Vědci z laboratoře molekulární biologie cambridgeského výzkumného ústavu Medical Research Council překročili pomyslný genetický rubikon. V genetickém inženýrství mikrobů totiž objevili obrovský potenciál pro vývoj nových léků, ale i dalšího širokého okruhu užitečných látek jako detergenty nebo plasty pro domácnost. Zjednodušeně řečeno jde o genetické přeprogramovávání mikroorganismů, na jehož konci může být řada inovativních léčivých přípravků. O práci britských vědců píše britský deník Financial Times.
Tým vědců z cambridgeského výzkumného ústavu Medical Research Council pracuje na metodě, kdy pomocí jakýchsi chemických stavebních bloků, jež se nevyskytují v genetickém kódu živých organismů, přeprogramovávají bakteriální buňky na miniaturní továrny se schopností syntetizovat nové látky.
Práce je nejnovějším pokrokem v oblasti syntetické biologie, ve které se využívají technologie od umělé inteligence po editaci genů ke zkoumání vývoje nových materiálů. Výsledky výzkumu, o nichž referuje britský deník Financial Times, byly publikovány v aktuálním vydání vědeckého časopisu Nature.
Největší přínos pro farmaceutický průmysl
„Zatím nikdo nebyl schopen vytvořit tyto druhy molekul a změnit jejich sekvenci způsobem, jakým jsme toho docílili my,” uvedl ke studii Jason Chin, vedoucí projektu laboratoře molekulární biologie zmíněného Medical Research Council v Cambridgi.
Chin očekává, že výsledky jeho týmu budou brzy předmětem největšího komerčního využití především ve farmaceutickém průmyslu, ačkoli přeprogramovávání genů mikrobů bude využitelné i v jiných průmyslových sektorech. „Nyní nás čeká fáze objevování, která bude stavět na tom, že máme tuto technologii k dispozici a uvidíme, čeho všeho budeme schopni dosáhnout,” dodal Chin.
Myšlenka takzvaných molekulárních továren je založena na využití základního „stroje“ pro udržení života, v němž buňky neustále produkují biochemické produkty. Výzkumníci znovu využívají nadbytečné části genetického kódu, aby dali buňce pokyn k syntetizování nových materiálů. Přitom jí stále umožňují vytvářet všechny proteiny, které buňka k životu potřebuje.
Nová antibiotika i polymery
Nejnovější výzkum staví na dřívější práci Chinovy vědecké skupiny s cílem prolomit to, co noviny nazývají „evolučním patem“. Dříve byla funkčnost upravených mikrobů omezená, protože jejich DNA mohla být přeprogramována pouze na produkci malého počtu aminokyselin – stavebních kamenů proteinů.
Všechny přírodní proteiny jsou sestaveny z jednotek zvaných alfa-L-aminokyseliny. Průlom týmu spočíval ve zkonstruování běžného střevního mikroba E.coli tak, aby jeho geny vytvořily další „nekanonické“ stavební bloky, jako jsou beta-aminokyseliny a beta-hydroxykyseliny, které by mohly urychlit vývoj široké škály nových polymerů.
Polymery, které se skládají z řetězců podobných chemických stavebních bloků, zahrnují široce používané materiály, jako je polyvinylchlorid (PVC), teflon nebo kevlar, stejně jako biologické molekuly a enzymy. Tato technologie má také značný dlouhodobý potenciál v produkci nových látek ve velkém měřítku pro léky, jako jsou antibiotika. Právě antibiotika se dostávají na samou hranu své účinnosti, protože za poslední dekády výrazně narostla takzvaná mikrobiální rezistence a vývoj nových antibiotik tradičním způsobem je velice nákladný, a tedy pro farmaceutické firmy jen málo lukrativní.
Špička ledovce, objeví toho ještě mnohem víc
Práce cambridgeského výzkumného týmu získává uznání ve vědecké komunitě. „Začali otvírat dveře k téměř neomezenému přeprogramovávání v biologii,” uvedl pro Financial Times Ben Davis, profesor chemické biologie na Oxfordské univerzitě. „Mám silný pocit, že toto je jen špička ledovce toho, co ještě objeví,” dodal.
Ústav Medical Research Council již podal patentovou přihlášku založenou na nejnovější výzkumné práci. Držitelem patentu pravděpodobně bude společnost Constructive Bio, která byla založena v roce 2022 s počátečním financováním ve výši 15 milionů dolarů na komercializaci výzkumu, za nímž stojí právě vědecký tým Jasona China.