Registrace byla úspěšná!
Klikněte na odkaz v e-mailu zaslaném na adresu
Svět
Světové zprávy: aktuální novinky a události ze zahraničí

Čeští vědci jako první na světě upravili gen chmele. Rostlinný biolog promluvil o průzkumu a látce na léčbu rakoviny

© FotoZelený a albínový chmel po úpravě metodou CRISPR/Cas
Zelený a albínový chmel po úpravě metodou CRISPR/Cas - Sputnik Česká republika
Sledujte nás na
Milovníci piva budou mít další důvod dát si svůj oblíbený nápoj. V polovině ledna Biologické centrum AV ČR publikovalo výsledky první úpravy genomu chmele metodou CRISPR/Cas9. Tomáš Kocábek z vědeckého týmu vysvětluje nejen postup vědeckého bádaní, ale také jeho přínos pro farmaceutiku.

Ústav molekulární biologie rostlin, který se zabývá komplexním molekulárním studiem rostlin, v polovině ledna získal světové prvenství v úpravě genomu chmele. Vědecká instituce vznikla před třiceti lety na základě Ústavu experimentální botaniky rostlin a následně se přesunula z Prahy do Českých Budějovic. Hlavní náplní ústavu je molekulární studium rostlin, jejich metabolizmu a evoluce genomu, včetně virů. Samostatný tým Biologického centra se věnuje genomice chmele a využití rostlinných nukleáz pro léčbu rakoviny.

Sputnik se obrátil na člena týmu Oddělení molekulární genetiky, rostlinného biologa Ing. Tomáše Kocábka, Ph.D. Uvedl prvopočátky průzkumu, popsal unikátnost a bezpečnost metody cílené genetické úpravy CRISPR/Cas9 a další využití výsledků své práce ve vývoji léků proti rakovině.

© Foto : Tomáš KocábekIng. Tomáš Kocábek, Ph.D, rostlinný biolog z AV ČR
Čeští vědci jako první na světě upravili gen chmele. Rostlinný biolog promluvil o průzkumu a látce na léčbu rakoviny  - Sputnik Česká republika
Ing. Tomáš Kocábek, Ph.D, rostlinný biolog z AV ČR

Snaha vědců o laboratorní úpravu genů rostlin se vyvíjela od 80. let a svou perspektivnější podobu získala díky vědkyním Emmanuelle Charpentierové a Jennifer Doudnaové v roce 2012. Technika „editace genů“ neboli „genetické nůžky“ umožnuje provádět změny nejen rostlinné DNA (rýže, tabák, pšenice), ale i úpravu živočišných genů pro zlepšení vlastností nebo vyloučení patogenních charakteristik. 

Podle tiskové zprávy AV ČR se tým Biologického centra nyní soustředí na změny v genech zodpovědných za tvorbu hořkých kyselin, které jsou významné pro pivovarnický průmysl. Výzkum také bude pokračovat ve změnách prenylovaných flavonoidů, které působí mimo jiné proti rakovině, bakteriím a zánětům.

Sputnik: Jak vznikl výzkum genomiky chmelu na Ústavu molekulární biologie rostlin? Souvisí to s výrobní poptávkou českých pivovarů? Jaké úkoly jste řešili?

Tomáš Kocábek: Výzkum genomiky chmelu na Ústavu molekulární biologie rostlin v Českých Budějovicích sahá někdy do 90. let minulého století. Tehdy šlo o výzkum určitých sekvencí DNA, kterými se liší jednotlivé odrůdy nebo o výzkum viroidů (parazitická RNA, na rozdíl od virů bez proteinového obalu), které dokáží na chmelnicích napáchat pěknou škodu. Později přibyl výzkum genů zodpovědných za tvorbu sekundárních metabolitů, tedy těch zdraví prospěšných látek. Jinak výzkum chmele v ČR sahá téměř 100 let nazpět, byl však soustředěn do Žatce, tedy oblasti, kde se u nás pěstuje (nejen) proslavený Žatecký poloraný červeňák. V této souvislosti se nabízí myšlenka, že výzkum v Českých Budějovicích bude mít nějakou souvislost s Budvarem. Ale ze strany pivovarů žádná poptávka nevzešla, přeci jenom provádíme jako ústav Akademie věd ČR základní výzkum a k tomu aplikovanému má blíže výše zmíněný institut v Žatci.

