Kaj je kolagen?

Kolagen je najbolj pogosta beljakovina v človeškem telesu, predstavlja 30 odstotkov vseh beljakovin in je glavni gradnik vezivnih tkiv. Deluje kot nekakšno lepilo, ki daje tkivom elastičnost, trdnost in oporo. S staranjem se proizvodnja kolagena v telesu zmanjšuje, posledice so nastanek gub, manj čvrsta koža … Na hitrejše razgrajevanje kolagena naj bi vplivalo kajenje, kronični stres … Kolagen se uživa v prehranskih dopolnilih, najpogosteje kot hidroliziran kolagen, uporablja se v kozmetiki in v medicin za zdravljenje ran, regeneracijo tkiv, izdelavko vsadkov. Najpogosteje ga pridobivajo iz goveje kože in kosti, iz svinjske kože, pa tudi iz rib. In tudi iz morskih meduz.

"Res je, da so meduze 95 do 99 odstotkov iz vode, ampak je njihov ostali del lahko vir zelo zanimivih spojin, od katerih je najbolj zanimiv kolagen, ki je dominanten protein v teh zelo zanimivih organizmih. Kolagen pa je komercialno zanimiv za veliko industrij: od kozmetične, do biomaterialov, do farmacevtske," pojasnjuje Rotterjeva.

Dr. Ana Rotter, Morska biološka postaja Piran (NIB)

Za uporabne raziskave je težko dobiti finance

Virov kolagena je v morju še veliko, na Morski biološki postaji Piran proučujejo načine, da ga izolirajo na okolju prijazen način. "Moram pa poudariti eno zelo pomembno zadevo. To, kar mi razvijamo raziskovalno, ni najbolj udarna bazična znanost, ampak zelo uporabna praktična (aplikativna) znanost za prihodnjo uporabo. Dandanes pa je konkurenca za pridobivanje financ za delovanje tako huda - vir denarja za plačo v naši skupini pokrivajo javna, stabilna sredstva, v zelo okrnjeni obliki, niti za eno osebo na leto, v skupini pa nas je šest - da je za take uporabne raziskave zelo težko dobiti finance, še posebej na evropskem nivoju," pravi Rottajreva, zato so bili izjemno veseli razpisa Ministrstva za kmetijstvo, "saj nam ponuja redko priložnost za izvajanje naših aplikativnih raziskav".

Projekt so uradno začeli izvajati 1. junija letos, trajal bo 38 mesecev. Kmalu bodo začeli z laboratorijskimi raziskavami. Kot pojasnjuje Rottarjeva, gre za inovacije na štirih stopnjah. Prva stopnja je priprava mrež, ki so prilagojene za nabiranje meduz. Druga stopnja je priprava optimiziranih navodil za nabiranje meduz, "kdaj se gre, kako se jih nabira, kam se jih shranjuje, v kolikšnem času morajo priti od čolna do hladilnice". Tretja stopnja je razvoj protokola za ekstrakcijo kolagena, "da bo ekonomsko učinkovit – torej ne predrag in okoljsko primeren – s čim manjšo uporabo okolju neprijaznih spojin". In četrta stopnja, priprava prototipov hidrogelov. "Vsaka od teh stopenj je lahko svoj projekt, tako da držimo pesti, da nam uspe," dodaja Rotterjeva.

Zakaj so meduze primeren vir kolagena?

"Znanstvene objave ostalih kolegov, tudi tiste, na katerih smo gradili naše teoretično znanje, kažejo na to, da je meduzni kolagen biokompatibilen, kar pomeni, da ga človeško telo ne zaznava kot tujek in ne povzroča vnetij. To je zelo pomembno za kozmetično in farmacevtsko industrijo. Ampak tu govorimo o laboratorijskih poskusih, kjer je vsako stvar potrebno testirati – ali smo res dobili kolagen, kako čist je, kakšna je njegova struktura, ali je stabilen, o kakšni velikosti govorimo, itd. Čeprav imamo že kar nekaj let izkušenj na temu, se tudi mi še učimo, ni dovolj, da pripraviš en eksperiment in vse deluje, za nami je veliko let učenja, laboratorijskih poskusov in negativnih rezultatov. To se navzven ne vidi, je pa zelo frustrirajoče," razkriva sogovornica.

