Биотехнологии и каннабис: CRISPR, клоны в пробирке и конопля без ТГК

Будущее каннабиса в биотехнологиях — это лекарства с научной доказательной базой, точный контроль качества масел и генетика под задачу: сорта для медицины, промышленности и садоводства, вплоть до растений с «выключенным» геном ТГК. Ключевые инструменты — редактирование генома CRISPR, тканевая культура и микроклональное размножение. Важно: статья вышла в декабре 2023 года и описывает ситуацию на тот момент — с тех пор рынок и регулирование изменились, так что цифры и прогнозы ниже — данные той даты.

Главный вопрос — как подружить биотехнологии и коноплю, чтобы получить генетику со всеми свойствами и качеством, которых ждут гроверы. Об этом и поговорим: как две области могут подтягивать друг друга.

Что такое биотехнология?

Биотехнология — это набор методов, в которых используют живые клетки, культуры тканей или молекулы из организмов, например ферменты, чтобы получать или изменять продукты, улучшать растения и животных или создавать микроорганизмы под конкретные задачи.

Эти технологии работают с живыми организмами и биологическими процессами: брожением, использованием ферментов, производством рекомбинантных белков. В основе биотехнологии — знание фундаментальных биологических процессов, молекулярной биологии и генетики, и она даёт инструменты для устойчивого развития сельского хозяйства, рыболовства, лесного хозяйства и пищевой промышленности.

В связке с другими технологиями производства еды, сельхозпродукции и услуг биотехнология становится очень важным инструментом, чтобы прокормить растущее население.

Как биотехнологии влияют на качество и силу каннабиса?

Пример аргентинской провинции Мисьонес

Мисьонес, провинция на севере Аргентины, закрепилась среди лидеров по производству медицинского каннабисного масла — благодаря ряду достижений, которые обеспечивают полную прослеживаемость продукта.

Провинция известна современной инфраструктурой и оборудованием и ведёт исследования параллельно с выращиванием. Предприятие Biofábrica на тот момент выращивало больше 10 гектаров на открытом грунте и примерно столько же в контролируемых условиях индора. В декабре 2022 года начались первые поставки образцов масла для лечения отдельных заболеваний.

Как биотехнологии помогают контролировать качество медицинского масла?

Правительство Мисьонеса, Biofábrica и компания MisioPharma вместе работают над тем, чтобы провинция стала лидером в производстве каннабисного масла. Недавно здесь появилась новая для региона аргентинская технология контроля качества медицинского продукта. Это хроматограф, который позволяет выпускать масло по стандартам и с контролем высочайшего качества.

Самира Альмирон, инженер-химик из команды молодых специалистов MisioPharma, объяснила: «Это последнее слово техники. С помощью высокоэффективной жидкостной хроматографии мы определяем состав — от сырья до готового масла — и концентрацию веществ как в промежуточном, так и в конечном продукте».

Cálice Biotech: как улучшить генетику каннабиса

В Аргентине на этом поле выделяется проект двух биотехнологов — выпускников Национального университета Сан-Мартина (UNSAM) Рамиро Оливеры и Эстебана Эрнандо — и экономиста Алехандро Герме, который специализируется на финансах и стратегии стартапов.

Оливера задумал проект в 2017 году, когда выращивание каннабиса в Аргентине было жёстко ограничено. В 2019 году Эрнандо присоединился как консультант по технологическому развитию. В мае 2021 года появилась компания Cálice Biotech, а в феврале 2022 года она получила разрешение аргентинского Минздрава работать на базе Школы науки и технологий (ECyT) UNSAM.

Cálice называет себя платформой растительной биотехнологии, которая занимается селекцией каннабиса. Её бизнес-модель — решения для компаний и сидбанков в Аргентине и по всему миру.

В медицине они хотят создавать новые сорта для случаев, когда обычные лекарства не помогают. Ещё они работают над сортами для промышленности и садоводства. На момент публикации партнёры привлекли деньги местных инвесторов и вели переговоры с иностранным.

Что происходит с генетикой каннабиса в Аргентине?

Мировой рынок каннабиса заметно рос: по прогнозам того времени, к 2024 году он должен был достичь 42,7 млрд долларов. В Аргентине Секретариат производства при Министерстве экономики оценивал, что к 2025 году отрасль может выйти на 500 млн долларов продаж в год и 10 000 рабочих мест.

Во многих странах техническую коноплю определяют по низкому порогу ТГК, и это ограничивает её выращивание для промышленности. Cálice утверждает, что в лабораторных масштабах с помощью генной инженерии «выключила» ген, отвечающий за синтез ТГК, — и стала одной из первых в мире, кому это удалось.

Для выведения новых сортов каннабиса нужны ещё биоинформатика, феномика и культура тканей. Феномика изучает поведение растений по множеству измеряемых параметров, а культура тканей через микроклональное размножение необходима и для редактирования генов, и как способ получать стерильные растения.

Микроклональное размножение — продвинутый метод клонирования: новые растения выращивают из крошечных кусочков ткани на специальных питательных средах с регуляторами роста.

Трансгенез или CRISPR: старый и новый путь

На момент написания статьи на рынке называли только один такой сорт каннабиса — трансгенный, выведенный в США. Трансгенез — это встраивание в геном растения чужих генов, чтобы дать ему свойства, которых у него не было.

Так получается новый организм, который не мог бы появиться в природе, поэтому регуляторные испытания перед выходом на рынок очень долгие: 15–20 лет и больше 50 млн долларов вложений.

Трансгенез — метод более старый, чем точные «молекулярные ножницы» CRISPR. CRISPR сокращает сроки разработки и регуляторные расходы, потому что не оставляет следов в геноме изменённого организма.

Но чтобы «выключить» конкретный ген, мало владеть CRISPR — нужно знать, какой именно ген редактировать. У каннабиса таких вариантов примерно 40 000. Вот здесь и важен междисциплинарный подход Cálice и других компаний.