De mais van morgen: Rainbow Crops bewerkt DNA voor meer robuuste gewassen

Onderzoekster Hilde Nelissen is het brein achter Rainbow Crops. Tom Viaene van het Vlaams Instituut voor Biotechnologie gooide zijn ondernemerstalent in de schaal om haar onderzoek te helpen ontkiemen tot een start-up. Het bedrijf innoveert met gentechnologie die de klassieke plantenveredeling versnelt. Zo wil Rainbow Crops maisvariëteiten ontwikkelen die beter bestand zijn tegen zowel droogte als hitte, én meer oogst opbrengen.

De foto van een boksende Hilde Nelissen – gefotoshopt, geeft ze lachend toe – prijkt prominent onder het venster van haar bureau hoog in het gebouw van het Vlaams Instituut voor Biotechnologie (VIB) in Zwijnaarde. Aan de fotolijst hangt een paarse pruik met de spitse hoorn van een eenhoorn. De wetenschapster droeg die op het Halloweenfeestje van haar team, want het fabeldier verwijst naar de spin-off die ze mee oprichtte. “We werken met mais – corn in het Engels – en veldproeven doen is altijd teamwork, dat is de uni. Samen: unicorn. Die eenhoorn, die al lang een thema is onze groep, past volledig bij de bedrijfsnaam ‘Rainbow Crops’ (eenhoorns worden vaak samen afgebeeld met een regenboog, nvdr).” ‘Unicorn’ is ook een term voor succesvolle techbedrijven die een waardering van 1 miljard dollar hebben gehaald, maar dat is een verre droom. Het bedrijf zit nog maar in de opstartfase. De eerste werknemers worden in dienst genomen.

De naam ‘Rainbow Crops’ voor de start-up werd bedacht door Giacomo Bastianelli. De Italiaanse serie-ondernemer bouwde al meerdere biotechbedrijven en hij wil dat nog eens overdoen als medeoprichter en CEO van Rainbow Crops. Maar de echte kiem van het bedrijf is gelegen in het onderzoek van Hilde Nelissen, de groepsleider van het Centrum voor Planten Systeembiologie. Zij werkte de afgelopen jaren samen met Tom Viaene om haar onderzoek om te zetten in een bedrijf en blijft aan boord als wetenschappelijk adviseur. Tom Viaene was medeoprichter van het biotechbedrijf Aphea.bio en is nu new venture manager bij het VIB Innovation & Business Team. Rainbow Crops is de eerste spin-off die hij in die functie hielp op te richten. Nu Giacomo Bastianelli het bedrijf leidt, zit het voorbereidende werk van Nelissen en Viaene erop.

Rainbow Crops wil met artificiële intelligentie (AI), multiplex genoombewerking en fenotypering de maisvariëteiten van de toekomst ontwikkelen. Multiplex genoombewerking houdt in dat je met Crispr-technologie DNA op verschillende plekken tegelijk kunt aanpassen door een gen te verwijderen of te vervangen, zodat mais bijvoorbeeld zowel resistenter wordt tegen droogte als hitte. ‘Fenotypering’ betekent dat naar de plant zelf wordt gekeken in haar omgeving. Hoe gedraagt die zich onder stress zoals hitte of droogte?

Dat onderzoek gebeurt in de serres bovenaan in dit gebouw, die we net hebben bezocht. De oranje gloed is ’s nachts in de wijde omgeving te zien. Waar waren we precies?

HILDE NELISSEN. “We waren in het Centrum voor Planten Systeembiologie van de Universiteit Gent, een van de tien centra van het VIB. Er wordt moleculair biologische onderzoek gedaan naar planten. In het VIB is het heel belangrijk dat we de kennis vertalen naar gewassen en toepassingen. Mais is een van de gewassen waarop we dat doen.”
TOM VIAENE. “Met het VIB willen we niet zomaar onderzoek doen, maar oplossingen zoeken voor maatschappelijke problemen. Ik werk in het spin-offteam van het VIB. Wij zoeken in VIB-onderzoeksgroepen zoals die van Hilde naar nieuwe technologie die zo’n maatschappelijke impact kan hebben. Bij het onderzoeksproject hebben we snel gemerkt dat er veel vraag is uit de industrie. We zijn vrij snel op zoek gegaan naar een ondernemer die ons kan helpen dat bedrijf uit te bouwen – dat is dan Giacomo geworden. Ondertussen loopt het onderzoek van Hilde al vijf à zes jaar. De afgelopen anderhalf à twee jaar hebben Hilde, Giacomo en ik aan de businesscase gewerkt.”

NELISSEN. “Al toen ik biotechnologie studeerde, was ik vooral geïnteresseerd in de kennis die opgeslagen zit in DNA. Als boerendochter uit Tongeren ben ik opgegroeid tussen de gewassen. Ik was al vroeg gefascineerd door de verschillende vormen en groottes van planten. Niet alle mais ziet er hetzelfde uit. Je hebt kolven van verschillende kleuren, helemaal oranje bijvoorbeeld. Dat komt door het DNA. Ik besloot al snel dat ik op dat soort toepassingen wilde werken. Vroeger zaten wetenschappers in een ivoren toren, maar dat is niet mijn beeld van wat een wetenschapper is. Ik zou graag zien dat wat we nu doen uiteindelijk in de landbouw terechtkomt. De tijdslijnen om dat te doen, zijn heel lang en ik weet niet of het zal lukken, maar dat is wel mijn drijfveer. Ondernemerschap leunt daar heel dicht bij aan. Idealiter gebruiken boeren binnen x aantal jaren maisvariëteiten die uit de pijplijn van Rainbow Crops komen.”

