Student World

(pokračování rozhovoru o kurióznějších a futuristických projektech v oblasti GMO. Odpovídá Prof. Ing. Jaroslav Petr, DrSc.)

Z dalších poměrně kuriózních technologií mě zaujala myšlenka získávat pavučiny, respektive vlákna unikátních vlastností, z kravského mléka. Jak je tento projekt daleko? Je to ekonomicky rentabilní?

Tohle je píseček kanadsko-americké firmy Nexia Biotechnologies, která koupila patentová práva na geny pro bílkovinu pavoučího vlákna od jedné americké university a od americké firmy Genzyme zase nakoupila technologii na produkci geneticky modifikovaných koz a výrobu čistých bílkovin z jejich mléka. Pak se mohli vědci z Nexe pustit do díla. Přenesli do dědičné informace kozích buněk geny pavouka a vybavili je genetickými „zapínači“, které říkají, že pavoučí gen bude pracovat v kozí mléčné žláze a že se jeho produkt bude vylučovat v mléce. Z těchhle buněk pak klonováním vytvořily dva kozlíky – Petera a Webstera. Ti samozřejmě mléko nedojili, ale jejich dcery ano. A díky pavoučím genům zděděným od tatínka vylučovaly v mléce rozpuštěnou bílkovinu, z které se dá po vyčištění vyrobit pevné tenké vlákno podobné pavučině. Nexia zvládla tvorbu vlákna nanometrových rozměrů a vstoupila tak se svým produktem do branže nanotechnologií. Zajímavé by mohly být například aplikace v informatice, kde by umělá pavučina sloužila k výrobě světlovodných kabelů pro přenos dat. Původní plány využít materiál označovaný chráněným komerčním názvem BioSteel pro výrobu neprůstřelných vest nebo materiálu pro chirurgické nitě se najedno ocitly na vedlejší koleji. Nanotechnologický trh zjevně nabízí mnohem lákavější perspektivy. Pokud jde o finance, tak je zatím Nexia hluboce v mínusu, i když ve výroční finanční zprávě za rok 2004 si její kapitáni libují, že snížili prodělek projektu BioSteel z více než 11 milionů dolarů na necelých 9. Jestli to takhle půjde dál, tak by mohli během pár let začít docela slušně vydělávat.

Objevily se úvahy o tvorbě geneticky modifikovaného moskyta, který by byl odolný proti malárii. Jak je tento projekt daleko? Kdy tihle komáří vyletí z laboratoří?

To je otázka. Genom moskyta byl přečten, byl přečten i genom zimničky, která malárii vyvolává. Byla zvládnuta i genetická modifikace u moskyta, což mimochodem vůbec nebyla legrace. On by výsledkem nemusel být zdaleka jen moskyt odolný vůči malárii. Dalo by se použít podobné strategie jako u bodalky tse-tse – tedy vypouštění mraků neplodných samců, kteří by se spářili s „přírodními“ samicemi, ale nezplodili by s nimi potomky. U mouchy tse-tse se samci pro tyto účely ozařují (velká muší ozařovna je ve Vídni). Vůbec tedy nemusí projít genetickou modifikací. Podobná strategie se zvažuje (a už dokonce i testuje v uzavřených prostorách) pro boj s makadlovkou bavlníkovou – významným hmyzím škůdcem bavlny. Jenže je tu stále jako Damoklův meč hrozba, že nějakého geneticky modifikovaného tvora pustíme do volné přírody a vzápětí se ukáže, že jsme něco nedomysleli. Neuvážených, byť dobře míněných introdukcí živočichů i rostlin jsme už napáchali habaděj. Na moskyty se už zkoušelo leccos. Ostatně rybka Gambusia affinis (česky živorodka komáří), která měla sežrat larvy moskytů v jejich líhništích, se taky pustila i do jiných tvorů než jen do moskytů a třeba v Austrálii napáchala docela citelné škody na vodních ekosystémech.
Je fakt, že malárie opravdu představuje obrovský problém, protože jí ročně onemocní stamiliony lidí a miliony jich zemřou – nám jako obyvatelům mírného klimatického pásu to je (zatím) celkem lhostejné. Ale asi bychom měli nejdřív sáhnout po jednodušších prostředcích – např. se postarat, aby lidé v ohrožených oblastech měli moskytiéry, vyvíjet antimalarika zdolávající i rezistentní kmeny zimniček, investovat do vývoje vakcíny (to především).

