בדרך אל השוק - גידולים משופרים בעזרת טכנולוגית "עריכה גנומית מדוייקת"

בפוסט קודם ("המהפכה הבאה בחקלאות כבר כאן: שימוש בטכנולוגית CRISPR לטיפוח מהיר וספציפי של גידולים") דנו בתחילת השימוש במערכת ה CRISPR-Cas לצורכי הנדסה גנטית בצמחים. המערכת, שהתגלתה כ "מערכת חיסונית" הקיימת באופן טבעי בחיידקים ובארכאה רבים, מורכבת ממקטעי DNA ספציפיים, RNA וחלבונים, פותחה ע"י חוקרים לטכנולוגיה יעילה ומדוייקת ל"עריכת גנום" (Genome editing). יתרונותיה הבולטים של המערכת הם, שהיא מאפשרת שינוי במיקום מוכוון ומדויק בגנום (מה שמאפשר החלפת גנים בגנים מהונדסים) ושהיא יכולה להיות מיושמת בטווח גדול מאד של יצורים (כולל צמחים).

אחרי שהבאנו דוגמא ליישום מחקרי של המערכת בעגבניות, שיפור תכונות שונות על רקע זן הבר העמיד יותר מהזנים התרבותיים, ננסה הפעם לטעום מהיישומים שכבר "בדרכם לשוק". נסרוק בקצרה, מס' חברות המשתמשות בטכנולוגית CRISPR-Cas לפיתוח גידולים משופרים (כולל כמובן דוגמא "כחול לבן").

בפתח הסקירה יש לציין, שמוצרי רוב החברות ככולן נמצאים בפיתוח ויש עדיין כברת דרך עד שיגיעו לשלב השיווק. שני גורמים מרכזיים מאיטים את פיתוח המוצרים. הראשון הוא "זמן הדור", כלומר פרק הזמן הלוקח מנביטת הזרעים – התפתחות הצמח ואיברי הרבייה שלו – ועד ליצירת זרעי הדור הבא. בגידולים, פרק זמן זה הוא לפחות 4-5 חודשים, זמן ארוך יחסית. בנוסף, במקרים רבים מתחילים את הגידול בתרבית תאים, ובמקרה של צמחים חלוקת תאים בתרבית היא איטית. המכשול השני, שעומד בפני חברות המפתחות גידולים מהונדסים גנטית, היא הרגולציה. במדינות רבות, נכון להיום, "אין כניסה" לגידולים מהונדסים גנטית (Genetically Modified Organisms, GMO). יחד עם זאת, השימוש בטכנולוגית CRISPR, שאינה משאירה "עקבות" של DNA זר בתוצר הסופי, אושר גם ברבות מהמדינות האלו, כטכנולוגית הכלאה (breeding) חדשה ולא כ GMO (1).

על אף המכשולים האלו, סכומי ההשקעות שחברות בתחום הצליחו לגייס (פרוט להלן), מעידים על האמון הגדול של הגורמים המשפיעים בכלכלה העולמית, בפוטנציאל המובטח בתחום.

החברות המכוונות לפיתוח יריעה רחבה של גידולים, המשופרים במגוון היבטים, מכילות לרוב חטיבה ביואינפורמטית, שבעזרת Artificial Intelligence (AI) ואלגורתמים חישוביים, יזהו גנים, שהם "שחקנים מרכזיים" בביטוי התכונה הרצויה ואלו שינויים בגנום נדרשים ע"מ להגיע לתוצאה הרצויה. מרכיב שני הוא, כמובן, החטיבה המולקולרית, שמפתחת את הכלים המולקולריים לעריכה הגנומית. חלק שלישי, שהוא קריטי לא פחות, זה פיתוח היכולת להחדיר בצורה יעילה את השינויים לצמחים המותמרים (המהונדסים) וקבלת צמחים בהם השינוי הרצוי הוא יציב בצאצאים.

חברות (2):

1) Pairwise (https://pairwise.com)

רקע: הוקמה ע"י חברת Monsanto, החברה החקלאית הגדולה ביותר בארה"ב (כיום חלק מקונצרן "באייר"), ב 2018 בהשקעה של 125M$. בין מקימי החברה היה Dr. Feng Zhang חוקר באוניברסיטאות הרברד ו MIT, שהיה ממובילי פיתוח מערכת ה CRISPR (אך ללא רקע במחקר בצמחים).

מטרות: פיתוח ירקות ופירות בעלי ערך תזונתי וטעם משופרים בלי לאבד את העמידות של הצמחים וחיי המדף של התוצרים.

