Sme blízko k umelej bunke, oznámil v polovici marca v Londýne na konferencii o globálnych výzvach americký biológ John Craig Venter. Veľký kúzelník syntetickej biológie opäť prekvapil. Médiá ho označujú za tvorcu „umelého života“, možno trochu predčasne, no k tomuto titulu sa približuje každým krokom.
Bill Gates genetiky
Craig Venter nie je len výnimočný vedec, ale aj tvrdý biznismen, ktorý loví príležitosti ponúkané biotechnológiami. Okrem obdivných si preto vyslúžil aj hanlivú prezývku „Bill Gates genetiky“. Nik však nepochybuje, že jeho súkromný výskumný ústav s vyše päťsto špičkovými biológmi je motorom genetického výskumu.
Do histórie sa zapísal súbojom s americkým kolegom, genetikom Franciscom Collinsom. Ten viedol obrovský medzinárodný vládny projekt HUGO (Human Genome Project), zameraný na mapovanie ľudskej DNA. Na výskume pracoval aj C. Venter, no nespokojný s pomalým pokrokom odišiel. Založil vlastné laboratórium Celera Genomics a vládnemu projektu riadne šliapal na päty. Remízu zariadil prezident Bill Clinton. V júni 2000 pozval oboch vedcov na tlačovú konferenciu, aby spoločne oznámili historickú udalosť – prečítanie väčšiny písmen ľudskej dedičnej informácie. Prostredníctvom televízneho mosta boli prítomní aj Briti: premiér Tony Blair a genetik John Sulston.
„Vďaka poznaniu ľudskej DNA vieme diagnostikovať množstvo chorôb, odhaľovať ich príčiny, ale aj cielene liečiť. Význam tejto udalosti zďaleka nie je dodnes docenený,“ hovorí Peter Celec z Ústavu molekulárnej biomedicíny LF UK.
Od čítania k syntéze
Súperenie viacerých výskumných centier prinieslo do genetiky dynamiku, rovnako ako kedysi poháňalo jadrovú fyziku či let ľudí na Mesiac. Spočiatku trvala analýza DNA celé roky, preto genetik Sydney Brenner, neskorší nositeľ Nobelovej ceny, zo žartu navrhoval trestať zločincov čítaním DNA: „Čím horší zločin, tím väčší kus dedičnej informácie by museli prečítať.“
V roku 1995 dekódoval C. Venter prvý kompletný genóm baktérie Haemophilus influenzae s dvoma miliónmi písmen genetického kódu. Trvalo päť rokov, kým prišiel na rad genóm človeka zložený z troch miliárd písmen. Dnes stačí na jeho zmapovanie niekoľko dní a keďže väčšinu práce robia automatické sekventátory, podstatne klesla aj cena. Svetové databázy už obsahujú tisíce sekvencií DNA, od najmenšieho vírusu po najvyšší strom a ich počet exponenciálne rastie.
Vďaka trpezlivým analýzam vedci čoraz viac rozumejú biologickým procesom až na úrovni atómov. Vznikla syntetická biológia. Prvým krokom boli úpravy DNA, ďalším „výroba“ umelých zložiek bunky.
Baktéria bez predkov
Dozrel už čas pre kompletnú syntetickú bunku, ako to avizoval C. Venter? Jeho tím urobil dôležitý krok v roku 2010, keď ako prvý naprogramoval kópiu DNA baktérie Mycoplasma mycoides s vyše miliónom písmen genetického kódu. Takto dlhú molekulu vtedy laboratórna technika nedokázala „vyrobiť“ vcelku, vedci preto syntetizovali kratšie úseky a rôznymi technikami ich pospájali.
Syntetická DNA ešte neznamená umelý život – bez bunky je len chemikáliou. Bioinžinieri preto odstránili DNA z baktérie Mycoplasma capricolum, čím získali akési telo „bez duše“, do ktorého vložili svoj umelý výtvor. Bunky sa podľa nového „biologického softvéru“ začali správať ako baktérie Mycoplasma mycoides. Kompletná umelá bunka by bola logickým pokračovaním. Svet netrpezlivo čaká na zverejnenie štúdie, ktorá ukáže, akým smerom C. Venter pokročil.