Jaké jsou nejzajímavější výsledky s geneticky modifikovanými mikroorganismy? Nemohli bychom časem tímto způsobem vytlačit původní patogeny?

Už je „vytlačujeme“. Řada vakcín je založena na patogenních mikroorganismech zneškodněných genetickou modifikací. Například vakcína proti vzteklině povolená v EU je vyrobená z geneticky modifikovaného viru. Moc se o tom neví, ale mohou tak vznikat celkem kuriózní situace. Představme si ekologického farmáře, který chová ekologické ovce na ekologickou vlnu, ekologické skopové a ekologické ovčí mléko. Na ekologické pastvině mu je bude hlídat (jak jinak) ekologický pes. A teď toho psa nějaký zlotřilý veterinář (poslušen litery zákona) oočkuje geneticky modifikovaným virem proti vzteklině. Ekologický farmář nesmí (opět ze zákona – tentokrát toho o ekologickém zemědělství) používat GMO. Hrozí, že ekologické ovce a celou ekologickou salaš bude hlídat pes, který ztratil své ekologické panictví. A hrozí, že ekologický farmář se vztekne, takže ho bude třeba očkovat onou vakcínou.
Ale teď vážně. Původ vakcíny byl velkým problémem i při záchraně nejvzácnější psovité šelmy světa – etiopského vlka. Tomu hrozí vymření na vzteklinu, kterou se nakazí od toulavých domácích psů. Šance je jen v očkování vlků proti vzteklině. Jenže se dlouho váhalo, protože vakcína je geneticky modifikovaná. Vypadalo to už, že etiopští vlci vymřou se vskutku hrdým označením „GMO-free“. Naštěstí dostali zodpovědní činitelé nakonec rozum a užití vakcíny povolili.
Jedna z nejnadějnějších vakcín proti malárii je založena na zimničkách, které nemohou člověku ublížit díky tomu, že mají metodami genového inženýrství zablokované „útočné“ geny. Já myslím, že boj s malárií pomocí GMO nepovede ani tak přes moskyty, jak jsme o tom mluvili před chvílí, ale spíše přes geneticky modifikované zimničky.
Ale ony se geneticky modifikované mikroorganismy (někdy se zkráceně označují jako GMM) nabízejí do lidských služeb i pro jiné příležitosti. Například pro úklid ekologických nepořádků. Slovo „vojenský prostor“ máme dnes spojeno v hlavách se slovním spojením „ekologická katastrofa“. Kdo to ještě neviděl v televizi? Nafta všude, sudy s čímsi ledaskde, munice vybuchlá i nevybuchlá na každém rohu. Málo se ví, že výbušniny bývají dost toxické a takový TNT je pěkné svinstvo. Střelnice a jiné prostory jím bývají slušně promořené. Jenže kde všude TNT a zplodiny jeho samovolného rozkladu jsou? To se dá zjistit geneticky modifikovanými bakteriemi, které jsou vybaveny genem mořské medúzy pro tzv. zeleně fluoreskující protein. Jak napovídá název, protein krásně světélkuje. Ve speciálních GMM, které se vypustí nad střelnicí, se gen zapne při kontaktu s TNT a bakterie se rozsvítí. A kontrola pak vidí, kde to svítí nejvíc, a ví, kde je střelnice nejvíc zaneřáděná. Pak se dá na ta místa pustit jiná geneticky modifikovaná bakterie, která je zařízena na to, aby TNT rozkládala na netoxické látky.
GMM nám už také léta k plné spokojenosti slouží k výrobě důležitých chemikálií a léků. Vyrábí se tak např. některé aminokyseliny pro výživu lidí i krmení hospodářských zvířat, růstový hormon pro léčbu poruch růstu u dětí nebo inzulín pro diabetiky. Tohle je celkem nejméně kontroverzní branže GMO. Někteří lidé se mohou vzteknout, když se lidský gen vloží do prasete, přitom člověk prase jsou oba savci a mají k sobě opravdu blízko. Přenos genu pro lidský růstový hormon do střevní bakterie Escherichia coli je přenosem „napříč celým biologickým spektrem“ – abych parafrázoval otřepané slovní spojení našich politiků – ale žádný zvláštní odpor to nevyvolává. Logiku v tom hledat těžko.