Specifika využití technologii CRISPR

Váš tým jako první na světě upravil gen chmelu. V čem spočívala hlavní potíž Vaší práce? Jak dlouho zpravidla trvají podobné výzkumy?

Technika CRISPR má určité předpoklady, které je třeba naplnit, a když se vše dobře připraví, může být práce hotová relativně rychle (řádově několik měsíců až rok) a jednoduše. Těmi předpoklady jsou: znalost genomu (soubor genů) studovaného objektu, schopnost dopravit CRISPR/Cas systém do rostliny (tedy přesněji do buňky) a schopnost dokázat, že došlo k úpravě (nejčastěji vypnutí genu). Zdaleka ne každá úprava genu vede k nějaké viditelné změně.

Model RNA - Sputnik Česká republika
Svět
Najít a odstřihnout: v Evropě poprvé modifikují genetický kód pacientů
U chmelu spočívá hlavní obtíž už jen v charakteru rostliny. Jedná se o vegetativně množenou vytrvalou dvoudomou plodinu s jednopohlavnými květy (pěstují se výhradně samičí). Geny do rostliny dopravujeme pomocí půdní bakterie Agrobacterium tumefaciens, která tento přenos při napadení rostliny běžně dělá. Každý rostlinný druh, ba i odrůda jsou však různě citlivé k infekci agrobakteriem. To je jedna potíž.

 Další spočívá v tom, že po přenosu je třeba z buňky zregenerovat celou rostlinu. Tady je chmel opravdu problematický objekt a teprve od roku 2015 se nám to daří provádět rutinně. Jelikož u chmelu ty nejcennější látky vznikají převážně v hlávkách (šišticích) vyvinutých ze samičích květů, musíme si u rostlin zregenerovaných z původně jedné buňky počkat další dva až tři roky, než chmelová rostlina vykvete. S takto upravenými rostlinami se smí dle zákona nakládat v uzavřených podmínkách, což je v našem případě skleník, což je další faktor, který hraje proti nám. Chmel totiž potřebuje hodně prostoru a přístup ke slunečnímu záření. Při faktu, že standardní projekt se obvykle řeší tři roky, je to pro nás trochu komplikace, kdy se ostáváme do časového presu.

Čím se liší genetická úprava CRISPR rostlin od genetické úpravy buněk živočichů?

Vědec z laboratoře nano optiky a plazmoniky MFTI (Moskevská vysoká škola fyzikálně-technická) a kandidát fyzikálně-matematických věd Jurij Stěbunov - Sputnik Česká republika
Svět
Čína upravila kmenové buňky k léčbě pacientů s leukémií
Netroufám si mluvit za kolegy z živočišných ústavů, ale u většiny rostlin je specifikum v podobě využívání bakterií rodu Agrobacterium, jak jsem zmínil výše, není tedy nutný drahý přístroj, i když u některých, zejména jednoděložných druhů se namísto využití bakterií geny do rostliny „střílejí“ a v tomto specifickém případě už jeden takový dražší přístroj potřeba je. Naštěstí to není případ chmele. Podstatný rozdíl oproti živočišné buňce vidím ve větším množství bariér, které je potřeba při přenosu překonat, zejména je to buněčná stěna.

Jinak zatímco u rostlin využíváme techniky tkáňových kultur, kdy např. z buněk listu jsme schopni nechat vyrůst celou rostlinku, u živočišných buněk se zase často hovoří o kmenových buňkách. Oboje má hodně společného. V případě živočišného výzkumu rovněž vnímám možná větší očekávání perspektivnějších výsledků zasahujících do medicínského výzkumu a samozřejmě tomu odpovídá i zájem třeba ze strany firem dodávajících různé komponenty pro CRISPR techniky apod.

