植物免疫力的重生:為可持續未來注入新活力


摘要

本文探討了如何透過前沿科技重塑植物免疫力,以應對全球農業挑戰,其重要性在於能夠減少對化學農藥的依賴並提升作物質量。 歸納要點:

  • Helper NLR生物工程技術強化植物免疫,克服傳統抗病基因的限制。
  • 人工智慧加速植物免疫系統研究,助力精準基因編輯和抗病性預測。
  • 高通量篩選平台提升抗病性研究效率,支持永續農業的發展與糧食安全。
綜合而言,這些創新技術不僅促進了植物健康,也為可持續未來注入新活力。

Resurrect Bio:疾病抵抗重生技術引領可持續農業革命

Resurrect Bio 正在透過疾病抵抗重生技術,開創可持續農業的先河。這家位於倫敦的創業公司透過增強作物的天然植物防禦機制,減少了對有害化學物質的需求,並保障全球糧食安全。

故事的起源

在不斷演變的植物病理學領域,突破性進展常常來自最意想不到的地方。這個故事始於基安·杜根(Cian Duggan),一位雄心勃勃的愛爾蘭科學家,他正在倫敦帝國學院向託爾加·博茲庫特(Tolga Bozkurt)教授完成他的博士研究。基安的研究具有開創性,他證明瞭植物免疫受體可以精確累積在病原感染的位置——這一全新概念挑戰了現有植物免疫學的正規化。

基安也具備冒險精神和開拓自己道路的能力。儘管他在學術上取得成功並受到其研究成果帶來的興奮所鼓舞,但基安一直懷抱著一個夢想:透過創立自己的生技公司來縮短學術界與產業之間的鴻溝。他設想利用自己的研究發展出能夠徹底改變農業、保障全球糧食安全的新穎解決方案。

Resurrect Bio 的 Disease Resistance Resurrection 技術不僅在植物免疫系統理解上有所突破,更將其應用於實際農業生產。此技術關鍵在於利用植物本身的免疫系統來抵抗病蟲害,而非依賴化學藥劑。這意味著 Resurrect Bio 的方法更符合當今社會對可持續農業追求,並能降低對環境負擔。同時,此技術還具備長遠經濟效益,可以減少農藥使用成本,提高農產品品質與產量。

Resurrect Bio 的技術也與當前農業領域熱門議題 - 基因編輯技術 (CRISPR) 相輔相成。CRISPR 技術能夠精準地修改植物基因,提高其抗病性,而 Resurrect Bio 則可以利用 CRISPR 技術來增強植物免疫系統效率。兩者結合將帶來更強大的抗病防禦機制,為農業發展注入更多可能性。而且,Resurrect Bio 的技術符合當前生物技術領域發展趨勢,即利用生物自身力量解決問題,以實現可持續發展。

我們在研究許多文章後,彙整重點如下
網路文章觀點與我們總結
  • 商業化的基改作物常見的轉基因包括來自蘇力菌的Cry毒蛋白基因和農桿菌的EPSPS酵素基因。
  • 抗病毒植物基因工程主要利用病毒本身的鞘蛋白、衛星RNA及反義RNA等基因。
  • 新技術相比傳統方法操作簡單且經費較低,能精準編輯目標基因,應用範圍廣泛。
  • 許多具商業價值的植物物種,如小麥和馬鈴薯,擁有複雜的基因體結構。
  • 透過MAS技術,可以早期鑑定作物抗病性,縮短育種時間,有助於提高育種效率。
  • HIGS技術被視為未來作物抗病性改良的重要策略。

隨著科技進步,基改作物不再是遙不可及的夢想。透過最新技術,我們可以更有效地培養出抵禦病害、增產增收的新型農作物。不僅如此,新一代育種方法大幅提升了效率與準確度,使得面對氣候變遷和病蟲害時,我們能夠以更聰明的方法保護糧食安全。這些努力不僅造福農民,也關乎每個人的餐桌健康。


塔可晚餐的意外邂逅:學術研究的產業化新趨勢

一場關於塔可的吉祥會議

我們的相遇出乎意料地平凡。那是個夏末的晚上,Cian、Tolga 以及來自諾裡奇桑斯伯裡實驗室的合作夥伴 Sophien Kamoun 在倫敦諾丁山的一家悠閒塔可餐廳碰面。新鮮製作的玉米餅和辛辣莎莎醬的香氣彌漫在空氣中,他們坐下來討論未來計畫。

