Mladí vedci odišli zo Slovenska. V Brne vyvíjajú revolučný projekt, ktorý môže zmeniť budúcnosť poľnohospodárstva

V projekte s názvom NitroDuck vyvíjajú autonómnu vertikálnu farmu, v ktorej rastie geneticky modifikovaná žaburienka schopná premieňať močovku – vedľajší produkt z chovu dobytka – na výživnú proteínovú biomasu.

Ich cieľom nie je len výhra na prestížnej medzinárodnej súťaži iGEM Grand Jamboree v Paríži, ale aj dlhodobejší plán. Chcú dostať technológiu do praxe a vyriešiť problém závislosti farmárov od drahej importovanej sóje.

V rozhovore opisujú, ako vyzerá ich prototyp, prečo syntetickú biológiu rozvíjajú práve v Česku a ako plánujú získať chýbajúce financie cez crowdfunding. Nechýba ani pohľad na ambície do budúcnosti – vrátane možného presunu vývoja do USA kvôli benevolentnejšej legislatíve v oblasti GMO.

• Dá sa odpad z farmy premeniť na cenný zdroj bielkovín?
• Prečo mladí vedci opustili Slovensko a išli tvoriť do Brna?
• Môže geneticky upravená rastlina nahradiť sóju?
• Ako vyzerá autonómna farma budúcnosti?
• Čo všetko musí zvládnuť študentský tím, aby obstál medzi svetovou elitou?
• Prečo Európa brzdí biotechnologické inovácie?
• Ako funguje vertikálna farma ukrytá v lodnom kontajneri?

Ako vznikol tím iGEM Brno a čo bolo impulzom zapojiť sa do najprestížnejšej súťaže v oblasti syntetickej biológie?

Tím iGEM Brno vznikol z túžby bývalých slovenských bio-olympionikov – Mateja, Matúša a Mira – súťažiť aj počas vysokej školy. Tentokrát však nie v súťaži, kde sa hodnotí množstvo nadobudnutých vedomostí, ale v takej, kde rozhoduje schopnosť prispieť k riešeniu reálneho problému pomocou biológie. No nie klasickej, ale syntetickej – teda takej, ktorá nám doslova umožňuje „programovať“ gény, a tým aj samotný život.

Váš projekt NitroDuck spája geneticky modifikovanú žaburienku s autonómnou vertikálnou farmou. Môžete v jednoduchosti vysvetliť, ako celý proces funguje?

Predstav si farmu s dobytkom, na ktorej stojí lodný kontajner. Vo vnútri sa nachádza 20 až 30 „poličiek“, na ktorých rastie geneticky upravená žaburienka. Táto žaburienka je navrhnutá tak, aby dokázala rásť na zriedenej močovke – vedľajšom produkte z chovu dobytka – a premieňať amoniak (zdroj dusíka) na biomasu bohatú na proteíny.

Močovka teda slúži ako živné médium a vzniká priamo na farme, zadarmo. Keďže žaburienka dokáže zdvojnásobiť svoju biomasu každé dva dni, vie takto priebežne produkovať výživnú proteínovú zložku krmiva so všetkými esenciálnymi aminokyselinami – opäť priamo na mieste, bez potreby externých dodávok.

Aké sú hlavné výhody vášho riešenia pre farmárov – v porovnaní so sójou ako proteínovým zdrojom?

Naše riešenie umožňuje predvídateľnú, lokálnu a lacnú produkciu plnohodnotného proteínu priamo na farme – bez závislosti od dovozu sóje zo zahraničia. Cena sóje je veľmi nestabilná a často rastie, čo farmárom sťažuje plánovanie udržateľnej a ziskovej prevádzky.

A povedzme si úprimne – ziskovosť chovu dobytka na Slovensku a v Česku je v posledných rokoch často pod hranicou dlhodobej udržateľnosti. NitroDuck prináša riešenie, ktoré môže farmárom pomôcť stabilizovať náklady a znížiť závislosť od vonkajších faktorov.

zdroj: iGEM

Koľko proteínu dokáže NitroDuck vygenerovať napríklad za týždeň – a pre koľko zvierat by to v praxi mohlo pokryť kŕmnu dávku?

