Student World

Na podzim minulého roku oznámil Craig Venter, bývalý ředitel firmy Celera, vskutku bombastický záměr – vytvořit bakterii s minimálním genomem nezbytným pro život. Mnoho vědeckých časopisů začalo spekulovat nad významem a riziky oné bakterie, pokud by se Venterův projekt ukázal úspěšný.
Venter sám uvedl mezi předpokládanými přínosy nového mikroorganismu degradaci škodlivin, výrobu vodíku a v neposlední řadě odhalení role genů nezbytných pro život. Kritici (ale nakonec i sám Venter) uváděli možnost zneužití nového organismu teroristy. Podívejme se nyní na uplatnění a rizika celého projektu poněkud střízlivěji.
Organismy se od sebe liší délkou genomu i počtem kódovaných genů. Pokud se zaměříme na prokaryotní mikroorganismy, pak například genom nejmenšího životaschopného organismu (Mycoplasma genitalium) obsahuje okolo 500 genů, naproti tomu genom vědci oblíbené Escherichia coli jich má osmkrát více – 4 200. Venter zvolil pro svůj projekt Mycoplasma genitalium. Kromě samotné délky genomu mělo na jeho volbu asi vliv i to, že její už tak malý genom sám osekvenoval již v roce 1995.
Jaké je technologické pozadí Venterova projektu? Role jednotlivých genů Mycoplasma genitalium byla studována koncem 90. let. Geny byly náhodně inaktivovány inzercí cizí DNA; v některých případech byl výsledkem životaschopný mikroorganismus, jindy nikoliv. Počet genů nezbytně potřebných pro život byl na základě experimentů odhadnut na přibližně 300. Funkce dvou třetin z těchto genů je dobře známa. Jedná se o geny nezbytné pro metabolismus, transport živin a pro replikaci DNA. Role zbylé stovky genů známa není a ukazuje nám, kolik toho ještě o životě nevíme. Přesto by bylo rychlejší studovat tyto geny jednotlivě a nezabývat se konstrukcí celého organismu.
Co se týče vlastní výroby minimálního organismu, můžeme se nechat inspirovat klonováním savců a postupovat analogickým způsobem. Nejdříve se odstraní genom bakterie a poté se do buňky vpraví uměle připravená DNA obsahující jen pro život nezbytné geny. Dnes už je relativně snadné syntetizovat dlouhé fragmenty DNA – nejdříve se vyrobí mnoho krátkých fragmentů, které se enzymaticky spojí a poté amplifikují pomocí polymerázové řetězové reakce (PCR). Posledním krokem je sekvenování této DNA.
Čím méně genů má mikroorganismus k dispozici, tím více látek potřebuje získávat z vnějšího světa – chybějící geny kódují v neposlední řadě enzymy nutné pro metabolismus. Nejjednodušší organismy proto fungují jako parazité, eventuálně komenzálové (tj. využívají cizích zdrojů, aniž při tom hostiteli nějak škodí).
Mnohé další geny hrají roli v opravě DNA; za normálních podmínek nejsou pro "provozní" přežívání organismu nutné, ale v případě poškození DNA zajistí její opravu a organismus díky tomu zůstane životaschopný. Pokud odstraníme i tyto geny, pak bude výsledný organismus ještě náročnější na vnější prostředí. Z uvedených fakt vyplývá, že ona hypotetická minimální bakterie stěží přežije mimo laboratoř – a její zneužití bioteroristy naprosto nehrozí.
Bohužel však z téhož důvodu zřejmě nebude možné využít minimálního organismu pro degradaci látek znečišťujících životní prostředí; bakterie prostě nevydrží drsné (respektive "běžné") podmínky. Mnoho stávajících mikroorganismů je škodliviny schopno metabolizovat, proč tedy konstruovat bakterii novou? Pokud chceme stávající bakterie vylepšit, máme k dispozici celou škálu molekulárně biologických technik. Je možné použít následující přirovnání – chceme-li vyrobit vylepšený výrobek, pak není třeba budovat celou novou továrnu, stačí do stávající továrny instalovat nový stroj, v našem případě nový gen.
Jaký je tedy smysl celého projektu? Mezi rizikovými kapitalisty je Venter považován za neúspěšného manažera – jeho obchodní model prodeje genetických dat se ukázal naprosto neschůdným. Mnohé genomické firmy včetně Celery urychleně změnily strategii a věnují se především vývoji léčiv. Venter za současné situace zřejmě nemá nejmenší šanci získat finance od vlastníků rizikového kapitálu, proto se zaměřil na federální Ministerstvo energetiky (Department of Energy). Tato instituce totiž podporuje výzkum a vývoj nových zdrojů energie a Venter přitom svůj projekt prezentoval mj. právě jako cestu k novému mikroorganismu vyvíjejícímu vodík, ekologické palivo budoucnosti. Takový organismus bude potřebovat mnoho dalších, "ne zcela nezbytných" genů. Pokud je Venterovým cílem produkovat vodík, konstrukce minimálního organismu k dosažení tohoto cíle nijak nepřispívá.
Shrneme-li uvedená fakta, dospějeme zřejmě k závěru, že největším úspěchem zmíněné bakterie bude návrat Ventera do světel reflektorů. Její skutečný význam bude ale podle mého názoru asi takový, jako její genom – minimální.
Omlouváme se za problémy s přidáváním komentářů k článkům. Komentáře prosím zasílejte e-mailem na pavel_houser@idg.cz.

autor Michael Storek