Το MIT εξασφαλίζει έως 52,9 εκατ. δολάρια από την ARPA-H για τον σχεδιασμό ζιζανιοκτόνων με παραγωγική ΤΝ

Το MIT ανακοίνωσε στις 10 Νοεμβρίου 2026 ότι θα ηγηθεί ενός έργου που χρηματοδοτείται με έως 52,9 εκατομμύρια δολάρια από την ARPA-H, την Υπηρεσία Προηγμένων Ερευνητικών Προγραμμάτων για την Υγεία των ΗΠΑ, με στόχο τον σχεδιασμό ασφαλέστερων ζιζανιοκτόνων με παραγωγική ΤΝ και την ανάπτυξη βιολογικών συστημάτων που διασπούν γεωργικά χημικά.

Το έργο, με την ονομασία «Ακριβής μάθηση για στοχευμένη καταπολέμηση ζιζανίων» (PLOW), εντάσσεται στο πρόγραμμα Systems for Tracking and Resilience in Efficient Agricultural-input Management (STREAM) της ARPA-H. Κύριος ερευνητής είναι ο Christopher Voigt, επικεφαλής του Τμήματος Βιολογικής Μηχανικής του MIT, ενώ το MIT είναι ο κύριος αποδέκτης της επιχορήγησης. Η ARPA-H αναφέρει ως ημερομηνία έναρξης της επιχορήγησης την 18η Σεπτεμβρίου 2026.

Γιατί η καταπολέμηση των ζιζανίων χρειάζεται νέα χημικά μέσα

Το έργο αντιμετωπίζει μια αντίφαση στη γεωργία των ΗΠΑ. Κάθε χρόνο χρησιμοποιούνται περισσότερες από 1 δισεκατομμύριο λίβρες ζιζανιοκτόνων για να αποτρέπονται σημαντικές απώλειες στις καλλιέργειες και να εφαρμόζονται αναγεννητικές πρακτικές που προστατεύουν το έδαφος, όμως η επανειλημμένη χρήση έχει οδηγήσει ορισμένα ζιζάνια στην ανάπτυξη μεταλλάξεων ανθεκτικότητας. Η γλυφοσάτη καταδεικνύει το πρόβλημα: σκοτώνει τα ζιζάνια παρεμβαίνοντας στη συνθάση EPSP, ένα ένζυμο που χρειάζονται τα φυτά για να παράγουν αρκετά κρίσιμα αμινοξέα, ενώ η ανθεκτικότητα καθιστά αυτόν τον μηχανισμό λιγότερο αποτελεσματικό.

Οι ανησυχίες για την υγεία θέτουν έναν ακόμη περιορισμό στον σχεδιασμό. Η έκθεση σε ζιζανιοκτόνα μπορεί να συμβάλλει στην αύξηση του κινδύνου καρκίνου, μεταβολικών και ενδοκρινικών διαταραχών και άλλων δυσμενών επιπτώσεων, αναφέρει η ανακοίνωση του MIT. Οι αγροτικοί εργαζόμενοι μπορεί να εκτεθούν λόγω της συχνής χρήσης ζιζανιοκτόνων, ενώ πολλοί κάτοικοι των ΗΠΑ έρχονται σε επαφή με μικρές ποσότητες μέσω των τροφίμων και του πόσιμου νερού. Γι’ αυτό, στην επιλογή των υποψήφιων ουσιών η έρευνα συνυπολογίζει τις επιπτώσεις στον άνθρωπο και στα οικοσυστήματα, παράλληλα με την αποτελεσματικότητα στην εξόντωση των ζιζανίων.

Ένας ακόμη στόχος είναι η ασφάλεια του εφοδιασμού. Οι εναλλακτικές ουσίες αποσκοπούν στη μείωση της εξάρτησης των ΗΠΑ από εισαγόμενο φώσφορο, ένα κρίσιμο συστατικό της γλυφοσάτης. Ο Voigt είπε ότι ο συνδυασμός της ανθεκτικότητας και των επισφαλών αλυσίδων εφοδιασμού πρόδρομων ουσιών θα μπορούσε να αφήσει τη χώρα χωρίς αγροχημικά που είναι «απολύτως απαραίτητα για την επίτευξη των υψηλών αποδόσεων και των οικονομικών τιμών που απολαμβάνουν σήμερα οι Ηνωμένες Πολιτείες».

Η παραγωγική ΤΝ συνδέεται με πειραματικό έλεγχο

Η πρώτη ερευνητική ομάδα του PLOW θα κατασκευάσει μοντέλα που προτείνουν είτε χημικές ενώσεις είτε μικρά παρεμβαλλόμενα μόρια RNA (siRNA), τα οποία προορίζονται να διαταράξουν τα φυτικά ένζυμα στα οποία στοχεύουν η γλυφοσάτη και άλλα ζιζανιοκτόνα. Επικεφαλής αυτής της εργασίας είναι οι Connor Coley και Regina Barzilay του MIT και ο Alexander Tropsha του University of North Carolina. Τα μοντέλα προορίζονται να βελτιστοποιούν τις υποψήφιες ουσίες ως προς το χαμηλό κόστος σύνθεσης, τον χαμηλό κίνδυνο πρόκλησης ανθεκτικότητας και τον χαμηλό κίνδυνο βλάβης στον άνθρωπο ή πρόκλησης οικολογικής ζημιάς, καθώς και ως προς την αποτελεσματικότητα.

