RNDr. Šarlota Kaňuková, PhD., získala ocenenie Cena za vedu a techniku 2024 v kategórii Osobnosť vedy a techniky do 35 rokov.
RNDr. Šarlota Kaňuková, PhD., laureátka Ceny za vedu a techniku 2024 v kategórii Osobnosť vedy a techniky do 35 rokov. Zdroj: CVTI SR
RNDr. Šarlota Kaňuková, PhD., získala ocenenie za vedecký prínos v oblasti rastlinných biotechnológií zameraný na technológie bunkových kultúr využiteľných na výrobu špeciálnych produktov s možnosťou priemyselných aplikácií.
V súčasnosti pôsobí vo Výskumnom ústave rastlinnej výroby Národného poľnohospodárskeho a potravinárskeho centra v Piešťanoch, kde sa špecializuje na rastlinné biotechnológie, zvlášť na in vitro techniky kultivácie rastlinných buniek, pletív a orgánov so zameraním na produkciu bunkovej biomasy a sekundárnych metabolitov. Unikátne výsledky dosiahla v indukovaní tvorby a v zakladaní línií rastlinných kmeňových buniek.
Laudácio RNDr. Šarloty Kaňukovej, PhD. (.pdf)
Pri príležitosti získania Ceny za vedu a techniku 2024 vám prinášame rozhovor s ocenenou, kde sa okrem iného napríklad dozviete, ako sa dostala k vede, na aké rôzne účely sa dajú využiť kultivácie rastlinných bunkových kultúr, aké ekologické výhody prinášajú inovatívne spôsoby pestovania rastlín, ale aj jej ďalšie ciele vo vedeckom bádaní.
RNDr. Šarlota Kaňuková, PhD., vo svojom laboratóriu. Zdroj: Alžbeta Burianová/CVTI SR
Veda nie vždy prináša okamžité výsledky
Prekvapilo vás ocenenie Osobnosť vedy a techniky do 35 rokov?
Ocenenie Osobnosť vedy a techniky do 35 rokov ma naozaj prekvapilo a nesmierne potešilo. Práca vo vede je o neustálom úsilí, ktoré nie vždy prináša okamžité výsledky, a preto si toto ocenenie nesmierne vážim. Vnímam ho aj ako uznanie práce celého tímu vrátane študentov, ktorí svojím odhodlaním a nasadením pomáhajú našim spoločným výsledkom. Zároveň je istou formou povzbudenia pokračovať vo výskume, ktorý, verím, prinesie praktické riešenia alebo zlepšenia v oblastiach, ktoré môžu prispieť k lepšej budúcnosti pre nás všetkých.
Čo je cieľom kultivácie a analyzovania rastlinných bunkových kultúr?
Cieľom kultivácie a analyzovania rastlinných bunkových kultúr je dosiahnuť stabilnú, efektívnu a ekologicky šetrnú produkciu rastlinných látok a biomasy. Táto technológia poskytuje alternatívu k tradičnému poľnohospodárstvu, ktorá znižuje potrebu pôdy, vody a pesticídov, a umožňuje kontrolovanú výrobu prírodných látok pre farmáciu, kozmetiku, potravinárstvo a iné odvetvia.
Napríklad spoločnosť GALY.co dokázala pomocou tejto technológie vyprodukovať 1 000 ton bavlny za 18 dní, zatiaľ čo tradičné pestovanie trvá 180 dní a vyžaduje 12 miliónov litrov vody. V laboratórnych podmienkach sa spotreba vody znižuje až o 80 percent, emisie skleníkových plynov klesajú o 85 percent, využije sa len 1 000 m² laboratórneho priestoru a úplne sa eliminujú pesticídy.
Rastlinné bunkové kultúry tiež prispievajú k ochrane biodiverzity, pretože umožňujú produkciu látok z ohrozených druhov bez narušenia ich prirodzeného prostredia.
Takéto šetrné upotrebenie zdrojov prispieva k ochrane biodiverzity, keďže umožňuje získať látky z rastlín bez poškodzovania prírodných ekosystémov. Rastlinné bunkové kultúry tiež prispievajú k ochrane biodiverzity, pretože umožňujú produkciu látok z ohrozených druhov bez narušenia ich prirodzeného prostredia. Kontrolované laboratórne podmienky zabezpečujú vysokú čistotu a kvalitu látok, čo je kľúčové najmä pre farmaceutické a kozmetické účely.