Meduze (foto: Facebook Akvarij Piran)

Katere vrste meduz so najbolj primerne?

"Odgovor je matematična enačba, kjer so spremenljivke raznolike: velikost meduz (večje so, lažje in cenejše je rokovanje z njimi), teoretična vsebnost kolagena (glede na dostopne podatke študij po svetu), pojavljanje v našem morju (torej ciljno na vrste, ki so prisotne tudi pri nas), težave s masovnim pojavljanjem, pa še kaj. Zato se primarno fokusiramo na morski klobuk (Rhizostoma pulmo)."

Meduz, ki opečejo, niso testirali, "morda jih bomo kdaj v prihodnje, se pa bomo za to morali povezati s kolegi iz tujine, saj je teh meduz premalo, da bi lahko izvedli vse preliminarne študije, ekstrakcije, potrditve in potem šele računali na ekonomsko viabilnost".

Kako poteka proces pridobivanja kolagena iz meduze?

"Imamo več tehnoloških možnosti, od čisto fizikalnih, do klasične kemije, kot je uporaba topil ali kislin, ki so lahko okolju škodljive, do t.i. zelene kemije in kombinacija vseh možnosti. Kompleksnost vsega je v temu, da moramo imeti obrate za hlajenje, sušenje in še ostalo laboratorijsko opremo. Če in ko bomo razmišljali o nadaljnjih korakih, bo najtežji del ravno to. Približno tri do štiri leta nazaj sem v svojem prostem času kar veliko mesecev delala študijo na terenu, kjer sem spraševala ljudi, ki poznajo ljudi, ki poznajo ljudi ... o temu, kje na Obali bi bilo primerno mesto za ribiče, da bi odlagali meduzno biomaso in tudi ostale odpadke, ki jih preučujemo, kot so odpadki po predelavi rib, kje bi bile hladilnice in predelovalni obrati. Ravno taki projekti so namreč kompleksen izziv," razlaga ozadje takšnega projekta Rotterjeva in dodaja:

"Eno je, če mi potrdimo zadevo tehnološko. Ampak ko želiš zadevo prenesti v prakso pa vidiš, da zemlje ob Obali ni - ali pa je 'obljubljena' za gospodarsko bolj atraktivne namene – turizem, je privatna lastnina in seveda, je vse odvisno tudi od lokalnih in državnih spodbud oziroma možnosti. Nisem še obupala, ampak sem se takrat odločila, da bomo raje najprej zadevo tehnološko potrdili, potem pa gremo naprej. Da o finančnem vložku ne govorimo. Kdo bo to financiral? Čisto konkretna, legalna vprašanja, ki jih ima povprečen davkoplačevalec, a kompleksni odgovori, na katere še ne znamo odgovoriti. Pa bo kdo rekel - zakaj pa potem sploh to delate? Ker verjamemo v potencial krožnega gospodarstva in ker imamo toliko priložnosti, da smo šele na začetku. Jaz sem optimistična, brez navdušenja in optimizma tudi ne gre."

Tako so morski klobuki preplavili morje v Trstu leta 2021.

Zakaj hidrogeli in ne kozmetika?

"Kozmetike nismo izključili, ampak sem, sicer res že kar nekaj let nazaj, poizvedovala pri slovenskih kozmetičnih podjetjih - večjih, ne zasebnikih - če bi hoteli sodelovati, tudi neformalno, saj financ nismo imeli, pa ni bilo konkretnejšega interesa. Takrat sicer ni bil meduzni kolagen ena izmed možnosti, pa vendarle. Res je tudi, da nisem vztrajala, ker potem zmanjka časa za raziskovalno delo."