Ze kiezen dan voor uw variëteiten omdat ze beter zijn aangepast aan het Noord-Europese klimaat?

NELISSEN. “Ja. Mais is eigenlijk een subtropisch gewas uit Latijns-Amerika. De teelt is in de jaren zeventig via Spanje en Italië in België geïntroduceerd. Dat mais nu tot in Noord-Europa wordt geteeld, bewijst dat die plant zich heel goed kan aanpassen, maar dat is een lang proces. Dus ga je al snel kijken naar het DNA van die planten, op zoek naar de juiste combinaties. Voor veredeling is het soms moeilijk twee heel verwante stukjes DNA te raken. Daar kan bijvoorbeeld genoombewerking een heel grote hulp zijn. We werken aan maisvariëteiten die goed tegen droogte kunnen en een goede opbrengst hebben, en niet te groot hoeven te worden, want hoe groter, hoe meer energie planten nodig hebben. Al die kenmerken worden aangedreven door meerdere genen. Je weet dus dat je verscheidene genen moet veranderen om mais aan te passen aan het Belgische klimaat.”

VIAENE. “De klimaatopwarming leidt ertoe dat gewassen sneller moeten worden aangepast aan de veranderende omstandigheden. De klimaatverandering brengt ook meer druk van ziektes met zich. Niet enkel voor mais is de technologie van Rainbow Crops interessant. We bekijken ook om dit toe te passen op andere gewassen, zoals tomaten en aardappelen.”

Rainbow Crops heeft met TraitFoundry een softwareplatform ontwikkeld, zodat u AI kunt inschakelen in uw onderzoek. Hoe werkt dat?

NELISSEN. “AI is de motor van dat platform, voortdurend bijgestuurd met nieuwe data die we met ons onderzoek genereren. We hebben al duizenden planten gescreend, waarbij we kijken naar veranderingen in het DNA. Ons AI-model kan verbanden leggen tussen die data, door te analyseren dat wanneer er op die en die plaats in het genoom iets gebeurt, dat een positief effect sorteert. Het model is nu getraind. We zitten nu op het moment dat het AI-model kan voorspellen welke genen effectief kunnen bijdragen tot een bepaalde eigenschap die we willen ontwikkelen.”

Hoe vernieuwend is wat Rainbow Crops doet in vergelijking met buitenlandse onderzoeksinstituten of bedrijven?

NELISSEN. “Ook elders wordt in het genoom ingegrepen, maar wij hebben die aspecten gecombineerd met een kruisingsschema en daar AI op gezet. Zo laten we de computer zoeken naar de beste combinaties. Precies die combinatie van factoren en kruisingsschema’s kan ervoor zorgen dat bedrijven naar ons komen kijken.”

Zal Rainbow Crops zelf maisvariëteiten op de markt brengen?

VIAENE. “Nee, voor de commercialisering sluiten we partnerschappen af met zaadbedrijven. Met zo’n bedrijf werken we dan samen om een of meer kenmerken te verbeteren. Je moet rekenen op een ontdekkingsfase van vier jaar voor je die nieuwe variëteit in het veld kan testen. Die veldproeven, die voor ons de laatste stap zijn, doen we samen met de partner, maar daarna is het aan de partner om de nieuwe variëteiten op de markt te brengen. De tijdslijnen zijn relatief lang. Je moet er ook nog rekening mee houden dat bij nieuwe rassen eerst wordt getest of ze echt beter zijn dan de rassen die op de markt zijn.”

Wie investeert in Rainbow Crops?

VIAENE. “We vonden een aantal lokale investeerders die hier mee hun schouders onder willen zetten (het opgehaalde bedrag is niet bekend, nvdr). AIF, het investeringsfonds van de Boerenbond, investeert graag in jonge bedrijven die het verschil kunnen maken in de landbouw. Daarnaast hebben we het universitaire investeringsfonds Qbic, het VIB zelf en PINC, het investeringsfonds verbonden aan het Finse voedingsbedrijf Paulig, dat in ons land een vestiging heeft in Roeselare. We bereiden de volgende ronde al voor, die hopelijk dit jaar nog wordt afgerond. Tegelijk praten we met enkele zaadbedrijven over een partnerschap. Na die nieuwe ronde zouden we een runway van minstens vier jaar moeten hebben, die ons in staat stelt een aantal belangrijke mijlpalen te halen.”

U kreeg toch ook financiering van de European Research Council binnen het Horizon 2020-onderzoeks- en innovatieprogramma van de Europese Unie?

NELISSEN. “Ja, daarmee is het originele onderzoek in het VIB opgestart. Het ging om een heel prestigieuze beurs voor baanbrekend onderzoek, omdat we op een andere manier onderzochten hoe je genen met elkaar kon combineren. Omdat de tijdslijnen zo lang zijn om iets naar de markt te brengen, kom je er financieel niet met drie of vier projecten van een jaar in een onderzoeksgroep.”

U hangt ook af van de Europese regelgeving over genoombewering?

NELISSEN. “Ja. De Europese Unie is bezig met nieuwe regelgeving. Europa is akkoord met het principe om genoombewerking toe te laten, maar werkt nu nog het kader uit waarin wordt bepaald hoever die bewerking mag gaan (er wordt een opdeling gemaakt tussen lichte en zware ingrepen in het planten-DNA, nvdr). Ik hoop dat wat nu op tafel ligt tot een wettelijk kader zal leiden, waarin wat Rainbow Crops doet mogelijk zal zijn.”
VIAENE. “De wereld is natuurlijk groter dan Europa. Je kunt ook producten ontwikkelen voor andere markten waar er al regelgeving is.”