Генномодифицированные водоросли удваивают производство биотоплива

Компании ExxonMobil и Synthetic Genomics Inc. объявили о прорыве в совместных исследованиях передового биотоплива, связанного с модификацией штамма водорослей.

Ученые создали штамм водорослей, используя которые можно производить в два раза больше липидов, чем ранее, это вещество, которое затем перерабатывают в биотопливо.

Используя комбинацию инструментов для редактирования генов, включая знаменитый метод CRISPR-Cas9, ученые идентифицировали и отключили гены, которые ограничивали производство липидов. Создав водоросли, которые могут поддержать коммерческие объемы устойчиво используемого биотоплива.

«Мы сосредоточены на понимании того, как можно максимизировать эффективность [липидного производства] водорослей и в то же время максимизировать количество CO2, которое преобразуется в липиды в клетках, являющегося компонентом, перерабатываемым в биодизель», - сказал Эрик Моллингринг (Eric Moellering), ведущий исследователь компании Synthetic Genomics Inc.

Ученые пытались воплотить в реальность концепцию использование фототропных водорослей для производства биодизеля с 1970-х годов. Ранее считалось, что новый энергетический сектор, основанный на водорослевом биотопливе, может гарантировать транспортное топливо и продовольственную безопасность для будущих поколений.

Несмотря на годы исследований, наилучшие попытки до сих пор были ограничены промышленными штаммами, которые, хотя и имеют действительно высокий коэффициент конверсии липидов, не производят достаточного количества материала, чтобы сделать его коммерчески жизнеспособным, - ограниченный тем, что он не может расти очень быстро.

«В начале исследования мы задали основной вопрос: можем ли мы спроектировать водоросль для получения большего количества липидов при сохранении роста? Эта публикация дает доказательство концептуального ответа на этот вопрос - да», - сказал Моллерринг.

В своем новом исследовании команда использовала технологию редактирования геномов высших организмов CRISPR-Cas9 и определила 20 факторов перехода, которые регулировали производство липидов. Исключив 18 из них, команда смогла удвоить выход липидов по сравнению с немодифицированными водорослями.

Но один из самых важных моментов заключается в том, что они смогли это сделать, не замедляя темпа роста водорослей. Водоросли росли с той же скоростью, что и немодифицированный тип.

Генетически модифицированные водоросли производили до 5 г липидов на метр в день, что в два раза больше, чем в дикой природе.

Другим важным показателем является полная конверсия углерода в липид. Это говорит о том, насколько эффективны водоросли при конверсии СО2 в липиды. В дикой природе у обычных водорослей преобразование СО2 составляет около 20%, но у генномодифицированных водорослей преобразование углерода в липиды составляет от 40 до 55%.

Стоит отметить, что это исследование проводилось только в лабораторном масштабе, но один из исследователей, Имад Аджави (Imad Ajjawi), из компании Synthetic Genomics, отметил, что, хотя команда считает это «доказательством концепции, работа представляет собой важную веху в установлении направления для пути, который ведет к возможной коммерциализации биотоплива из водорослей».

Если этот метод выйдет за рамки лаборатории, производство биотоплива больше не будет основываться на сахарах, производимых земледельческими культурами, такими как сахарный тростник и кукуруза.

Это исследование является еще одной победой в области редактирования генов, и исследователи показали, что новые инструменты для генетического редактирования находятся в центре обсуждения некоторых из самых больших проблем в мире.

«Мы также разработали необходимые геномные и генетические инструменты, которые позволят будущим прорывам продвинуться в этом направлении», - сказал Айяви.