MIT ontvangt maximaal 52,9 miljoen dollar van ARPA-H voor het ontwerpen van herbiciden met generatieve AI

MIT maakte bekend dat het op 10 november 2026 leiding gaat geven aan een project dat wordt gefinancierd met maximaal 52,9 miljoen dollar van ARPA-H, het Amerikaanse Advanced Research Projects Agency for Health, om met generatieve AI veiligere herbiciden te ontwerpen en biologische systemen te ontwikkelen die landbouwchemicaliën afbreken.

Het project, genaamd Precision Learning for On-target Weed control (PLOW), maakt deel uit van het programma Systems for Tracking and Resilience in Efficient Agricultural-input Management (STREAM) van ARPA-H. Christopher Voigt, hoofd van de afdeling Biologische Technologie van MIT, is hoofdonderzoeker; MIT is de hoofdaanvrager van de subsidie. ARPA-H vermeldt 18 september 2026 als ingangsdatum van de subsidie.

Waarom onkruidbestrijding nieuwe chemie nodig heeft

Het project richt zich op een spanningsveld in de Amerikaanse landbouw. Jaarlijks wordt meer dan 1 miljard pond aan herbiciden gebruikt om aanzienlijke oogstverliezen te voorkomen en regeneratieve landbouwpraktijken mogelijk te maken die de bodem beschermen. Door herhaald gebruik hebben sommige onkruiden echter resistentiemutaties kunnen ontwikkelen. Glyphosate laat de uitdaging zien: het doodt onkruid door EPSP-synthase te verstoren, een enzym dat planten nodig hebben om verschillende essentiële aminozuren aan te maken. Door resistentie werkt dat mechanisme minder goed.

Gezondheidsrisico’s vormen een extra ontwerpbeperking. Blootstelling aan herbiciden kan bijdragen aan een verhoogd risico op kanker, stofwisselings- en endocriene aandoeningen en andere schadelijke gevolgen, aldus de aankondiging van MIT. Landarbeiders kunnen door frequent gebruik van herbiciden worden blootgesteld, terwijl veel inwoners van de VS via voedsel en drinkwater met kleine hoeveelheden in aanraking komen. Daarom neemt het onderzoek naast de effectiviteit bij het doden van onkruid ook schade aan mensen en ecosystemen mee in de criteria voor de selectie van kandidaten.

Ook de leveringszekerheid is een doelstelling. De alternatieven zijn bedoeld om de afhankelijkheid van de VS van geïmporteerd fosfor te verminderen, een essentieel bestanddeel van Glyphosate. Voigt zei dat de combinatie van resistentie en onzekere toeleveringsketens voor grondstoffen het land zonder landbouwchemicaliën zou kunnen achterlaten die „absoluut essentieel zijn voor de hoge gewasopbrengsten en de gunstige prijzen die de Verenigde Staten tegenwoordig kennen”.

Generatieve AI gekoppeld aan experimentele screening

De eerste onderzoeksgroep van PLOW gaat modellen ontwikkelen die chemische verbindingen of kleine interfererende RNA-moleculen (siRNA) voorstellen, bedoeld om de plantenenzymen te verstoren waarop Glyphosate en andere herbiciden aangrijpen. Connor Coley en Regina Barzilay van MIT en Alexander Tropsha van de University of North Carolina leiden dit onderzoek. De modellen moeten kandidaten optimaliseren op lage synthesekosten, een klein risico op het ontstaan van resistentie en een klein risico op schade aan mensen of ecosystemen, naast hun effectiviteit.

Het team verwacht dat de modellen miljarden mogelijke kandidaten zullen opleveren. Daarom is de volgende fase cruciaal: Angela Koehler van MIT en Jaime Cheah van het Broad Institute leiden een screening met hoge doorvoer om vast te stellen welke moleculen hun doelwitten raken. De screeningsgegevens worden vervolgens teruggekoppeld aan de computationele groep om de modellen te verbeteren. Zo ontstaat een iteratieve ontwerp- en testcyclus, in plaats van AI-uitvoer als een kant-en-klaar herbicide te beschouwen.

Nadat de groepen kandidaten zijn verkleind, gaat een derde groep elk molecuul onder uiteenlopende landbouwomstandigheden beoordelen in kasproeven. Deze groep staat onder leiding van Neal Stewart en Scott Lenaghan van de University of Tennessee at Knoxville, Patrick Tranel van de University of Illinois at Urbana-Champaign, Tim Willson van UNC en Robigo-oprichter en CEO Andee Wallace. Naar verwachting zijn de eerste kasproeven met aanvankelijke kandidaten op basis van RNA-interferentie (RNAi) tegen het einde van het eerste projectjaar afgerond.

Ontdekking gecombineerd met chemische afbraak

Het project richt zich ook op chemicaliën die al in gebruik zijn. De onderzoekers van PLOW willen levende microbiële systemen ontwikkelen waarin gemodificeerde bacteriën en schimmels landbouwchemicaliën en ingrediënten in formuleringen omzetten in biomassa voordat deze stoffen in voedsel, de bodem of waterwegen terechtkomen. Deze aanpak moet een schaalbare manier bieden om de blootstelling van mensen en het milieu te verminderen.

Samen sluiten het ontdekkings- en afbraakonderzoek van PLOW aan bij twee van de vier technische gebieden in het programm plan van STREAM: AI-ondersteunde ontdekking van herbiciden van de volgende generatie en verwijdering of afbraak van landbouwchemicaliën. De andere gebieden zijn precisie- en niet-chemische onkruidbestrijding, waaronder laserablatie en kleine autonome onkruidrobots, en betere monitoring van herbiciden en verwante chemicaliën. Het Amerikaanse ministerie van Volksgezondheid en Sociale Zaken lanceerde STREAM op 17 augustus 2026 als een initiatief om landarbeiders, consumenten en het milieu te beschermen en tegelijkertijd de gewasopbrengsten op peil te houden.

De subsidie koppelt de waarde van generatieve AI aan een veeleisende experimentele toets: een grote bibliotheek met kandidaten is alleen nuttig als screening en kasproeven moleculen identificeren die onder landbouwomstandigheden werken en tegelijk voldoen aan de eisen voor kosten, resistentie en veiligheid. Het afbraakonderzoek van PLOW richt zich op de andere kant van het probleem en beoogt de blootstelling aan bestaande landbouwchemicaliën terug te dringen terwijl nieuwe alternatieven worden ontwikkeld.