Η ομάδα αναμένει ότι τα μοντέλα θα δημιουργήσουν δισεκατομμύρια πιθανές υποψήφιες ουσίες. Αυτό καθιστά καθοριστικό το επόμενο στάδιο: η Angela Koehler του MIT και ο Jaime Cheah του Broad Institute θα ηγηθούν του ελέγχου υψηλής απόδοσης, για να διαπιστωθεί ποια μόρια προσδένονται στους στόχους τους. Στη συνέχεια, τα δεδομένα του ελέγχου θα επιστρέψουν στην υπολογιστική ομάδα, ώστε να βελτιώσει τα μοντέλα της, δημιουργώντας έναν επαναληπτικό κύκλο σχεδιασμού και δοκιμής, αντί να αντιμετωπίζεται το αποτέλεσμα της ΤΝ ως έτοιμο ζιζανιοκτόνο.

Αφού περιοριστεί ο αριθμός των υποψήφιων ουσιών, μια τρίτη ομάδα θα αξιολογήσει κάθε μόριο σε διαφορετικές γεωργικές συνθήκες, στο πλαίσιο μελετών σε θερμοκήπια. Επικεφαλής της ομάδας θα είναι οι Neal Stewart και Scott Lenaghan στο University of Tennessee at Knoxville, ο Patrick Tranel στο University of Illinois at Urbana-Champaign, ο Tim Willson στο UNC και ο ιδρυτής και διευθύνων σύμβουλος της Robigo, Andee Wallace. Οι πρώτες δοκιμές σε θερμοκήπιο των αρχικών υποψήφιων ουσιών που βασίζονται στην παρεμβολή RNA (RNAi) αναμένεται να ολοκληρωθούν έως το τέλος του πρώτου έτους του προγράμματος.

Η ανακάλυψη συνδυάζεται με τη διάσπαση χημικών ουσιών

Το έργο εξετάζει επίσης τα χημικά που χρησιμοποιούνται ήδη. Οι ερευνητές του PLOW σχεδιάζουν ζωντανά μικροβιακά συστήματα, στα οποία τροποποιημένα βακτήρια και μύκητες μετατρέπουν αγροχημικά και συστατικά σκευασμάτων σε βιομάζα, προτού οι ουσίες αυτές φτάσουν στα τρόφιμα, στο έδαφος ή στα υδάτινα οικοσυστήματα. Η προσέγγιση αποσκοπεί στην παροχή ενός επεκτάσιμου τρόπου περιορισμού της έκθεσης του περιβάλλοντος και των ανθρώπων.

Συνολικά, οι εργασίες του PLOW για την ανακάλυψη και τη διάσπαση χημικών εντάσσονται σε δύο από τους τέσσερις τεχνικούς τομείς του σχεδίου του προγράμματος STREAM: την ανακάλυψη ζιζανιοκτόνων επόμενης γενιάς με τη βοήθεια της ΤΝ και την απομάκρυνση ή διάσπαση γεωργικών χημικών. Οι άλλοι τομείς αφορούν την ακριβή και μη χημική καταπολέμηση των ζιζανίων, συμπεριλαμβανομένης της κατάλυσης με λέιζερ και των μικροσκοπικών αυτόνομων μηχανημάτων εκρίζωσης ζιζανίων, καθώς και τη βελτιωμένη παρακολούθηση των ζιζανιοκτόνων και των συναφών χημικών. Το Υπουργείο Υγείας και Ανθρωπίνων Υπηρεσιών των ΗΠΑ ξεκίνησε το STREAM στις 17 Αυγούστου 2026, παρουσιάζοντάς το ως μια προσπάθεια προστασίας των αγροτικών εργαζομένων, των καταναλωτών και του περιβάλλοντος, με παράλληλη διατήρηση των αποδόσεων των καλλιεργειών.

Η επιχορήγηση συνδέει την αξία της παραγωγικής ΤΝ με μια απαιτητική πειραματική δοκιμή: μια μεγάλη βιβλιοθήκη υποψήφιων ουσιών είναι χρήσιμη μόνο αν οι έλεγχοι και οι μελέτες σε θερμοκήπιο εντοπίσουν μόρια που λειτουργούν σε γεωργικές συνθήκες, τηρώντας παράλληλα τους περιορισμούς κόστους, ανθεκτικότητας και ασφάλειας. Οι εργασίες του PLOW για τη διάσπαση χημικών αντιμετωπίζουν την άλλη πλευρά του προβλήματος, καθώς αποσκοπούν στον περιορισμό της έκθεσης στα ήδη χρησιμοποιούμενα αγροχημικά, ενώ αναπτύσσονται νέες εναλλακτικές.