Sedmý den stvoření

Pozdvižení obyvkle bývá větší než událost, která jej uvede do pohybu. Když minulý týden vyšlo najevo, že tým amerických genetiků vedený Craigem Venterem syntetizoval kompletní genom jednoduché bakterie Mycoplasma mycoides a vybavil jím bakteriální buňku, také padala zkratkovitá slova o umělém životě a revoluci ve vědě. Víc než o cokoli jiného ale šlo hlavně o další krok nového - a připusťme, že revolučního - oboru, syntetické biologie.

Aby bylo zřejmé, jakou událost poslední Venterův počin představuje, připomeňme, že donedávna uměli genetici vyrobit v laboratoři dvojitou šroubovici DNA složenou nejvýše z desítek či stovek bází. V roce 2002 se už ale podařilo americkým genetikům syntetizovat kompletní genom viru obrny čítající bezmála osm tisíc bází. A nyní prolomili milionovou hranici.

Krásný nový svět

Tak dlouhou molekulu ale nelze vyrobit najednou. Vědci proto nejprve syntetizovali kratší úseky DNA, které postupně skládali do větších celků. Poslední kroky potřebné ke zkompletování genomu se však ukázaly být příliš velkým soustem i pro nejmodernější laboratorní techniky. Pomoci musela příroda.Vědci vpravili části bakteriální dědičné informace do kvasinek a ty za ně dílo dokončily. Úplný genom bakterie pak tedy vědci izolovali z kvasinky.

Mimo bakteriální buňku ale zůstává syntetická dědičná informace "mrtvá". O kvalitě své práce se tak mohl Venterův tým přesvědčit teprve "transplantací" laboratorně připravené DNA do buňky. Jako příjemce si vědci vybrali bakterii Mycoplasma capricolum, protože je původnímu vlastníkovi syntetického genomu blízce příbuzná. Po zdolání počátečních problémů fungovala transplantovaná syntetická DNA v bakteriálních buňkách bez větších problémů. Jde o nesporný úspěch, ale žádném případě se nejedná o umělý organismus. Syntetická je jen dědičná informace. Vše ostatní si museli genetici vypůjčit od živé buňky vzniklé v přírodě.

Buňky se syntetickou dědičnou informací ovšem lze vybavit dalšími geny. Ty jim zajistí funkce, jaké původní bakterie neměly. Mohly by vyrábět komplikované chemické sloučeniny produkované zatím jenom některými exotickými organismy, třeba mořskými houbami. Tyto látky pak nacházejí uplatnění ve farmacii proti nádorovým onemocněním, virovým infekcím nebo nebezpečným cizopasníkům. Přírodní zdroje těchto molekul jsou omezené a jejich chemická syntéza je komplikovaná a drahá. Vhodně upravené bakterie by je ale mohly vyrábět ve velkém a poměrně levně. Proto celý ten pokus.

Nemalé naděje vkládá Craig Venter také do bakterií, které by díky upravené syntetické dědičné informaci přispěly k řešení ožehavých ekologických problémů. Doufá, že se s pomocí takových mikrobů podaří dosáhnout efektivní výroby vodíku rozkladem vody. Stejně tak na ně spoléhá při likvidaci toxických odpadů.

Přepisovači písma

V bádání na poli syntetické biologie patří výboje Venterova týmu k těm krotkým. Jejich výsledkem je organismus, který poměrně věrně imituje to, co už jednou vzniklo evolucí v přírodě. Jiné výzkumné směry si kladou za cíl rovnou změnu pozemského života od základu. "Zkoušíme, jak by vypadaly organismy, kdyby bůh sedmý den stvoření neodpočíval," říká například hrdě americký biolog Robert Schultz.

Co má konkrétně na mysli? Pokouší se například o změnu genetického kódu. Ten stávající je univerzální pro všechny pozemské formy života a využívá čtyř základních "písmen". S jejich pomocí určuje stavbu bílkovinných molekul z dvacítky základních stavebních kamenů - aminokyselin. Příroda sice nabízí neskonale širší sortiment aminokyselin, jež by byly využitelné jako materiál pro tvorbu bílkovin. Naše tělo je však neumí využít. Badatelé na poli syntetické biologie se snaží tento "nedostatek" napravit. Nutí stávající genetický systém k využívání širšího spektra aminokyselin. Nové bílkoviny by pak mohly fungovat například jako léky nebo by chránily preventivně tělo proti chorobám.

Mnozí biochemici a genetici touží také přepsat samotný základní koncept dědičnosti. Někteří chtějí přidat ke čtyřem písmenům genetického kódu další umělá písmena. Jiní dokonce vyvíjejí dědičnou informaci založenou na zcela jiných principech, než je dvojitá šroubovice DNA. Venterovi následníci se tak nechtějí spokojit jen s vybavováním buněk syntetickou imitací genomu běžných bakterií. Chtějí vytvořit organismy, jaké tento svět ještě neviděl.

Ideální zabijáci

Vytvoření organismu s dědičnou informací fungující na jiných principech, než na jakých pracuje běžná DNA, představuje bezpochyby kontroverzní a potenciálně i nebezpečný počin. Co by se stalo, kdyby takový "mikrobiální Frankenstein" z laboratoře uprchl?

Obavy z úniku Venterovy mykoplasmy se syntetickým genomem jsou celkem zbytečné. Jde o mikroba, který se příliš neliší od své přírodní "předlohy" a navíc je velmi náročný. Mimo ideální podmínky laboratoře by rychle uhynul. Velké obavy nemají odborníci ani z případných úniků dalších produktů syntetické biologie do životního prostředí. Podobné výzkumy probíhají za bezpečnostních opatření, která byla vyvinuta pro práci s nebezpečnými mikroby a která se už osvědčila

V ryze teoretické rovině se pohybují i obavy ze syntézy genomu mikroba využitelného jako biologické zbraně. Na Zemi totiž žije dost mikroorganismů, které se dají pro teroristický útok využít bez jakýchkoli úprav. Patří k nim třeba původci závažných chorob. Syntéza DNA je pro potřeby bioterorismu naopak příliš komplikovaná a drahá. Ventera vyšel jeho úspěch na 40 milionů dolarů. Pomáhalo mu třiadvacet špičkových genetiků. Přesto nemohl výsledek grandiózního projektu předem garantovat. Od fiaska jej dělil jen kousek. Při syntéze se vědci spletli v jediném z milionu písmen genetického kódu a dědičná informace s tímto "překlepem" byla zcela nefunkční. Nalezení chyby si vyžádalo mnoho týdnů náročných pokusů.

Bouřlivé diskuse probíhají kolem patentování produktů syntetické biologie. Craig Venter si podal patentovou přihlášku na mikroby se syntetickým genomem už v říjnu roku 2006. Americký patentový úřad zatím nerozhodl. Venterovi odpůrci na jedné straně namítají, že je neetické patentovat jakoukoli formu života. Další početný tábor odpůrců pak vidí v patentech překážku ve využití syntetické biologie pro blaho celého lidstva. Nelze totiž vyloučit, že licence na patentované technologie prodraží původně levnou produkci ekologicky čistých paliv, léků či organismů rozkládajících toxické látky natolik, že si je nebudou moct dovolit například obyvatelé rozvojových zemí.

AUTOR: Jaroslav Petr
AUTOR-WEB: www.ihned.cz
Jaroslav Petr