Biologický biznis
Ďalší biológovia sa zatiaľ uspokojujú s úpravami prírodných DNA. „Vodík môže rovnako dobre vyrábať aj bežná črevná baktéria Escherichia coli s pozmenenou dedičnou informáciou,“ tvrdí harvardský biológ Georgie Church. Možností je veľa. Manipuláciou sa listy stromov premenia na „solárne panely“ produkujúce elektrinu, drevina zasa na uhľovodíkové palivá. Ďalšie biologické systémy sú schopné likvidovať odpad a detoxikovať tak planétu.
Biznis s upravenými organizmami je v zornom poli C. Ventera. V roku 2006 podal patentovú prihlášku na mikroorganizmy s upravenou DNA, ktorou pobúril odporcov „privatizácie“ umelého života. O tri roky neskôr zasa prekvapil spoluprácou s gigantom ExxonMobil, od ktorého jeho firma Synthetic Genomics získa šesťsto miliónov dolárov na vývoj biopalív.
Gény vhodné ako „súčiastky“ upravených či umelých genómov hľadá C. Venter po celej planéte. Na svojej súkromnej jachte Sorcerer II odoberal vzorky morskej vody a posielal ich do svojho ústavu. V rámci projektu Global Ocean Sampling takto vylovil asi 80 miliónov nových génov. „Sekvenovanie získanej DNA bola dôležitá príprava na ďalšie vedecké snaženie,“ pripomína P. Celec.
Ročný obrat biznisu so syntetickou biológiou zatiaľ neprevyšuje dve miliardy dolárov, no v budúcnosti sa očakáva raketový rast. „V podstate všetko, čo sa dnes vyrába, možno produkovať pomocou biológie,“ tvrdí G. Church. V menšom meradle sa to už deje – enzýmy z vysokoteplotných mikróbov boli upravené tak, aby prali aj v studenej vode a šetrili energiu. „V nasledujúcich sto rokoch zmení syntetická biológia od základu všetko, čo teraz robíme,“ súhlasí David Rejeski z Woodrow Wilsom IC for Scholars vo Washingtone. Očakáva, že zmena sa významom vyrovná priemyselnej revolúcii.
Poistky proti skaze
Syntetická biológia nemá len obdivovateľov. Organizácie typu ETC Group, ICTA či Priatelia Zeme žiadajú moratórium na umelé organizmy, kým sa nezavedie prísna regulácia a meranie ich vplyvu na biologickú bezpečnosť.
Naozaj, čo by sa stalo, keby modifikované baktérie unikli z laboratória? „Uhynuli by. Drvivá väčšina týchto výtvorov môže existovať len v špeciálnych roztokoch,“ hovorí biológ Frederick Blattner z Wisconsinskej univerzity. V budúcnosti sa ráta s rôznymi poistkami. „Môžeme zabezpečiť, aby v prírodných systémoch baktérie rýchlo zlyhali, napríklad sebazničujúcou sekvenciou v genetickom kóde,“ hovorí Drew Endy zo Stanfordskej univerzity.
A čo strašidelní homunkulovia? Vyššie formy života sú zatiaľ ďaleko za možnosťami súčasnej biológie. Nielen preto, že ich genetický kód obsahuje miliardy písmen. DNA nemajú uloženú v bunke „voľne“ ako baktérie, ale v jadre. Jeho mimoriadne zložitú štruktúru nedokáže napodobniť žiadne laboratórium. Rastliny, zvieratá či ľudia s umelým genómom tak nadlho zostanú ešte len vo filmoch s X-Menmi a v predstavách neinformovaných ľudí.
(Nabudúce: Všade samé klony. Aký to má zmysel?)