Tento prístup pomáha znížiť tlak na biotopy ohrozované tradičným poľnohospodárstvom, ako je napríklad kakaový priemysel, ktorý často vedie k odlesňovaniu tropických oblastí. Technológia rastlinných bunkových kultúr predstavuje alternatívu, ktorá umožňuje produkciu rastlinných látok a biomasy nielen rýchlejšie a efektívnejšie, ale je aj výrazne šetrnejšia k životnému prostrediu, a tak priamo podporuje udržateľný rozvoj a ochranu prírodných zdrojov, čo je kľúčové pre budúcnosť planéty.
Rastlinná vzorka v skle. Zdroj: Alžbeta Burianová/CVTI SR
Udržateľný produkt s minimálnym vplyvom na životné prostredie
Zmienili ste sa, že americká spoločnosť California Cultured: The Future of Coffee and Chocolate produkuje kakao na výrobu čokolády prostredníctvom technológie rastlinných bunkových kultúr. Ako si má tento výrobný proces predstaviť laická verejnosť?
Spoločnosť California Cultured využíva technológiu bunkových kultúr na produkciu kakaa a kávy s identickými vlastnosťami, aké by ste našli v tradične pestovaných plodinách. Proces sa začína výberom kakaových a kávových odrôd s najlepšími organoleptickými vlastnosťami (teda chuťou, vôňou a ďalšími senzorickými vlastnosťami). Tieto bunky sa následne pestujú v kontrolovaných podmienkach, kde sa množia na živných médiách obsahujúcich potrebné vitamíny, minerály a ostatné látky, ktoré podporujú ich rast.
Po vytvorení dostatočného množstva buniek sa kultúra presunie do tzv. bioreaktorov – špeciálnych nádob, ktoré zabezpečujú podmienky podobné prostrediu pralesov, kde sa pestujú kakao a káva prirodzene. Vďaka týmto kontrolovaným podmienkam môže proces prebiehať nezávisle od sezónnych zmien, extrémnych poveternostných podmienok či nedostatku vody, čo zabezpečuje stabilnú a predvídateľnú produkciu s minimálnym dosahom na životné prostredie. Po 3 – 4 dňoch sú bunky pripravené na zber. Na dosiahnutie autentickej chuti a vône prechádzajú fermentáciou a pražením, čím sa uvoľnia komplexné chute, ktoré sú pre kakao a kávu typické. Výsledkom je udržateľný produkt s nižším využitím prírodných zdrojov a minimálnym vplyvom na životné prostredie.
Dali by sa vyrábať takouto technológiou aj iné suroviny/produkty? Môžete na ilustráciu naznačiť pár príkladov praktického využitia?
Praktické aplikácie technológie rastlinných bunkových kultúr spočívajú v možnosti produkcie čistých chemických látok, komplexných zmesí alebo surových extraktov, ktoré nachádzajú využitie v kozmetickom, poľnohospodárskom, potravinárskom a vo farmaceutickom priemysle. Okrem toho táto technológia umožňuje produkciu extraktov využiteľných ako biopesticídy, čo je v súlade s cieľmi Európskej únie, ktorá chce postupne nahradiť syntetické pesticídy a prispieť k ochrane biodiverzity.
Posledné štúdie navyše naznačujú, že technológia rastlinných bunkových kultúr in vitro môže predstavovať budúci potenciál aj pre oblasť bioenergie.
Posledné štúdie navyše naznačujú, že technológia rastlinných bunkových kultúr in vitro môže predstavovať budúci potenciál aj pre oblasť bioenergie (označovaná ako fifth generation of bioenergy).
V oblasti farmácie sa rastlinné bunkové kultúry využívajú pri produkcii bioaktívnych látok, akými sú paclitaxel a docetaxel, ktoré sa pôvodne získavali z kôry tisu, a taktiež na produkciu špecifických enzýmov určených na liečbu genetických ochorení. Tieto enzýmy sa získavajú prostredníctvom bunkových kultúr mrkvy efektívnejším spôsobom. V potravinárskom priemysle sa uvedená technológia osvedčila pri produkcii biomasy rastlín, ako sú aloa pravá, káva, čokoláda, šafran, zázvor a mnohých ďalších, pretože znižuje záťaž na prírodné zdroje a prispieva k stabilite produkcie. Taktiež umožňuje efektívnu výrobu príchutí, ako sú glykozidy steviolu zo stévie a teobromín z kakaa.
