SME
Utorok, 27. júl, 2021 | Meniny má BoženaKrížovkyKrížovky
PODCAST PRAVIDELNÁ DÁVKA

Ako spraviť človeka imúnnym voči všetkým vírusom

Mohla by nám syntetická biológia dať imunitu voči všetkým vírusom?

Vypočujte si podcast

Počúvajte cez >> Apple podcasty | Spotify | Google podcasty | RSS

Schopnosť liečiť rôzne ochorenia je fajn. No ešte lepšie ako liečiť choroby, je im úplne predchádzať. Napríklad si predstavte, že by nás vírusy vôbec nemohli infikovať.

Jednoducho by nemohli zneužiť našu bunkovú mašinériu na svoje množenie. Pod bunkovou mašinériou máme na mysli v tomto prípade napríklad tRNA, teda molekuly, ktoré prenášajú aminokyseliny z cytoplazmy do bunkových tovární nazývaných ribozómy a umožňujú výrobu nových proteínov.

Skryť Vypnúť reklamu

Neexistovali by pandémie koronavírusov spôsobených nešťastníkmi, ktorí zjedli v nesprávnom čínskom meste nesprávneho netopiera, či šupinavca. Už žiadne chrípkové pandémie. Žiaden AIDS, herpes, hepatitída, či obrna. A žiadna besnota, či ebola.

Ako nad týmto problémom rozmýšľajú špičkoví genetickí inžinieri ako George Church z Harvardu? Čo by sme museli urobiť? Museli by sme zmeniť svoj genetický kód istým, špecifickým spôsobom.

Vieme, že vírusy sa dokážu rozmnožovať v našich bunkách, keďže používajú rovnaký genetický “jazyk”. Jedným zo spôsobov, akým by sme mohli zabrániť vírusu rozmnožovať sa v našich bunkách by bolo zmeniť náš genetický kód a genetický kód našej bunkovej mašinérie, ktorá umožňuje vírusu “preložiť” svoju genetickú informáciu.

Skryť Vypnúť reklamu

Vírus totiž mašinériu našej bunky nutne potrebuje na svoje množenie - bez nej sa množiť nedokáže. Nezomrie však naša bunka, ak z nej vymažeme niektoré súčiastky?

Genetická informácia sa v bunke prepisuje do kodónov, teda do kombinácii troch písmeniek DNA, pričom kombinácia troch písmeniek umožňuje zakódovať jednu aminokyselinu. Poznáme 20 aminokyselín, no existuje 64 možných kombinácií kodónov. To znamená, že niekoľko rôznych kodónov vedie k výrobe tej istej aminokyseliny.

Napríklad pokiaľ ide o esenciálnu aminokyselinu Glycín, existujú štyri rôzne kodóny, ktoré vedú k jej výrobe: GGC, GGT, GGA, GGG. Inak povedané, v jazyku DNA existujú synonymá.

To znamená, že ak by sme niektoré kodóny z bunky úplne vymazali, no stále by sme nechali aspoň jeden, ktorý nesie informáciu potrebnú pre výrobu určitej aminokyseliny, bunka prežije. Predstavte si, že zo slovníka, v ktorom sa nachádzajú slová “parazól a dáždnik” vymažete slovo “parazól” - našu schopnosť opísať objekt, ktorý využívame pri ochrane proti dažďu to neovplyvní, akurát pár básnikov bude smutných.

Skryť Vypnúť reklamu

Ale bunkových básnikov je málo a benefity odolnosti proti množstvu vírusov sú obrovské, takže nikto by snáď nenamietal. Samozrejme, je to zložitejšie, no môžeme si to zjednodušene predstaviť tak, ako som to opísal.

Čo by sa teda stalo s vírusom, ktorý by obsahoval niektoré kodóny, ktoré naša bunka nepozná? Nuž, ak by pri translácii týchto kodónov, teda pri procese prepisu mRNA do proteínov, ktoré tvoria vírus (napríklad jeho obal, alebo špičku na jeho povrchu) translačné “nástroje” hostiteľskej bunky narazili na kombináciu písmeniek RNA, ktorú nepoznajú, tak by sa jednoducho translácia jednoducho zastavila.

Proteíny, ktoré vírus potrebuje, by sa neprepísali správne a genetická informácia vírusu by už viac nedávala zmysel. Jednoducho povedané, bunka by už genetickej informácii vírusu nerozumela. Konečný dôsledok? Vírus by sa už nemohol v bunkách množiť a teda naša bunka by bola voči vírusu imúnna.

