Vědci zdolali významnou překážku na cestě k vytvoření života „na objednávku“: mikroorganismů šitých přímo na míru lidských potřeb.
Napínavý souboj na dálku spolu vedou mikroorganismy z různých genetických laboratoří celého světa. Vítězem bude vědecký tým, kterému se jako prvnímu podaří přenést z laboratorních stolů do výroby genetická kouzla se světem mikroorganismů.
Tito drobní tvorové totiž ovládají neskutečně pestrou škálu biochemických triků, které zdaleka převyšují schopnosti evolučně domněle dokonalejších tvorů, jako jsou třeba obratlovci. Nabízí tak celou řadu možností, které jsou zajímavé nejen z vědeckého, ale také hospodářského a potažmo finančního hlediska. Bakterie už v představách vědců dokáží vyrábět léky či náhrady fosilních paliv „na objednávku“ - podle instrukcí (tj. genů), které do nich vědci vloží.
Provokatérův malý klíč k velkému úspěchu Není divu, že představa bakteriálních minitováren láká i jednoho z nejoriginálnějších genetiků současné vědy, Craiga Ventera. Tento vědec a podnikatel se ve svém ústavu - skromně pojmenovaném po jeho osobě - do problému pustil přes drobnou bakterii mykoplasmu (podrobnosti viz text Minibakterie pro všechno).
V loňském roce se v tomto ústavu podařilo vyrobit první „umělou“ bakterii: přesněji kompletní dědičnou informaci této bakterie mykoplasmy. Jde o jakousi holou kostru základní výrobní jednotky.
Pak se ovšem objevily potíže. Když se genetici pokusili přenést syntetický genom do jiné buňky, aby tam pracoval, narazili na nepřekonatelné problémy.
Buňka vnímala vnášenou DNA jako cizí a zuřivě ji likvidovala. Genetická „kostra“ se v novém „voze“ rychle měnila na hromadu šrotu. Na vině byla bakteriální obdoba imunitního systému, která buňku brání před „invazí“ cizí DNA.
Tým z Venterova institutu se samozřejmě nenechal odradit. Po roce vydává v časopise Science tým z Venterova ústavu (ale pod vedením Sanjaye Vasheeho) , že transplantace DNA mezi dvěma různými bakteriemi zvládl.
Genom bakterie Mycoplasma mycoides vědci propašovali do příbuzného mikroba Mycoplasma capricolum. Nejprve si ale kompletní DNA mykoplasmy „odložili“ do kvasinky. Tam mohli genom mikroba upravovat podle libosti. Za desetiletí genetických výzkumů na kvasinkách totiž nahromadili odborníci nepřeberné množství technik pro cílené zásahy do jejich dědičné informace. V buňce mykoplasmy podobné změny v DNA vědci zatím navodit neumějí.
Upravený genom pak zamířil do cílové buňky. Přijetí cizí DNA hostitelskou buňkou si vědci pojistili hned dvěma způsoby. U bakteriálního příjemce vyřadili z činnosti enzym, který má na starosti likvidaci cizí dědičné informace. Samotnou transplantovanou DNA navíc „zamaskovali“ tím, že její dvojitou šroubovici „obalili“ malými molekulami, tzv. metylovými skupinami. Za těchto podmínek se přenos genomu zdařil. Bakteriální příjemce si cizí DNA osvojil a začal ji využívat pro řízení svých vlastních životních pochodů.
„V přírodě existuje nepřeberné množství organismů, jejichž dědičnou informaci zatím nedokážeme upravovat,“ řekl Vashee v rozhovoru pro časopis The Scientist. „Pokud bychom u nich mohli použít tuto techniku - vnést jejich genomy do kvasinky a tam na nich provádět potřebné zásahy - získali bychom technologii, která by umožnila genetické modifikace u mnohých organismů.“
Vashee a jeho kolegové zatím uspěli při přenosu kompletního genomu izolovaného z „přírodní“ bakterie. Přenos v laboratoři syntetizovaného umělého genomu může být komplikovanější. Ale „pravděpodobně se toho dočkáme během několika měsíců,“ odhaduje bioinženýr James Collins z Bostonské univerzity, který se na výzkumu nepodílel.
***
Vlastní bacil snadno a rychle
Úprava bakteriální genetické informace podle nové formulky proběhla v několika krocích. Nejprve vědci vloží kousek DNA z kvasinky (A) do genetické informace původní bakterie (B). Ten umožní, aby DNA fungovala po přesunu do kvasinek (a také aby ji vědci mohli snadno najít). Poté vyjmou upravenou DNA (C) z bakterie a přesunou ji do kvasinky (D). V té si mohou s genomem snadno hrát (E) s pomocí řady nástrojů, které si během práce s těmito organismy vyvinuli. Podruhé modifikovanou DNA pak mohou obohatit o tzv. metylové skupiny (F), což umožní její budoucí přijeti „imunitním systémem“ cílové buňky (G), která pak začne plnit lidské příkazy zapsané v upravené DNA (H). Celý cyklus se pak může opakovat a modifikovaná DNA postupně „ladit“ jako počítačový program.
