Ученый из Пущино рассказал о возможностях современной генной инженерии

В этом году Сергей Владимирович получил награду как лучший сотрудник научной сферы городского округа Серпухов в рамках празднования Дня труда Московской области. От первых в мире светящихся растений до революционных подходов в генном редактировании пшеницы и создании уникальных подвоев он рассказал в интервью «МК в Серпухове». Сегодня мы поговорим о науке, которая меняет сельское хозяйство, развеем мифы о ГМО и заглянем в амбициозные планы ученого и его коллег.

По стопам отца

— Сергей Владимирович, расскажите немного о себе: где Вы родились, учились?

— Родился я в городе Мичуринске Тамбовской области. В конце 1970‑х годов окончил Плодоовощной институт имени Мичурина (сейчас он носит название Мичуринский государственный аграрный университет — прим. «МК») в родном городе и затем поступил в аспирантуру в Пущино, в Институт почвоведения и фотосинтеза. В дальнейшем около пяти лет проработал в Центральной генетической лаборатории в Мичуринске. Там же защитил кандидатскую диссертацию. Позже я получил второе высшее образование на биофаке МГУ на кафедре молекулярной биологии. В Пущино я работаю с 1992 года.

— Ваша жизнь практически со школьной скамьи связана с наукой. Как Вы приняли решение выбрать именно это направление в качестве своего пути?

— Можно сказать, что я решил пойти по стопам отца. Он работал в селекционной группе с профессором Будаговским, который в 1970‑е годы создал уникальные подвои для плодовых культур. Эти подвои до сих пор используются и у нас, и на Западе. Пожалуй, самое крупное достижение, связанное с Мичуринским институтом, — это не столько широко известные сорта плодово-­ягодных культур, сколько именно подвои. Это реальный и востребованный продукт, используемый по всему миру.

Отец входил в коллектив, который занимался созданием зимостойких клоновых карликовых подвоев для яблонь, предназначенных для садов средней полосы. Их до сих пор используют в Канаде, Англии, Скандинавии, а также в северных штатах Америки. Они сохранили свою актуальность даже спустя десятки лет.

Помимо этого, я и сам всегда интересовался биологией, в частности, растениями и животными. В конце девятого класса я прочитал книгу по молекулярной генетике Стента и решил, что хочу заниматься этим направлением. Сразу поступить в МГУ не удалось, поэтому после школы я окончил сельскохозяйственный институт. Однако это мне помогло, так как в итоге я все же получил образование в МГУ на кафедре молекулярной биологии, которая считается одной из самых продвинутых. И именно благодаря сочетанию сельскохозяйственного и молекулярно-­биологического образования мне удалось в дальнейшем вместе с коллегами организовать прикладные исследования в области биоинженерии плодовых и не только культур.

— Как начиналась Ваша научная деятельность?

— Я работаю в филиале Института биоорганической химии РАН в Пущино с 1992 года, на протяжении многих лет заведую станцией искусственного климата «Биотрон» — это уникальный фитотрон (камера или комплекс камер для выращивания растений в регулируемых искусственных условиях — прим. «МК») с корпусом для проведения исследований в области молекулярной биотехнологии растений.

Примерно с 2005 года я параллельно возглавляю лабораторию генной инженерии растений в ФГБНУ ВНИИСБ в Москве, которую мы организовали совместно с директором института, и она успешно функционирует до сих пор.

В 2014 году, после присоединения Крыма к России, мы смогли получить крупный грант на организацию в Ялте комплексного центра, который специализируется на генетике, биоинформатике и биотехнологии растений. Он создан на базе Никитского ботанического сада. Финансирование этого масштабного проекта осуществляется при поддержке Крымского правительства и Минобрнауки РФ. Несколько моих аспирантов переехали в Крым и сейчас работают в центре. У нас там налажен полный цикл — от исследований в области биоинформатики растений (в первую очередь винограда и косточковых культур) до производства безвирусного посадочного материала этих же культур. Мы активно занимаемся на базе Центра в Ялте биоинженерией, биоинформатикой и геномикой растений. Наша работа направлена на конкретный практический результат — получение конкурентоспособных сортов растений, в первую очередь плодовых культур. Одна из главных задач — развитие садоводства Крыма.

— Как Вам удается совмещать научную работу сразу в нескольких городах?