Pokud bychom chtěli přeměnit – teraformovat – například Mars do takové podoby, aby byl vhodný pro osídlení lidmi, v první fázi by se nejspíš uplatnily organismy připravené právě pro marsovské klima. Jak jsou podobné myšlenky blízko realitě?

S teraformingem Marsu už jsme možná začali. Kromě sond Viking už žádná další sonda určená k přistání na povrchu „rudé planety“ nebyla sterilizována a s pravděpodobností hraničící s jistotou jsme tak na Mars zavlekli pozemské mikroorganismy. Ty jsou překvapivě odolné a vyskytují se prakticky všude – v kamenitých pustinách Antarktidy, kde ani nesněží, zato mrzne jen praští. V hloubce tří kilometrů pod zemským povrchem. V píscích pouště. Ve vroucí solance podmořských horkých pramenů – atakdále. Říká se, že rozpálená chilská poušť Atacama je jediným místem, kde nenajdeme mikroorganismus bezprostředně na povrchu – ale kousek pod povrchem už jsou i tam. Pokud bychom zatáhli na Mars nebo jiná tělesa nějakou takovou formu života, nelze vyloučit, že by ji to neporazilo a začala by tam vegetovat a možná i docela prosperovat.
Ale teď ke zcela cílenému teraformingu. Pro ten by byly geneticky modifikované organismy jako dělané. Šlo by je ušít na míru konkrétním podmínkám – koncentraci plynů v atmosféře, míře radiace (jsou bakterie, které si lebedí uvnitř atomových reaktorů a od těch bychom mohli čerpat inspiraci), minerálnímu složení povrchu, dostupnosti vody… V patách mikrobům by šly rostliny. Možná nejdříve houby, protože zemskou souši asi taky nejdřív osídlily houby a až po nich teprve začali podnikat nesmělé výpady z mokrého živlu zelení zástupci flóry.
Už dneska se zkouší vývoj „umělých“ mikroorganismů. Genetici se snaží dopátrat tzv. minimálního genomu – tedy sady genů, která zajistí mikrobovi základní nezbytné funkce. To by mohlo být nějakých 250 či 300 genů. Ty by se daly vyrobit i synteticky a daly by se vložit do „prázdné“ bakteriální buňky. Vznikla by „živá surovina“, do které bychom pak strkali geny pro potřebné vlastnosti – třeba pro rozklad vody na vodík a kyslík (to by šlo využít pro výrobu energie), ale i pro jakékoli jiné účely. Teraforming nevyjímaje.
Mohli bychom ale využít i nových variant genetického kódu, který se neomezuje jen na čtyři základní „písmena“, ale pracuje s podstatně rozsáhlejší genetickou „abecedou“. To by zas umožňovalo využívat více než 20 základních aminokyselin pro stavbu bílkovin (ono je těch základních aminokyselin ve skutečnosti 22, ale ty dvě navíc – selenocystein a pyrrolyzin – jsou kódovány poněkud netradičním způsobem). Nebo pro tvorbu bílkovin, které by neměly jen L-formu aminokyselin, ale i D-formu. S výskytem D-aminokyslein by byl spojen vznik nových vlastností. Své by mohli vyprávět pavouci, kteří mají v některých svých bílkovinných jedech také D-aminokyseliny, aby je oběť nedokázala rozkládat a jedy lépe zabíjely.

(dokončení příště)

Jedná se o úryvek sbírky rozhovorů Než přijde vakovlk, jejíž vydání se chystá v nakladatelství Dokořán, http://www.dokoran.cz

autor Pavel Houser