Pri raziskavah sodelujejo s strokovnjaki za biomateriale iz Latvije. "Hidrogeli so strukture, ki lahko nase vežejo veliko vode, a hkrati ohranjajo svojo obliko. Uporablja se jih v medicini, agronomiji (predstavljajte si hidrogele, kjer rastline črpajo vodo v sušnih obdobjih) in v izdelkih za vsakdanjo rabo (predstavljajte si hidrogele v plenicah ali damskih vložkih, ki absorbirajo veliko vode in ostalega). Hidrogele smo izbrali zato, ker so biokompatibilni, biorazgradljivi, imajo veliko možnosti uporabe (od zunanjih – npr. celjenje ran do internih – npr. prenos zdravil)."

Kolikšen je izkoristek kolagena iz ene meduze?

"To je odvisno od metode izolacije, vrste in velikosti meduz. Točne izračune bomo naredili za naše ciljne vrste meduz tekom projekta. Tu je potrebno iskati kompromise. Namreč, lahko je metoda, ki jo uporabimo za ekstrakcijo kolagena najbolj učinkovita, a uporablja topila, ki negativno vplivajo na okolje. Seveda to ne želimo (ker potem 'rešujemo' en problem tako, da ustvarjamo drugi)."

Obstajajo kakšna tveganja ali omejitve pri uporabi kolagena iz meduze?

"Tveganja so ta, da lahko kolagena sploh ni ali pa ga je premalo za komercialno uporabo, da ga ne moremo potrditi, da je premalo meduz, da je postopek predrag, da je izkoristek premajhen, da proizvedemo preveč odpada, ki lahko onesnažuje okolje in še in še. Vsako od teh tveganj je potrebno predvideti in imeti načrt za premostitev takih ovir. Zato pa potem izpade, da traja celo večnost, preden pokažemo konkretne rezultate. Kot rečeno pa tveganja za uporabo meduznega kolagena pri ljudeh ni, vsaj po predhodnih študijah," opisuje sogovornica.

Gre za projekt, ki je primer krožnega gospodarstva oziroma trajnostne rabe morskih virov?

"Točno tako. To je recimo šolski primer uporabe krožnega gospodarstva. Namreč, linearno gospodarstvo (naredi izdelek – uporabi – zavrzi odpadke) v današnjem času (ko je skrb za okolje na eni strani ter iskanje novih gospodarskih priložnosti na drugi) ni najbolj ustrezno. Krožno gospodarstvo pa spreminja ta linearen pogled, kjer odpadki ne obstajajo, ampak so surovina za nove industrije. Tako surovine vedno krožijo, kroži (oziroma narašča) tudi vrednost in morebiten profit. V tem konkretnem projektu torej meduzna biomasa, v letih, ko je številno pojavljanje meduz, namesto odstranjevanja in odlaganja, predstavlja surovino za kolagen. Zakaj pa trajnostna raba? Ker je potrebno poudariti, da ne želimo delati na siromašenju okolja in negativno vplivati na ekosisteme, ampak želimo vse postopke narediti take, da so negativni vplivi na okolje čim manjši."

Eden od pogojev javnega razpisa je bil, da so v projekt vključeni gospodarski ribiči. "To je za nas raziskovalce po eni strani velik izziv (v prvi vrsti pridobiti si zaupanje in interes ribičev, v drugi vrsti pa je to drugačna dinamika dela), po drugi strani pa dobrodošla priložnost. Namreč, prepogosto so projekti (še posebej taki aplikativni, ki imajo namen čimprejšnje uporabe rezultatov) izvedeni brez sodelovanja z industrijo. To je globalni problem, ne samo v Sloveniji. EU se že dolgo trudi, da postanejo sodelovanja med javnimi inštitucijami in gospodarstvom ustaljena praksa. To je dobro tudi z vidika davkoplačevalcev (ker smo potem vsi prisiljeni v konkretno realizacijo idej), industrije (ker se lahko ponujajo nove vrednostne verige) in raziskovalcev samih (ker se nas usmeri v končni cilj) – govorim seveda o aplikativnih projektih."

Povezali so se s tremi gospodarskimi ribiči iz Kopra, ki bodo nabirali meduze in "ena inovacija je tudi v razvoju mrež, prilagojenih za ulov meduz".