Ak by sme koncept NitroDucku rozšírili na úroveň štandardného lodného kontajnera, takýto kontajner by dokázal týždenne pokryť kŕmnu dávku pre približne 15 dojníc.

Naša techno-ekonomická analýza však ukázala, že táto úroveň efektivity je zatiaľ len na hranici skutočne zásadnej výhody pre farmárov. Aj preto na projekte stále intenzívne pracujeme a hľadáme spôsoby, ako zvýšiť efektivitu a posunúť NitroDuck z inovatívneho konceptu do podoby, ktorá farmárom reálne zmení fungovanie k lepšiemu.

V akom štádiu je dnes vaša technológia – máte už funkčný prototyp, testujete v laboratóriu alebo priamo na farme?

Máme funkčný prototyp kultivátora – autonómneho kultivačného systému, ktorý dokáže maximalizovať produkciu biomasy žaburienky bez potreby ľudského zásahu. Naša geneticky upravená žaburienka, ktorú voláme nitroduckweed, je schopná premieňať amoniak z močovky na proteín. Momentálne ju stále vylepšujeme v laboratórnych podmienkach, aby sme dosiahli výnos až desaťnásobne vyšší na jednotku plochy a času v porovnaní so sójou.

Súčasťou projektu je aj vlastný kontajnerový bioreaktor. Vyvíjate si ho sami, alebo spolupracujete s partnermi?

Navrhli sme si ho úplne sami. Zatiaľ ide o prototyp s kultivačnou plochou 2,5 m², no celý dizajn aj konštrukciu vytvorili študenti tímu iGEM Brno z Vysokého učení technického v Brne. Je to dôkaz toho, že s dostatočnou dávkou motivácie a tímovej práce sa aj študentský projekt môže premeniť na technologicky prepracované riešenie.

Ako sa tím s 21 členmi z rôznych odborov koordinuje? Kto má na starosti vývoj, komunikáciu, vedeckú časť či fundraising?

Tím iGEM Brno má aktuálne 21 členov, ktorí sú rozdelení do troch subtímov podľa svojich kompetencií a zamerania:

• Duckweed Hackers pracujú v laboratóriu na genetickej modifikácii žaburienky a tvorbe nitroduckweedu.
• Duckweed Hustlers sa venujú vývoju hardvéru – teda kultivátoru, skleníku a optimalizácii samotného pestovateľského procesu.
• Duckweed Hipsters zabezpečujú komunikáciu projektu navonok, organizujú offline podujatia a starajú sa o popularizáciu výskumu.

Spoločne komunikujeme cez Discord a všetky materiály, úlohy aj projektové dáta máme systematicky uložené v aplikácii Notion. Celý tím sa osobne stretáva raz mesačne, no subtímy fungujú v týždennom režime.

Súťaž iGEM je aj štartovacím bodom pre mnoho svetových biotech startupov. Uvažujete aj vy o spin-offe alebo o založení vlastnej firmy?

Áno, veľmi vážne o tom uvažujeme. iGEM pre nás predstavuje nielen možnosť súťažiť, ale aj otestovať životaschopnosť nášho riešenia v praxi. Finálne rozhodnutie o vzniku spin-offu však padne až po iGEM Grand Jamboree, ktoré je vyvrcholením celého projektu.

zdroj: iGEM

Koľko financií potrebujete na účasť v Paríži a ako presne plánujete kampaň financovať? Kedy spúšťate crowdfunding?

Celkový rozpočet nášho projektu je 40 000 eur. Z toho až 19 000 eur predstavujú náklady na účasť v súťaži iGEM a lístky na Grand Jamboree v Paríži pre všetkých 21 členov tímu. Doteraz sa nám podarilo získať 31 000 eur od partnerov a sponzorov, medzi ktorými sú Prírodovedecká fakulta Masarykovej univerzity, Nadačný fond IOCB Tech, startup GreenOnyx, Vysoké učení technické v Brne, biotech spoločnosť BioVendor a mesto Brno.

Chýbajúcich 9 000 eur plánujeme vyzbierať cez crowdfundingovú kampaň na platforme Donio, ktorú spúšťame 3. septembra.

