Braziliaans biotechbedrijf wil gewassen met CRISPR en bacteriën weerbaarder maken

Een kwart van de wereldwijde graanoogst gaat jaarlijks verloren aan schimmels en plagen, ondanks miljoenen tonnen pesticiden die daartegen worden ingezet. Het Braziliaanse biotechbedrijf InEdita Bio wil dat probleem aanpakken door genbewerking bij planten te combineren met kennis van de bacteriën die op en in wortels leven. Oprichter en CEO Paulo Arruda, hoogleraar genetica aan de Braziliaanse Universiteit van Campinas, licht toe hoe die aanpak moet werken.

Verloren weerstand terugbrengen

Decennia van veredeling gericht op hogere opbrengst hebben gewassen kwetsbaarder gemaakt voor ziekten, zegt Arruda. Genen die resistentie tegen schimmels, bacteriën en virussen geven, raakten daarbij op de achtergrond. Met CRISPR kan InEdita Bio die resistentiegenen gericht terugbrengen of activeren. Het bedrijf gebruikt daarbij een enzym dat op een specifieke plek in het DNA knipt, aangestuurd door een stukje gids-RNA. Bij ziekteresistentie is vaak één gen al voldoende voor effect, terwijl opbrengst meestal door tientallen genen tegelijk wordt bepaald. Met multiplex-genoombewerking kan het bedrijf meerdere genen of meerdere varianten van een gen tegelijk aanpassen, ook in bestaande commerciële maïs- en sojarassen die al in gebruik zijn bij boeren.

Planten die hun eigen bacteriën aantrekken

Een groot deel van het onderzoek van InEdita Bio richt zich niet op de plant alleen, maar op de duizenden micro-organismen die ermee samenleven. In delen van Centraal-Brazilië, waar het maandenlang niet regent, overleven planten mede dankzij bacteriën die helpen bij de opname van water en voedingsstoffen. Een bekend voorbeeld is stikstoffixatie: sojaplanten vormen knolletjes aan hun wortels waarin bacteriën stikstof uit de lucht omzetten in een vorm die de plant kan gebruiken. Daardoor heeft Brazilië, 's werelds grootste sojaproducent, nauwelijks kunstmest nodig. InEdita Bio onderzoekt of ook andere gewassen, die van nature geen wortelknolletjes vormen, met gerichte genetische aanpassingen dezelfde stikstofbindende bacteriën kunnen aantrekken. Planten zouden dan zelf signaalstoffen produceren die nuttige bacteriën lokken en helpen koloniseren.

Bewerking zonder weefselkweek

Voor het aanbrengen van de genetische veranderingen gebruikt InEdita Bio geen langdurige weefselkweek, een methode waarbij losse plantencellen in een petrischaal moeten uitgroeien tot een complete plant, wat arbeidsintensief is en niet bij elk gewas goed werkt. In plaats daarvan schiet het bedrijf de CRISPR-onderdelen via deeltjesbombardement, met piepkleine gouddeeltjes als drager, rechtstreeks het groeipunt van een levende plant in: het meristeem, waaruit nieuwe scheuten en uiteindelijk de hele plant ontstaan. Daarnaast ontwikkelt InEdita Bio een systeem gebaseerd op RNA-interferentie, een natuurlijk afweermechanisme waarmee planten genen van ziekteverwekkers kunnen uitschakelen. Het bedrijf onderzoekt welke genen essentieel zijn voor het overleven van de sojaroestschimmel, een grote bedreiging voor sojateelt wereldwijd, om die vervolgens gericht te blokkeren. Voor dat project ontving InEdita Bio financiering van de Braziliaanse overheidsinstelling FINEP.

Het bedrijf verdient geld door de technologie in licentie te geven aan zaadbedrijven en werkt al samen met twee maïsveredelaars, die betalen voor ontwikkeling en later royalty's afdragen. Volgens Arruda is de combinatie van plantengenetica en microbiële genetica de komende jaren essentieel om voedselproductie duurzamer te maken, zonder extra kunstmest en pesticiden.