare hauek diseinatu zituzten nahi gabeko glikosilazioa saihesteko edo proteasa-jarduera murrizteko, landaretik lortutako azken proteina-produktuen kalitatean eta funtzionaltasunean eragina duten bi ezaugarri. Hainbat kasutan, landareak aldatu ziren ezaugarri berezi horien konbinazio bat edukitzeko. Landare Diseinatuen Aplikazioak N. tabacum tabako-espezie landuaren kasuan, partzuergoak landarearen konposizioa balio erantsiko konposatuekin aberastu zuen erabilera farmazeutikorako. Konposatu horietako bat eskualenoa izan zen (leiho berri batean irekiko da), gaur egun iturri ez-jasangarrietatik (marrazoak) lortzen den substantzia bat eta txerto-formulazio askotan laguntzaile gisa erabiltzen dena. Ikertzaileek Anatabina ere ekoitzi zuten (leiho berri batean irekiko da), efektu antiinflamatorioak dituen nikotinarekin lotutako molekula bat, hainbat gaixotasun autoimmune tratatzeko aukera gisa ikertzen ari dena.

N. benthamiana-ren ingeniaritza apur bat desberdina izan zen, landare hau industriak jada erabiltzen baitzuen kosmetika eta farmazian erabiltzen diren proteina birkonbinatuak ekoizteko. Newcotiana-ko bazkideek N. benthamiana-ren genomaren sekuentzia partekatu zuten taldeei biofarmazia berriak aurkitzen laguntzeko. Zero Hondakin Biofindegi Prozesua Barietate hauen merkatu-balioa hobetzeko eta agian goi-mailako molekula gehigarriekin aberasteko ahaleginekin batera, ikertzaileek zero hondakin biofindegi prozedura pilotu bat ezarri zuten. "Helburua tabakoaren laborantza bezain errentagarria den labore bat eta lotutako industria bat sortzea da", azpimarratzen du Orzáezek. "Horretarako, EBko legeria malguagoa izan behar da eta labore industrialen ingeniaritza babestu behar du".

Koordinatzaileak

AGENCIA ESTATAL CONSEJO SUPERIOR DE INVESTIGACIONES CIENTIFICAS

Kolaboratzaileak

IDOASIS 2002 SL
QUEENSLAND UNIVERSITY OF TECHNOLOGY - QLD QUT
BIOFACTION KG
DERMOPARTNERS S.L.
FRAUNHOFER GESELLSCHAFT ZUR FORDERUNG DER ANGEWANDTEN FORSCHUNG EV
ASOCIACION EMPRESARIAL DE INVESTIGACION CENTRO TECNOLOGICO NACIONAL AGROALIMENTARIO EXTREMADURA
SESDERMA SL
NATAC BIOTECH SL
AGENZIA NAZIONALE PER LE NUOVE TECNOLOGIE, L'ENERGIA E LO SVILUPPO ECONOMICO SOSTENIBILE
JOHN INNES CENTRE
KARLSRUHER INSTITUT FUER TECHNOLOGIE
NEUTRAL SUPPLY CHAIN LIMITED
VIB VZW
Philip Morris Products S.A.
UNIVERSITAET FUER BODENKULTUR WIEN
ST GEORGE'S HOSPITAL MEDICAL SCHOOL
LEIBNIZ-INSTITUT FUR PFLANZENBIOCHEMIE
THE CHANCELLOR, MASTERS AND SCHOLARS OF THE UNIVERSITY OF OXFORD
MAX-PLANCK-GESELLSCHAFT ZUR FORDERUNG DER WISSENSCHAFTEN EV
ROYAL HOLLOWAY AND BEDFORD NEW COLLEGE

Beste estekak

H2020 NEWCOTIANA Proiektua: Nicotiana labore polifazetikoak garatzea nekazaritza molekularrerako, landareen hazkuntza-teknika berriak erabiliz

Lotutako proiektuak