Máte už záujem investorov alebo spätnú väzbu od potenciálnych partnerov v poľnohospodárskom sektore?

Investorov sme zatiaľ cielene neoslovovali, ale sme v kontakte s viacerými spoločnosťami, ktoré sa celosvetovo venujú výskumu a využitiu žaburienky – napríklad GreenOnyx, Plantible Foods či Phylloceuticals. Časť z nich prejavila o našu technológiu veľký záujem.

Spomedzi nich sa GreenOnyx stal dokonca jedným z našich hlavných sponzorov, čo vnímame ako silnú spätnú väzbu o potenciáli nášho projektu.

Na aké regulačné výzvy narážate pri práci s geneticky modifikovanými organizmami v strednej Európe? Je legislatíva skôr prekážkou alebo motiváciou pre inovácie?

Zatiaľ nenarážame na žiadne regulačné bariéry, pretože testovanie prebieha výlučne v certifikovanom laboratóriu a rastlinu zatiaľ nepoužívame mimo kontrolovaného prostredia.

Ak by sme však chceli technológiu v budúcnosti zaviesť priamo na farmy, situácia sa zásadne mení. V Európskej únii je úroveň genetickej modifikácie, ktorú používame, prakticky neschváliteľná – alebo by si jej komercializácia vyžadovala 3 až 6 rokov trvajúci certifikačný proces, ktorého náklady by sa mohli pohybovať od 5 do 20 miliónov eur.

Preto, ak sa po iGEM Grand Jamboree rozhodneme technológiu komercializovať, pravdepodobne pôjdeme cestou amerického trhu, kde je legislatíva k GMO produktom podstatne priaznivejšia a aj spoločenské vnímanie tejto technológie je omnoho otvorenejšie.

Ako vnímate postavenie Česka a Slovenska v oblasti syntetickej biológie? Máme podľa vás šancu stať sa relevantným hráčom?

Na Slovensku syntetická biológia prakticky neexistuje – aj preto sme sa rozhodli realizovať náš projekt v Česku, kde už určité základy existujú. Zatiaľ sa jej však venuje len hŕstka nadšených výskumných skupín, no pozitívne vnímame rastúci záujem a potenciál do budúcnosti.

Len minulý rok sa v Česku konala európska konferencia o syntetickej biológii (SynBio), vznikla iniciatíva CzechSynBioNode a pribudli aj dva nové tímy v súťaži iGEM. Keďže ide o stále veľmi mladý vedný odbor, šanca, že sa Česko a Slovensko stanú relevantnými hráčmi v regióne, rozhodne existuje. My sami by sme boli radi, keby sa tak stalo – a robíme všetko, čo je v našich silách, aby sme k tomu prispeli.

Tomáš cieli na tržby 180-tisíc eur a expanziu do Škandinávie. „Do štartu biznisu sme investovali 70-tisíc eur“

Čo by pre vás ako tím znamenalo víťazstvo na iGEM v Paríži – osobne aj profesionálne? Kto všetko tvorí váš tím a koľko máte rokov?

Získanie Grand Prize na iGEM Grand Jamboree by pre nás znamenalo osobné aj profesijné prelomové víťazstvo. iGEM je v komunite syntetickej biológie známa ako mimoriadne prestížna a náročná súťaž – víťazstvo by nám otvorilo dvere k spoluprácam a investorom, ku ktorým by sme sa inak zrejme nikdy nedostali.

Zároveň by to výrazne zvýšilo naše šance dostať sa na doktorandské štúdium na top svetové univerzity, ako sú Oxford, Cambridge či MIT. No pre nás to nie je len o kariére – bolo by to aj silné zadosťučinenie, že ako mladí Slováci a Česi vieme doma vytvoriť projekt, ktorý sa môže rovnať špičke svetovej vedeckej scény.

Náš tím má 21 členov a tvoria ho študenti z rôznych odborov – od molekulárnej biológie, cez strojárstvo a dizajn, až po marketing a biznis. Vekovo sa pohybujeme medzi 19 a 26 rokmi.

Čítaj viac z kategórie: Biznis a startupy