在美味的 tacos al pastor 和愉快的笑聲襯託下,Cian 分享了他將學術發現轉化為實際應用的願景。他對此充滿熱情,而他的構想不僅雄心勃勃,更深植於科學嚴謹性之中。隨著他們深入交談,很明顯這是一個獨特的合作機會,能將他的願景變為現實。

用餐結束時,團隊已經在沾有莎莎醬的餐巾紙上潦草寫下了一份粗略計畫——這些計畫很快將演變成比他們預期更大的成果。這段文字描繪了當今學術界與產業接軌的新趨勢,即「學術研究的產業化」。透過這樣的平台,不僅能促進研究成果商業化,也讓更多社會問題得到解決。在非正式場合進行交流和合作,有助於激發創新思維,建立良好的研究網路,並促進跨學科研究,以取得更具突破性的成果。


疾病抗性復甦的解釋 我們合作的基石概念是我們所稱的「疾病抗性復甦」。那這究竟意味著什麼呢? 簡而言之,疾病抗性復甦涉及重新啟用植物中休眠或失落的免疫反應,以保護它們不受病原體侵害。我們的作物擁有抵抗各種疾病的免疫基因,但隨著新型病原體和寄生蟲的演變,許多這些基因變得無效。疾病抗性復甦則是透過對免疫基因進行微小改變,使其再次有效。


Resurrect Bio:運用「Helper NLR 生物工程」重塑植物免疫系統,打造抗病作物新紀元

快轉一年:從願景到現實

距離最初在墨西哥捲餅上萌芽的想法已經過去了一年多,這個概念如今已發展成為一個蓬勃發展的企業。Cian成功籌集了超過200萬美元的種子資金,並創立了Resurrect Bio,一家專注於復甦和增強作物抗病能力的生技新創公司。

今天,Resurrect Bio擁有一支由七位敬業研究人員和科學家組成的活力團隊,他們不懈努力,將「抗病性復甦」的概念從實驗室推向田野。他們的使命明確:開發能夠抵禦日益增加病原體壓力的作物品種,以確保全球人口增長下的糧食安全。

復甦背後的科學

隨著創業之旅逐漸升溫,學術界也開始注意到我們的工作。團隊及其合作夥伴在《Science Advances》上發表了首篇概念驗證研究,標題為《透過輔助NLR生物工程重塑植物抗病性蛋白》。

值得注意的是,Resurrect Bio 的核心技術在於「Helper NLR 生物工程」,這項技術顛覆了傳統育種方式,不再依賴漫長且繁瑣的雜交與篩選過程。透過重新啟用植物基因組中的「Helper NLR」蛋白質,Resurrect Bio 能夠快速有效地恢復並增強作物對疾病的抵抗力。此技術突破之處在於它能夠重新啟用休眠中的抗病基因,而非依賴傳統育種中隨機基因組合的方法,使得 Resurrect Bio 能針對特定病原體進行精準改造,加速開發出更具針對性的抗病作物品種。

我們也可以說 Resurrect Bio 的研究成果象徵著植物免疫的新時代正在啟幕。在未來,我們期待能利用這些先進技術,有效應對全球農業面臨的不斷變化與挑戰。

在這項研究中,他們詳細說明瞭如何設計一種特定型別的免疫受體,稱為輔助 NLR(核苷酸結合、富含亮氨酸重複的受體),使其對馬鈴薯囊蟲的抑制不敏感。這種害蟲每年使英國農民損失高達5000萬英鎊。


基因編輯技術助力植物抗病:復活古老基因,開啟農業新紀元

這項研究的意涵深遠。它為開發不僅能抵抗當前疾病,還能適應新興威脅的作物開闢了新的途徑,從而減少農作物損失,並促進可持續農業的發展。

復活現象如今成為現實。自最初研究發布及 Resurrect Bio 啟動以來,「疾病抗性復活」的概念在科學界逐漸受到關注。隨著新論文的出現,這一方法學得到擴充套件,並被應用於不同作物和疾病上。

日本愛媛大學的一個團隊展示了將疾病復活技術成功應用於煙草,使其對一種病毒產生抗性的案例,此過程使用了基因編輯技術。加州大學伯克利分校 Ksenia Krasileva 的團隊則展示了一種小麥抗性基因如何被設計成檢測小麥莖銹病的逃逸突變體,而小麥莖銹病是一種對全球經濟影響巨大且具有毀滅性質的疾病。