RNDr. Šarlota Kaňuková, PhD., vo svojom laboratóriu. Zdroj: Alžbeta Burianová/CVTI SR
Oslovujú vás ľudia zo sveta obchodu? Je na trhu záujem o moderné technológie z vášho laboratória?
V našej oblasti postupne narastá záujem o moderné technológie spojené s rastlinnými biotechnológiami a svet obchodu je v tomto smere čoraz otvorenejší inováciám. Firmy aj odborníci dnes vyhľadávajú riešenia podporujúce udržateľnosť a ekologické prístupy v poľnohospodárstve (ale i v ďalších odvetviach, ako sú farmaceutický a kozmetický priemysel) či vo výrobe rastlinných produktov.
Aj keď konkrétna technológia zatiaľ z nášho laboratória nevzišla, osobne som zapojená do vývoja šafranu novej generácie využívajúceho bunkové technológie, ktoré môžu prispieť k trvalo udržateľnejšiemu poľnohospodárstvu. Tento projekt, ktorý získal množstvo ocenení a zaujal odborníkov z biznisu, mi umožňuje priamo prispievať k napredovaniu bunkového poľnohospodárstva.
Vďaka tomu sa môžem zamýšľať nad budúcim smerovaním nášho výskumu nielen v oblasti základného výskumu, ale i nad možnosťami aplikácie technológií pri produkcii rastlinných produktov s reálnym využitím.
Mimo komfortnej zóny
Čo vás na vašej práci najviac baví?
Najviac ma baví objavovanie nových vecí. Každý deň je iný, pretože práca v oblasti rastlinných biotechnológií nie je založená na rutinných úlohách – nie je to práca, kde by som robila každý deň to isté. Je to dynamické a kreatívne prostredie, kde neustále riešime nové výzvy, čo ma skutočne napĺňa.
Veľmi ma teší aj možnosť byť súčasťou projektov, ktoré sú často mimo mojej komfortnej zóny. To ma neustále núti učiť sa niečo nové, čo potom môžem aplikovať pri technológii rastlinných bunkových kultúr. Mnohé z týchto spoluprác mi priniesli cenné poznatky a umožnili mi rozvíjať zručnosti a vedomosti. V neposlednom rade ma baví možnosť prenášať vedecké poznatky i mimo laboratória a preskúmať ich potenciál v rámci startupu. Je fascinujúce sledovať, ako sa výsledky výskumu dajú uplatniť v praxi.
Okrem vedeckej práce ma napĺňa tiež možnosť zapájať študentov do riešenia rôznych problémov. Moja prvá skúsenosť ako školiteľky počas doktorandského štúdia bola výzvou a spočiatku som mala obavy, no spolupráca s bývalou študentkou Mgr. Klaudiou Vošček (rod. Lenkavskou) na bakalárskej a následne diplomovej práci mala na mňa veľmi pozitívny vplyv. Vďaka nej som si uvedomila, ako ma napĺňa, keď vediem študentov, odovzdávam im skúsenosti z laboratória a diskutujem s nimi o reálnych aplikáciách technológie rastlinných bunkových kultúr.
Má zmysel venovať študentom čas a skúsenosti.
Na začiatku prichádzajú študenti často s minimálnymi znalosťami, je preto zaujímavé sledovať, ako sa postupne rozvíjajú. Vďaka hlbšiemu štúdiu a vytrvalosti dokážu pretaviť nadobudnuté poznatky do úspešných experimentov a dosiahnuť významné výsledky, či už pri obhajobách prác, alebo na odborných konferenciách. Takéto úspechy sú pre mňa dôkazom, že má zmysel venovať študentom čas a skúsenosti.
Mikroskopické zábery ocenenej Šarloty Kaňukovej. Zdroj: Alžbeta Burianová/CVTI SR
Jeden kakaový bôb
Ak by ste dostali za úlohu nadchnúť pre túto vedeckú oblasť nezainteresovaného mladého žiaka základnej či strednej školy, čo by ste mu ukázali?
