Разговарала: Ивана Николић
др Јасмина Никодиновић-Рунић
Научни саветник
Група за за еко-биотехнологију и развој лекова,Лабораторија за молекуларну генетикуи екологију микроорганизама,Институт за молекуларну генетикуи генетичко инжењерство
У фокусу вашег истраживања је конверзија отпада у вредне молекуле и биоматеријале. Због чега је овај процес важан?
Један од фасцинантних примера биотехнологије која претвара отпад у вредне молекуле и биоматеријале је коришћење пољопривредног отпада, као што су остаци различитих усева, отпада од хране или чак органских загађивача и пластичног отпада за производњу вредних биомолекула и биоразградивих материјала. На пример, лигноцелулозна биомаса, у коју спадају остаци као што су кукурузна и пшенична слама или отпад од хране као устајали хлеб или нуспроизводи прераде кромпира, богати су скробом, целулозом, хемицелулозом и лигнином. Ови сложени полисахариди се могу разградити у ферментабилне шећере кроз различите биохемијске процесе, као што су ензимска хидролиза, где се ензими добијају биотехнолошким путем, или термохемијски третмани попут пиролизе. Када се шећери екстрахују, одличан су супстрат за ферментације микроорганизма попут бактерија или квасца да би се од њих произвели различити биопроизводи. На пример, одређени сојеви бактерија, гљивица и микроалги природно производе пигменте као део својих метаболичких процеса. Обезбеђивањем одговарајућих отпадних супстрата, као што су органски извори угљеника, попут поменутих ферментабилних шећера или једињења богатих азотом која се налазе у отпадним водама, ови микроорганизми могу расти и производити пигменте као нуспроизвод свог раста.
Једна значајна група пигмената произведених биотехнолошким процесима и на којој ми радимо су продигиозини. Имају антиоксидативна својства и могу се користити као природне боје у храни, козметици и фармацеутским производима. Неколико врста микроорганизама, укључујући бактерије попут Serratia marcescens и представнике рода Streptomyces, способни су да производе продигиозине када се узгајају у одговарајућим условима. Ферментацијом ових микроорганизама, користећи отпадне супстрате као сировину, могуће је произвести биомасу богату продигиозином или екстраховати пигменте директно из ферментационе течности.
Овај приступ не само да помаже у ублажавању проблема са одлагањем отпада претварањем органског отпада у вредне производе, већ нуди и одрживу алтернативу синтетичким пигментима добијеним из петрохемијске производње. Поред тога, употреба биопигмената може смањити утицај на животну средину различитих индустрија, као што су храна, текстил и козметика, заменом синтетичких боја са природним, обновљивим опцијама.
Претварање пластичног отпада у биоматеријале је још један обећавајући приступ за решавање еколошких изазова повезаних са загађењем пластиком, истовремено стварајући вредне и одрживе замене за традиционалну пластику. Један од приступа укључује употребу биотехнолошких процеса за разградњу пластичног отпада у мономере које микроорганизми могу користити за производњу биоразградивих полимера или других корисних биоматеријала, као што је бактеријска наноцелулоза. Све у свему, коришћењем метаболичких способности микроорганизама и ензимских активности можемо да трансформишемо пластични отпад у вредне ресурсе за циркуларну и еколошки прихватљиву (био)економију.
др Јована Граховац
Редовни професор
Катедра за биотехнологију, Технолошки факултет, Универзитет у Новом Саду
Бавите се биогоривима, биоактивним једињењима и микробиолошком биомасом. Како бисте описали свој дан у лабораторији некоме ко није из ваше области? У чему се огледа значај биотехнологије за нашу сва- кодневицу?