Protinádorová látka

Budou výsledky Vaší práce pomáhat v prevenci rakoviny nebo by se jednalo bezprostředně o lék, který by obsahoval vyšlechtěný druh chmelu? Mohl byste obecně popsat princip, jak by tato látka účinkovala při léčbě nádoru?

Jako rostlinný biolog toho moc konkrétního o vlivu na živočišný nádor nevím. Každopádně vnímáme rostoucí počet vědeckých publikací, kdy se zkoumá vliv těchto látek na konkrétní typy nádorů, nejčastěji prováděné na laboratorních zvířatech. Ta asi nejperspektivnější látka se nazývá xanthohumol, v pivu se mění na isoxanthohumol a testy prokázaly, že výborně působí na určité typy nádorů, na některé působí hůře či vůbec. (Látka a její působení byla podrobněji popsána ve více výzkumech. Takzvané chmelové flavonoidy by mohly chránit před rakovinou prostaty a tlustého střeva a případně nahrazovat hormonální terapii u žen v přechodu – pozn. red.)

Dlouhodobé účinky vyšlechtěných rostlin na člověka a okolí

Existují plány na dlouhodobý výzkum vlivu geneticky upravených rostlin na zdraví člověka a případně proč?

Takové výzkumy neustále probíhají a rozhodně se nic nepodceňuje. Budeme-li hovořit o CRISPR technikou upravených rostlinách, tak tam už je možné provádět takové zásahy do rostliny, že pouze vypneme nebo upravíme některý z genů, aniž bychom v rostlině zanechávali nějakou stopu v podobě vneseného genu. Takže vlastně výsledek je shodný jako v případě navození mutací chemicky či ozařováním, akorát s tím rozdílem, že nespoléháme na náhodu a neměníme si nechtěně i jiné geny v rostlině.

Rakovinné buňky - Sputnik Česká republika
Názory
Biolog označil léčbu rakoviny za blízkou budoucnost
Co se týče vlivu „klasických“ geneticky upravených rostlin s vnesenými cizími geny, tam se bere v úvahu více faktorů, například vliv vnášených genů, resp. proteinů, které tyto geny kódují, vliv nakládání s geneticky upravenými rostlinami (například chemické postřiky) apod. A nejde jen o vliv na zdraví člověka, ale i na okolní prostředí. Například u cizosprašných rostlin se zkoumá možné šíření na příbuzné plevele, jak daleko je to možné, mezi kterými druhy atd. V tomto ohledu jsme u chmelu klidní. Jak už bylo řečeno, chmel je vytrvalá, vegetativně množená plodina, na chmelnicích uvidíte jenom samičí rostliny, takže nehrozí šíření pylem či semeny. Pokud z laboratoře vzejde opravdu perspektivní geneticky upravená rostlina, rozhodně se nebojím, že by neprošla velmi důkladnými testy v horizontu delším než deset let, pravděpodobně ještě důkladnějšími než u klasicky vyšlechtěných odrůd. Jenže při současných anti-GMO náladách a velmi přísných předpisech to není alespoň v Evropě na pořadu dne, tam došlo k téměř absolutnímu útlumu v pěstování GMO rostlin. Ta škála vlastností, které se dají pomocí genového inženýrství pozměnit, je obrovská, způsobů úpravy už je také více a rozhodně bych nevěřil nějakým zobecňujícím úvahám o škodlivosti genetických úprav jako takových. Vždyť úpravy genetické výbavy rostlin se tu dějí už stovky let, jen trochu jinými způsoby.

Zprávy
0
Nejdříve novéNejdříve staré
loader
Chcete-li se zapojit do diskuse,
přihlaste se nebo se zaregistrujte
loader
Chaty
Заголовок открываемого материала