Možno sa vám to bude zdať zvláštne, ale na úvod by som mladému žiakovi ukázala jeden kakaový bôb. Prečo práve jeden? Predstavuje totiž nielen začiatok cesty k čokoláde, ale aj ukážku toho, ako môže veda priniesť nové, inovatívne spôsoby pestovania rastlín.
Tradičný spôsob výroby kakaového masla totiž vyžaduje obrovské množstvo zdrojov – na produkciu dvoch ton kakaového masla by sme potrebovali približne 1 736 kakaovníkov, štyri tony kakaových bôbov a pôdu s veľkosťou asi jeden a pol futbalového ihriska (10 000 m²). To predstavuje obrovskú plochu, ktorú je potrebné pravidelne zavlažovať a chrániť pred škodcami/chorobami.
Veda neustále mení svet okolo nás a ako môže byť nielen zaujímavá, ale aj zásadne prospešná pre našu planétu.
Na druhej strane technológie rastlinných bunkových kultúr, ktoré využíva spoločnosť v Izraeli a Spojených štátoch, ako aj v mnohých ďalších, nám umožňujú tento proces výrazne zefektívniť. Stačí nám len 1 kus kakaových bôbov ako zdroj buniek, bioreaktor (zariadenie na zabezpečenie kontrolovanej a aseptickej produkcie) a priestor s veľkosťou väčšej izby (15 m²). A môžeme vyprodukovať rovnaké množstvo kakaového masla.
Tento proces je ukážkou, ako dokáže veda aspoň o nejakú časť znížiť našu závislosť od prírodných zdrojov, a pritom dosiahnuť rovnaké, ak nie lepšie výsledky. Spomenutý prístup je nielen praktický, ale je aj šetrný k životnému prostrediu. Pre žiaka je to príklad, ako veda neustále mení svet okolo nás a ako môže byť nielen zaujímavá, ale aj zásadne prospešná pre našu planétu.
RNDr. Šarlota Kaňuková, PhD., vo svojom laboratóriu. Zdroj: Alžbeta Burianová/CVTI SR
Zásadný zlom prišiel na gymnáziu
Čo vás presvedčilo, aby ste sa dali na vedeckú kariéru?
Moja cesta k vede nebola od začiatku priamočiara. Na rozdiel od iných som nezačínala s mikroskopom alebo chemickou súpravou v detskej izbe. Vyrastala som s predstavou, že sa stanem lekárkou, čo niektorí v rodine prirodzene očakávali. Zásadný zlom však prišiel na Gymnáziu sv. Mikuláša v Prešove, kde ma na hodine biológie učiteľka PaedDr. Marcela Kertysová zaujala témou o nukleových kyselinách (DNA a RNA). Táto téma vo mne prebudila prvotný záujem o vedu, ktorý ma napokon nasmeroval k štúdiu biotechnológií na Univerzite sv. Cyrila a Metoda v Trnave.
Na univerzite sa môj vzťah k vede ešte prehĺbil.
Na univerzite sa môj vzťah k vede ešte prehĺbil. Prednášky a laboratórne cvičenia mi poskytli základné vedomosti, ale až práca v laboratóriu na prvých experimentoch mi začala dodávať pocit, že veda je fascinujúcim odborom, ktorý ponúka množstvo príležitostí pre ďalšie objavy. Konečné rozhodnutie súvisiace s vedeckou kariérou ovplyvnili dva kľúčové faktory: výber školiteľa záverečnej práce a možnosť realizovať výskum na externom pracovisku – v Národnom poľnohospodárskom a potravinárskom centre – Výskumnom ústave rastlinnej výroby (NPPC – VÚRV) v Piešťanoch.
Tieto skúsenosti mi priniesli nesmierne veľa, či už z pohľadu sebarealizácie, alebo z pohľadu osobného a profesionálneho rastu. Umožnili mi klásť si vlastné otázky a systematicky hľadať na ne odpovede, pričom som získala kritické zručnosti a schopnosť kreatívne myslieť pri riešení problémov.