מוצרים: כיום מתמקדים בפיתוח ירקות עלים, פירות יער ודובדבנים.

2) PLANTeDIT (http://plantedit.com)

רקע: נוסדה באירלנד ומשלבת טכנולוגיה לעריכה גנטית שפותחה ע"י חברת Toolgen.inc ומערכת לטרנספורמציה יעילה של צמחים, שפותחה על ידם. כחברת הזנק נתמכה ע"י תוכנית "אקסילטור" יוקרתית של בית ההשקעות הגדול SOS Ventures (https://sosv.com).

מוצרים: פיתחו צמחי סויה המייצרים שמן איכותי (תכולה גבוהה של חומצות שומן לא רוויות). הראו היתכנות של עריכה גנטית בגפן ותפוח.

3) Inari (https://inari.com)

רקע: נוסדה ב 2016 בקיימברידג', מסצ'וסס (ארה"ב). גייסה מעל 208M$.

מטרות: ייצור זרעים היכולים לנבוט ולצמוח בתנאי סביבה תת-אופטימליים ולתת יבול רב יותר.

מוצרים: בשלב ראשון מתמקדים בזרעי תירס וסויה (הגידולים המרכזיים בחקלאות ארה"ב) ומכוונים להגדלת היבול ב 20%, הפחתת צריכת המים והחנקן בתירס ב 40%.

4) Cibus (https://www.cibus.com)

חברה המבצעת "עריכה גנטית מדוייקת" בצמחים באמצעות טכנולוגיה שונה מזו של מערכת ה CRISPR, המכונה Oligonucleotide‐directed mutagenesis (ODM). לפירוט של המערכת והבנת השוני בינה לבין מערכת CRISPR, ניתן לקרוא את המקור הבא (3) או באתר החברה.

רקע: החברה נוסדה בשנת 2001 בסן-דייגו, ארה"ב. גייסה מעל 70M$ והטכנולוגיה שלה מעוגנת במעל 300 פטנטים.

מלבד השימוש המוכח ב ODM, ערך מוסף גדול של החברה היא היעילות הגבוהה שבה הם מצליחים להתמיר תאים מבודדים מרפרטואר גדול של צמחים (תאים המכונים פרוטופלסטים, אלו תאים שהוסרה מהם דופן התא הקשיחה ולכן קל יותר להחדיר אליהם חומרים) ולגרום להם להתחלק ולהתמיין לקבלת צמח שלם ופורה מתא בודד.

מטרות: החברה מפתחת גידולים משופרים של פגידולי זרעי-שמן ודגנים הנפוצים בעולם: קנולה, אורז, סויה, חיטה ותירס להקנות להם עמידות כנגד מחלות, עשבי-בר, חרקים מזיקים ולייעול ניצול החנקן.

מוצרים: צמחי קנולה משופרים, לאיבוד מופחת של תרמילים, עמידות בפני חומרי הדברה, הגנה ממחלות וניצול מוגבר דל חנקן, כבר נמצאים במבחני שדה וחממה.

5) לסיום, הבטחנו דוגמא ישראלית. ומה יותר ישראלי מקאנביס?

CanBreed (https://www.can-breed.com)

רקע: החברה הוקמה ב 2017, ממוקמת בגבעת-חן, בקומפלקס שכולל את חוות הניסויים בקאנביס הגדולה בישראל (על פי דיווח החברה). בגיוס ראשוני השיגה כ 2M$ (4).

מטרות: כבר משווקת זרעים אחידים ויציבים גנטית (ללא קשר למערכת ה CRISPR). חותרת לשימוש יעיל במערכת CRISPR לשיפור תכונות בקאנביס.

לסיכום, הנסיונות לפיתוח גידולים משופרים בעזרת "עריכה גנומית מדוייקת" כבר זוכים לאמון רב בשוק הפיננסי ונמצאים בהילוך גבוה. מעניין וכדאי להמשיך לעקוב אחרי דרכם לשוקי הירקות והפירות.

מקורות:

1) https://indiebio.co/plant-biology-based-technologies-in-biotech-startups/

2) https://www.synthego.com/blog/crispr-startup-companies ואתרי החברות

3) Sauer, N. J., Mozoruk, J., Miller, R. B., Warburg, Z. J., Walker, K. A., Beetham, P. R., Schöpke, C. R., & Gocal, G. F. (2016). Oligonucleotide-directed mutagenesis for precision gene editing. Plant biotechnology journal, 14(2), 496–502. https://doi.org/10.1111/pbi.12496

4) https://finder.startupnationcentral.org