值得注意的是,「疾病抗性復活」不僅僅是基因編輯技術的運用,它還代表著植物育種領域的一次全新正規化轉變。在傳統植物育種中,通常透過雜交和篩選等方式從現有基因庫中尋找抗病基因。然而這一方法受限於現有資源且耗時耗力。「疾病抗性復活」打破了這一限制,它利用古老品系中曾存在的抗病基因,透過基因編輯或其他技術手段將其重新啟用並匯入到現代栽培品種中,有效提升作物抵禦各類病害能力,如同重新挖掘古老「寶藏」基因一般,為植物育種開拓出全新的道路。


Resurrect Bio:抵抗植物病害的全新策略

在概念上,這些研究可以比擬於新型人類疫苗的開發,旨在對抗影響我們的新變種病毒(逃逸突變株),例如流感和 COVID-19 冠狀病毒。這些研究展示了 Disease Resistance Resurrection 的多樣性及其廣泛潛力。

隨著氣候變遷加速以及全球貿易持續將病原體引入新的地區,我們的農業系統正面臨前所未有的威脅。傳統的疾病控制方法,如化學農藥,正在逐漸失去效果,且對環境和健康造成重大風險。

上述科學進展強調了 Resurrect Bio 使命的重要性,特別是在全球貿易擴張、氣候變遷及其他環境壓力等日益嚴峻挑戰下,加劇了植物疾病的蔓延與嚴重性,甚至可能促使新型植物病原體和害蟲品系的出現。

疾病抗性復活:打造更健康、更高效且更可持續的農業未來

疾病抗性復活提供了一種可持續且具擴充套件性的解決方案,以應對這些挑戰。透過增強植物的免疫力,我們可以減少對有害化學物質的依賴,提高農作物產量,並確保未來幾代人的糧食安全。

擴大我們的網路

這就是 Resurrect Bio 的故事——一段從熱情想法到開創性企業的旅程,準備在全球農業中產生重大影響。但這僅僅是個開始。我們現在正在籌備 A 輪融資,以擴充套件研究並將我們的解決方案帶給全球農民。我們積極尋求與投資者、科學家和農業專家的合作,他們共享我們對可持續和安全食品未來的願景。

如果您有興趣透過投資、合作或只是分享想法來加入我們這段激動人心的旅程,請隨時聯絡我們。攜手合作,我們能使疾病抗性復活不僅僅是一個概念,而是成為全球農業的一項標準。

Resurrect Bio 採用「疾病抗性復活」策略,透過先進的 AI 技術分析植物基因組,找出關鍵免疫基因,並透過基因編輯技術強化植物的天然免疫系統,使其能抵抗多種病原體。這種 AI 驅動的植物免疫工程不僅能有效降低病蟲害發生率,更能減少農藥使用量,達成環境友善目標。因此,我們致力於結合生物農藥以實現整合式病害管理,使得每一位農民都能享受更健康、更高效且更可持續的耕作方式。

認識我們的團隊



Doko團隊如何利用AI技術和高通量篩選平台推動植物免疫研究

1. Doko-Miles Thorburn博士是我們的資深計算生物學家,他專注於預測蛋白質之間的互動作用,並尋找病原體效應子與植物NLRs(免疫受體)。Miles在倫敦的女王瑪麗大學完成了他的博士學位,研究主題為三刺魚適應異質環境的演化基因組學,隨後在倫敦帝國學院進行了關於按蚊媒介控制生物技術的博士後研究。值得一提的是,Miles擁有固定翼飛行員執照,這是在他居住在紐西蘭期間取得的,但目前已經過期。

2. Imogen Binnian博士是我們的資深科學家,她負責領導濕實驗室團隊並開發我們的高通量篩選平台。Imogen在劍橋的大英國協醫療研究理事會分子生物學實驗室(MRC LMB)獲得博士學位,研究重點為如何調控錯誤折疊膜蛋白在內質網中的翻譯。在她不在實驗室時,你可能會看到她正在為下一場鐵人三項比賽進行訓練 🚴‍♀️ 或者編織一雙襪子!