Spolupráca s odborníkmi z NPPC – VÚRV, ako boli prof. RNDr. Ján Kraic, PhD., Mgr. Marcela Gubišová, PhD., Mgr. Katarína Ondreičková, PhD., Ing. Jozef Gubiš, PhD., a Mgr. Martina Hudcovicová, PhD., spolu s mnohými ďalšími kolegami ústavu, ako aj spoznávanie expertov z iných inštitúcií a krajín boli a v súčasnosti i naďalej sú pre mňa nesmierne obohacujúce. Ukázali mi vedu ako dynamickú, stále sa rozvíjajúcu oblasť, ktorá si vyžaduje trpezlivosť, dôslednosť a otvorenosť voči novým poznatkom. Nakoniec zohrali rozhodujúcu úlohu a presvedčili ma zotrvať na vedeckej ceste.
RNDr. Šarlota Kaňuková, PhD., vo svojom laboratóriu. Zdroj: Alžbeta Burianová/CVTI SR
Ako sa vám robí veda na Slovensku?
Táto otázka ma podnietila zamyslieť sa nad rôznymi aspektmi práce vedca na Slovensku. Samozrejme, výskum prináša výzvy, a to najmä v oblastiach, ako sú obmedzené zdroje, financovanie, administratívna záťaž či niekedy aj náročnejšie medziľudské vzťahy. Podobné problémy však nájdeme i v iných oblastiach a krajinách, a preto vnímam, že každá výzva môže byť príležitosťou na inovácie v práci a rozvoj našich schopností.
V tejto súvislosti sa snažím sústrediť na faktory, ktoré môžem pozitívne ovplyvniť, ako je vytváranie a rozvíjanie profesionálnej siete spolupracovníkov, s ktorými máme spoločné hodnoty a vízie. Silné pracovné vzťahy a podpora od odborníkov sú nesmierne dôležité nielen na dosahovanie kvalitných výsledkov, ale aj ako zdroj inšpirácie a motivácie v náročných časoch. Som presvedčená, že práve vďaka týmto vzťahom a správnemu prístupu sa môžeme aj napriek výzvam dopracovať k významným výsledkom. S optimizmom sa preto pozerám na budúcnosť vedy na Slovensku a verím, že naše úsilie prinesie zmysluplné a hodnotné prínosy.
Aké máte vízie a ciele vo vašom budúcom výskume?
V nadväznosti na doktorandskú prácu plánujem pokračovať vo výskume oblastí, ktoré presahujú rámec niekoľkých rokov a vyžadujú dlhodobé podrobné skúmanie. Cieľom je naďalej rozšíriť portfólio kmeňových buniek rastlín s priemyselným potenciálom, ako aj zvýšiť produkciu sekundárnych metabolitov, napríklad aplikáciou atypických elicitorov a ich následnou molekulárnou a metabolickou analýzou.
Dôležitou víziou je aj aktívne zapojenie študentov, ktorým chcem poskytnúť možnosť riešiť aktuálne výzvy spojené s technológiou rastlinných buniek a ktorým chcem objavovať možnosti v tomto odvetví. Verím, že takéto skúsenosti môžu byť pre študentov dôležitým krokom v ich profesionálnom rozvoji a pomôžu im formovať ich kariérne smerovanie.
Verím, že technológie rastlinných bunkových kultúr môžu byť tichým, no zásadným prínosom pre udržateľnú budúcnosť.
Do budúcnosti plánujem aj naďalej pokračovať v spoluprácach, či už v rámci NPPC – VÚRV, alebo s ďalšími odborníkmi/inštitúciami, pretože interdisciplinárna spolupráca je pre mňa zdrojom inšpirácie a pretože som presvedčená, že môže priniesť prelomové riešenia v komplexných výskumných otázkach.
Partnerstvá zároveň pomáhajú prepájať výskum s komerčnými aplikáciami. Príkladom je náš súčasný projekt zameraný na produkciu šafranu novej generácie pomocou technológie rastlinných buniek. Využitím potenciálu bunkového poľnohospodárstva môžeme transformovať vzácne šafranové korenie na bežnú ingredienciu každodennej stravy.
Verím, že technológie rastlinných bunkových kultúr môžu byť tichým, no zásadným prínosom pre udržateľnú budúcnosť, ktorá reaguje na široké výzvy v poľnohospodárstve, kozmetike a vo farmácii a otvára nové možnosti efektívneho využitia prírodných zdrojov.
Záznam z podujatia odvysiela STVR na Dvojke 23. novembra 2024 o 20.10 hod.
