Onderzoek naar cannabis krijgt steeds meer vaart. De introductie van het TILLCANN-platform door het in Barcelona gevestigde Centre for Research in Agricultural Genomics (CRAG) is het nieuwste resultaat van de groeiende aandacht voor cannabiswetenschap. "Wij zijn in 2019 begonnen met onderzoek naar cannabis," vertelt Jason Argyris, onderzoeker bij het Institute for Agrifood Research and Technology (IRTA) binnen CRAG's plantengenomica groep. "Ons idee was theoretisch eenvoudig maar praktisch uitdagend: dezelfde genomische tools toepassen op cannabis die we ook bij andere gewassen gebruiken. Door regelgeving is cannabis wetenschappelijk achtergebleven, maar de wetenschap trekt zich niets aan van stigma. We wilden onderzoeken of we eigenschappen als ziektebestendigheid, bloeitijd en cannabinoïdesynthese konden verbeteren met methoden die bij andere soorten al standaard zijn."
Een van de eerste projecten die nu publiek beschikbaar worden, is TILLCANN – voluit Targeting Induced Local Lesions in Cannabis. De naam zegt het al: het is een mutagenese-gebaseerd systeem dat gerichte DNA-veranderingen aanbrengt in cannabiszaden. Het resultaat is een populatie planten met duizenden nieuwe genetische variaties. "Mutagenese is geen genetische modificatie," verduidelijkt Jason. "Het wordt al tientallen jaren toegepast bij gewassen als tarwe en gerst. Je behandelt een zaadpopulatie met een chemische mutageen, veroorzaakt willekeurige mutaties in het DNA en onderzoekt vervolgens hoe die veranderingen de eigenschappen beïnvloeden. Wij hebben dat proces simpelweg aangepast voor cannabis."
© CRAG
Van fenotype naar genotype en terug
De kracht van TILLCANN ligt in wat het mogelijk maakt. Het platform omvat momenteel meer dan 1.600 lijnen, elk met een unieke combinatie van mutaties. Door deze populatie te screenen, kunnen onderzoekers eigenschappen die ze in het veld waarnemen koppelen aan de genen die daarvoor verantwoordelijk zijn. "Je kunt van fenotype naar genotype gaan," zegt Jason. "Stel, je ziet een plant met gele bladeren. Met TILLCANN kun je achterhalen welk gen verantwoordelijk is voor die eigenschap – van fenotype naar genotype. Hetzelfde geldt voor genen die betrokken zijn bij trichoomontwikkeling of het cannabinoïde-gehalte. Zo kunnen we bestuderen hoe specifieke mutaties dat gehalte beïnvloeden."
Hoewel TILLCANN uit de academische wereld komt, zijn de toepassingen niet beperkt tot onderzoek. Voor veredelaars kan het platform een snellere route betekenen naar nieuwe rassen met unieke chemotypes, sterkere ziektebestendigheid of verbeterde tolerantie voor stressfactoren zoals zout of droogte. "Als je een gen vindt dat je een beter fenotype geeft, heb je een waardevol veredelingsinstrument," zegt Jason. "Dat maakt het platform zo interessant: het gaat niet alleen om het bestuderen van genen, maar om het ontwikkelen van praktische tools die in veredelingsprogramma's kunnen worden ingezet."
Een ander voordeel van TILLCANN is dat cannabis moeilijk te bewerken is met traditionele biotechnologische methoden. "CRISPR is krachtig, maar cannabis is eigenwijs in vitro," legt Jason uit. "Het is niet eenvoudig om planten uit weefselcultuur te regenereren. De TILLCANN-populatie biedt een manier om genfuncties te valideren zonder afhankelijk te zijn van CRISPR – een groot voordeel bij cannabis."
CRAG heeft het platform al gebruikt om genen te bestuderen die verband houden met meeldauwresistentie, trichoomdichtheid en bloeitijd. Deze thema's zijn relevant voor zowel medische als industriële producenten. "We weten welke genen bij andere gewassen zorgen voor meeldauwresistentie," zegt Jason. "Door diezelfde genen in cannabis uit te schakelen, kunnen we resistente lijnen creëren. Zo vertalen we kennis uit andere soorten naar concrete verbeteringen in cannabis."
Het platform is publiek toegankelijk voor samenwerking. Andere onderzoekers of bedrijven kunnen het gebruik licentiëren of samen met CRAG werken. "We hebben niet alleen de populatie opgebouwd, maar ook het protocol," legt Jason uit. "Een bedrijf kan bijvoorbeeld zeggen: 'We willen specifieke genen onderzoeken', en wij kunnen daarbij helpen. Of ze kunnen de methode zelf toepassen om hun eigen populatie te creëren. Voorheen was er nauwelijks iets beschikbaar – nu is er een standaard om mee te werken."
© CRAG
Zaden winnen terrein
De inspanningen van CRAG sluiten aan bij een bredere trend in de cannabisindustrie, waarin moleculaire veredeling en op zaad gebaseerde systemen steeds meer de plaats innemen van klonen en moederplanten. "Je ziet waar de industrie naartoe gaat," zegt Jason. "Sommige bedrijven hebben al hybride zaadlijnen. Dat is de toekomst. Veredeling zal zich richten op zaden, en wij willen daaraan bijdragen door die processen te verbeteren met onderzoek – via haploïde verdubbeling, mutagenese of andere genetische tools."
De volgende stap voor CRAG is het uitbreiden van samenwerkingen met publieke en private partners. "Een van onze pijlers is private ondersteuning, maar een andere is het opbouwen van onderzoekssamenwerkingen," zegt Jason. "We staan open voor projecten gefinancierd door overheden of internationale fondsen, en vooral voor contacten met bedrijven die genomische tools willen integreren in hun veredelingsprogramma's."
De timing lijkt goed. Nu Spanje voorzichtig stappen zet richting medische cannabisregulering en de Europese hennepsector nieuwe energie krijgt, wordt de omgeving voor wetenschappelijke innovatie steeds gunstiger. "Het is een geweldige tijd," besluit Jason. "Artsen kunnen nu in Spanje openlijk over cannabis praten, Duitsland maakt vooruitgang en mogelijk volgt de rest van Europa. Er is nog een lange weg te gaan voordat bedrijven genomische tools volledig omarmen, maar de interesse groeit. Misschien lopen we een beetje voor op de curve – maar dat is precies waar we willen zijn."
Voor meer informatie:
© CRAG
Centre for Research in Agricultural Genomics
08193 Cerdanyola, Barcelona
+34 935 636 600
[email protected]
cragenomica.es