Skryť Vypnúť reklamu

Vraj je to úplne bláznivé? Nuž, už v roku 2013 sa výskumníkom okolo Georgea Churcha podarilo vymazať jeden kodón z genómu (teda celkovej genetickej informácie) baktérie E. coli.

Výskumníkom sa podarilo ukázať, že bunka, ktorá bola takto geneticky upravená, bola schopná odolať infekcii vírusom (bakteriofágom T7), ktorý obsahoval tento odstránený kodón (konkrétne išlo o kodón UAG).

Samozrejme, premýšľavý človek si povie: “No a čo! Veď ten vírus môže tiež zmutovať tak, aby nepoužíval potrebný kodón!” A bola by to pravda. No práve preto potrebujeme zmeniť súčasne väčšiu časť genetickej informácie. To, že nejaký vírus zmutuje tak, aby neobsahoval žiaden z niekoľkých zmenených kodónov je prakticky nemožné. Vírus by totiž musel všetky správne mutácie potreboval urobiť naraz, nie pomaly a postupne.

Skryť Vypnúť reklamu

Napríklad, v roku 2012 George Church pracoval na tom, aby sa mu podarilo z E. coli odstrániť 12 kodónov. Aj jeden z najmenších známych vírusov ktoré poznáme, MS2, obsahuje 1,147 kodónov.

Ak by sme v baktérii odstránili 12 kodónov, tak by to zasiahlo až 190 kodónov v genetickej informácii vírusu MS2 - a to je naozaj veľmi veľa. Aby vírus infikoval takto upravenú bakteriálnu bunku, vírus by musel razom zmeniť až 10% svojich génov, a to veľmi špecificky, tak, aby si “rozumel” s bunkovou translačnou mašinériou.

Šanca, že sa niečo takéto stane je asi taká, ako to, že FK Považská Bystrica tento rok vyhrá Ligu Majstrov, Pohár UEFA, aj Medzinárodnú olympiádu v informatike. A pri väčších vírusoch by bola táto šanca ešte nižšia - asi ako to, že za jeden rok spravím celý doktorát.

Skryť Vypnúť reklamu

Cieľom medzinárodného tímu inžinierov je odstrániť všetky nadbytočné kodóny, teda nadbytočné genetické slová z ľudskej bunky, teda zo všetkých 20,000 génov. Tvrdia, že to bude trvať ešte 10 rokov.

Samozrejme, popísaný proces je oveľa, oveľa zložitejší - a nemusíme ho využiť len na ochranu ľudí pred vírusmi.

Pred vírusmi je dôležité chrániť aj baktérie, napríklad tie, v ktorých vyrábame inzulín pre diabetikov. Ak takéto baktérie napádajú vírusy, množstvo ľudských životov môže byť ohrozených. Táto metóda by nám tiež mohla pomôcť “preinžinierovať” bunky tak, aby boli odolnejšie voči radiácii, rakovinovému bujneniu, alebo voči starnutiu.

Takže - mať širokú slovnú zásobu je fajn v ľudských jazykoch, ale nie nutne v tých bunkových. A šírku genetickej slovnej zásoby vírusov voči nim môžeme výhodne využiť!

Skryť Vypnúť reklamu

Referencie

[1] Church, G. M., & Regis, E. (2014). Regenesis : how synthetic biology will reinvent nature and ourselves. New York: Basic Books.

[2] Lajoie, M. J., Rovner, A. J., Goodman, D. B., Aerni, H. R., Haimovich, A. D., Kuznetsov, G., … Isaacs, F. J. (2013). Genomically recoded organisms expand biological functions. Science, 342(6156), 357–360. https://doi.org/10.1126/science.1241459

Skryť Vypnúť reklamu

Najčítanejšie na SME Tech

Skryť Vypnúť reklamu
Skryť Vypnúť reklamu
Skryť Vypnúť reklamu
Skryť Vypnúť reklamu

Hlavné správy zo Sme.sk

Policajná kontrola na hraničnom priechode.

Zrušili výhodu očkovaným jednou dávkou.


17m
Odporcovia očkovania sa viac boja smrti po vakcíne, ako po nákaze covidom.

Odporcovia očkovania sú najmä medzi nevzdelanými a chudobnými.


37m
Peter Tkačenko

Vláda sa musí pozrieť pravde do očí.


5 h

Neprehliadnite tiež

Mark Hamill vo filme Hviezdne vojny epizóda V - Impérium vracia úder.

Deepfake nie je len na fake news a porno.


1 h
Ilustračné foto.

Pomôžu alebo nám uškodia mraky?


4 h

Ak máte problémy so sluchom, noste načúvací prístroj.


26. júl

Rozhovor s doktorandom filozofie Jakubom Betinským


10 h