近年來,深度學習和圖神經網路技術被廣泛應用於蛋白質互動作用預測中。透過訓練模型來學習蛋白質序列及結構資訊,使這些模型能夠更準確地識別蛋白質之間的互動作用,尤其是在未知互動作用上的預測能力顯著提高。Miles利用這些前沿技術,有望在預測植物NLRs與病原體效應子的互動方面取得突破,為植物免疫研究帶來新的方向。

高通量篩選平台也結合了自動化技術,它使得樣本處理速度大幅提升,提高了資料收集和分析效率。這種創新方法不僅能加速科研程序,更助力於對各類生物標靶進行深入探索與分析,在未來可能引領更多重要發現。

團隊成員介紹:從科研到營運,多元專才齊聚一堂

3. 那就是 Cian - 關於他的話題就到此為止!
4. Pankhuri Srivastava
Pankhuri 是我們的第一位聘用員工。她是一名研究技術員,是實驗室的中流砥柱,專注於 NLR 抑制劑的篩選。
Pankhuri 在英國帝國學院取得應用生物科學與生物技術碩士學位。在此期間,她的研究主要集中在中國倉鼠卵巢 (CHO) 細胞上。
工作之外,她喜歡烹飪、旅行和親近自然。

5. Rovena Walichchoru
Rovena 也是一名研究技術員,目前專注於增強免疫受體功能性。
Rovena 在帝國學院完成植物與微生物生物科學的碩士研究,在那裡她從事了有關馬鈴薯潰爛病的研究。
工作之餘,Rovena 是個美食家,特別愛吃甜點,也是詢問倫敦餐飲建議的最佳人選!

6. Rob Lo Bue
Rob 是我們首位非科學背景的聘用員工,他負責運營 - 確保公司的一切運作順利並制定各項流程。Rob 在巴斯大學攻讀國際管理,並剛剛在卡迪夫管理學院完成經濟與金融碩士課程。他曾是創業者,建立了一家科技公司,運營十年後將其出售。Rob 喜歡旅行,但他最愛回到家中享受一塊威爾士蛋糕。

未出現在照片中的有:Tolga、Sophien以及我們的新聘員工Ji Soo Nah,她將於九月開始工作,作為另一位研究技術員,將從Syngenta加入我們的團隊!

參考來源

植物育種技術之演進:談新興基因編輯技術CRISPR/Cas9 於農業之應用

在商業化的基改作物中,最常見的轉基因有來自蘇力菌(Bacillus thuringiensis)的毒蛋白(Cry)基因和來自農桿菌的EPSPS酵素基因,前者賦予基改作物抵抗蟲害的 ...

37-5 利用生物技術~進行作物抗病及抗蟲育種

抗病毒植物的基因工程主要來自病毒本身,包括鞘蛋白( coat protein, CP )基因、衛星RNA ( satellite RNA )基因及反義RNA ( antisense RNA )基因。鞘蛋白基因的作用機制包括 ...

CRISPR/Cas9 基因編輯技術平台之發展及作物育種的應用

此技術相較於之前的. 基因編輯方法,不僅操作簡化且所需經費亦相對便宜,更重要的是能精準且有效編輯目標基因,使其不論在. 動物、植物或者人類疾病治療等皆有廣泛性的應用。

改寫人類與農業未來的神技?基因編輯能否幫忙餵飽全世界

大多數具有商業價值的植物物種中,許多都發展出相當複雜的基因體,如小麥、馬鈴薯和香蕉。幾乎所有哺乳類物種的細胞中,每個基因都有兩個複本(一個來自父親,一個來自母親),但 ...

來源: 農傳媒

创造新的植物免疫受体以抵抗疾病

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要課題,傳統育種方式受到抗病種原缺. 乏及病理小種多樣性,增加育種的困難. 性;基因編輯針對抗病性育種的主要方. 式為編輯作物本身的致病相關基因以降. 低感染機率,或 ...

番茄抗病基因分子標誌應用

MAS 技術優點有,早期鑑定作物抗感病基因型、植株罹病情形、約可縮短1/2 回交育種時程等,對於育種者收集抗病品種及育成商品化雜交一代品種將有相當大助益。 ... 本文將介紹 ...

來源: 農業部

植物抗病性与病害绿色防控: 主要科学问题及未来研究方向

利用基因编辑技术对作物基因组. 进行遗传改造,是培育广谱持久的抗病性品种是未. 来作物抗病性改良的重要策略. 2.7 HIGS技术在育种中的应用. 寄主诱导的基因沉默( ...


CR

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