— Я уже привык жить в таком ритме. Примерно один день в неделю я провожу в Москве, в лаборатории в ВНИИСБ. Сейчас этот институт немного изменил свой курс, сосредоточившись больше на селекции, поэтому наша лаборатория уже не такая большая, как была раньше. Поэтому основное рабочее время я провожу либо в Пущино, либо в Ялте — там я бываю по три-четыре месяца за год.

Трансгенная пшеница и суперсладкие фрукты

— Расскажите о разработках вашей лаборатории в сфере биоинженерии. Насколько я знаю, многие из них уникальны.

— Да, это так. Разработок достаточно много. Например, мы получили сливу, устойчивую к вирусам. Также мы создали линии земляники, яблок, груш и томатов с измененным вкусом плодов за счет внедрения гена суперсладкого белка тауматина из тропического растения кафембе.
Мы стали первыми в России, кто получил трансгенную пшеницу, которую можно «подстраивать» под конкретные условия внешней среды, а вишни трансформировали первыми в мире. Это отмечено во многих научных публикациях.

В области биоинженерии косточковых культур наша группа является одной из ведущих в мире на протяжении многих лет, и сейчас мы продолжаем активно заниматься этим направлением.
Недавно мы получили интрагенные растения. Это растения, которые не являются ГМО в традиционном понимании, поскольку в отличие от трансгенных растений, не содержат чужеродного генетического материала. Вместо этого при их трансформации мы манипулируем их собственными, эндогенными генами, меняя их положение или активность для придания новых свой­ств. Недавно мы получили первые такие плодовые культуры и сейчас испытываем их. Это достижение мирового уровня: в мире не более пяти таких лабораторий, способных выполнять подобные работы.

Совместно с нашим головным институтом ИБХ РАН пять лет назад мы первыми в мире получили светящиеся растения — аналогов в природе им никогда не существовало. Для этого мы перенесли целый цикл из пяти генов грибов, клонированных в лаборатории д. б. н. Ямпольского в нашем головном институте ИБХ. Мы внедрили их сначала в табак, а затем и в другие растения и получили в итоге уникальный результат. Статья на эту тему была опубликована в журнале Nature Biotechnology.
В настоящее время мы активно занимаемся редактированием генома сельскохозяйственных культур.

Основные направления сейчас — плодовые культуры, сахарная свекла и пшеница. Как я уже отметил, мы одними из первых в России начали редактировать геном пшеницы, что является достаточно непростой задачей, учитывая, что пшеница — это гексаплоид, имеющий по шесть копий каждой хромосомы (три набора), и это создает определенные сложности. Недавно нам удалось полностью отредактировать все шесть копий одного из генов, ответственных за синтез крахмала. Подобные работы в России, кроме нас, ведутся только в Новосибирске. Изначально мы начинали с трансгенных технологий, а теперь активно занимаемся геномным редактированием.

— Многих людей пугает слово «ГМО». Расскажите, пожалуйста, с точки зрения науки это все-таки опасно или нет?

— Честно говоря, как ученый, я уже не участвую в таких дискуссиях. В начале 2000‑х годов было очень много обсуждений и споров на эту тему, сейчас уже просто неинтересно возвращаться к ней. Рассказы о вреде ГМО — это в первую очередь вопрос политики и экономики. На сегодняшний день науке ничего не известно о ­каком-либо вреде генетически ­модифицированных продуктов. Более того, совершенно непонятно, откуда этот вред может взяться. Так что вся шумиха с запретом ГМО — исключительно экономического характера.

— Над чем сейчас трудится ваша лаборатория и что в ближайших планах?

— Планов много. В настоящее время мы занимаемся в основном виноградом и плодовыми культурами. В отношении винограда мы работаем над повышением его устойчивости к филлоксере (насекомому из семейства тлей, карантинному вредителю винограда — прим. «МК») и стрессам, а также над производством посадочного материала для крымских виноградников.

Что касается плодовых культур, то здесь, как я уже упоминал, мы сосредоточены на их устойчивости к вирусам. Кроме того, у нас есть подходы, связанные с ускорением селекции. Эти две темы — устойчивость к вирусам и ускоренная селекция — сейчас находятся в приоритетной работе. Основная часть исследований по плодовым культурам ведется здесь, в Пущино, а часть (по работе с виноградом и косточковыми культурами) — в Крыму.