Када сам улазила у свет науке, замишљала сам да ћу сваку нову идеју моћи истог момента да спроведем у реалност и задовољим своју радозналост. Насупрот томе, рад у биотехнолошкој лабораторији научио ме је стрпљењу и доброј организацији. Значај биотехнологије за наше окружење огледа се у њеној моћи да преобликује свет и живот какав познајемо, од пољопривредне до индустријске производње хране, од лекова до материјала које користимо, од енергије којом покрећемо ствари до биоремедијације којом решавамо еколошке проблеме, а на крају, можда и најважније – до начина на који размишљамо. Све то постижемо применом живих организама или њихових конституената, а у нашој лабораторији највише радимо са микроорганизмима. Да бисмо креирали нови биотехнолошки производ или применом микроорганизама решили неки од горућих проблема данашњице, прво нам је потребан микроорганизам способан да одговори на наше захтеве. Производне микроорганизме изолујемо из природног окружења тако да наш посао почиње на терену. Наставља се у лабораторији где из прикупљених узорака радимо селекцију микроорганизама, анализирамо њихов потенцијал за продукцију жељеног производа и идентификујемо их применом техника генетичког инжењерства. Следећи корак је потрага за сировинама, које помоћу одабраног микроорганизма можемо на економски исплатив начин да преведемо у производ. У контексту циркуларне економије, као сировине анализирамо различите отпадне токове чије прикупљање такође реализујемо на терену у сарадњи са пољопривредним и индустријским сектором. Да би наше идејно решење имало шансу да напусти лабораторију и заживи у реалном окружењу, морамо да га развијемо до нивоа лабораторијског биореактора. То је суд у којем се биотехнолошка производња дешава и који је исти попут биореактора у индустријским условима само много мањи. Ми трагамо за условима који представљају компромис између онога што највише стимулише микроорганизме да продукују жељени производ и онога што је у реалности технички изводљиво и економски прихватљиво. Нове производе тестирамо и у лабораторијским и у реалним условима да бисмо потврдили колико смо били успешни кроз цео овај процес. Ево да споменем и један пример. Управо смо уз подршку Фонда за науку РС отпочели истраживања у сарадњи са локалном винаријом како бисмо развили производњу биођубрива и биолошког препарата за заштиту винове лозе применом отпада који винарија генерише. Чека нас узорковање микроорганизама из винограда и отпадних токова из винарије, а када обавимо посао у лабораторији, оба производа ће бити тестирана у винограду. Једна винарија која своје пословање усклади са принципима циркуларне економије не може много допринети у погледу смањења укупних негативних ефеката на животну средину, али може бити важан пример другима и, надамо се, покренути ланчану реакцију.
др Ивана Гађански
Виши научни сарадник
Институт BioSens, руководитељка пројекта LABOUR
др Љиљана Шашић Зорић
Научни сарадник
Институт BioSens, руководитељка Радног пакета за развој LAMP протокола
Ви руководите пројектом LABOUR, чији је један од циљева развој уређаја за теренску проверу да ли је биљни материјал генетички модификован. Како ће изгледати овај уређај и на који начин ће се вршити провера? У чему се огледа значај примене овог уређаја у пољопривреди?
Замишљено је да уређај буде и прецизан и једноставан за употребу, тако да и корисници који немају формалан тренинг за рад у лабораторији могу да га користе. Штавише, ми развијамо уређај као портабилан, примењив на терену, тј. на њивама и парцелама. Уређај ће имати део у којем ће се из биљног материјала изоловати ДНК путем различитих раствора и механичким мешањем, да би се, затим, добијена ДНК умножавала помоћу тзв. LAMP реакције, која представља метод донекле налик на PCR, али ефикаснији за теренску примену. Умножавање се одвија у микрофлуидичном уређају опремљеном грејачем, који одржава потребну температуру за LAMP реакцију. Продукти LAMP реакције, тј. умножени региони ДНК, затим се детектују нашим иновативним биосензорима, и уколико постоји ГМ-елемент у испитиваном материјалу, корисник ће добити јасну индикацију ДА или НЕ. У оквиру пројекта се фокусирамо на соју, кукуруз, пшеницу и уљану репицу. У Србији нису дозвољени гајење и комерцијална употреба ГМО биљних култура, међутим, чињеница је да постоје неовлашћени произвођачи који користе ГМО. Осим тога, Србија увози пољопривредне производе и из земаља које дозвољавају и производњу и продају оваквих усева, а будући да нема потпуне контроле увоза, није могуће ни спречити потенцијално ширење ГМО-а ван планираних канала дистрибуције. Један од разлога непотпуних контрола увоза у погледу ГМО детекције је и то што су тренутне процедуре и скупе и временски захтевне, јер подразумевају слање узорака у специјализоване лабораторије. LABOUR уређај је приступачнији, како финансијски тако и из угла корисника. Циљ нам је да помоћу нашег уређаја контроле генетички модификоване хране буду брже и ефикасније, те да допринесу и успостављању праксе обележавања производа који садрже ГМО, што би и потрошачима омогућило право избора при куповини, као и свест о присуству генетички модификоване хране на тржишту. Такође, технологија која се развија кроз пројекат може лако бити прилагођена за примену у здравству, индустрији и свим оним областима које би имале корист од примене сензора за детекцију циљане ДНК различитог порекла.