Kate Adamala: Ľudia sa nezmyselne boja GMO, mali by sa báť iného

O stavbe syntetických buniek, biologickej bezpečnosti, o definícii života či o existencii života vo vesmíre.

Vypočujte si podcast

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

Dnes sa rozprávam s profesorkou Kate Adamala z Univerzity v Minnesote a jednou z vedúcich osobností v medzinárodnom inžiniersko-vedeckom konzorciu “Build-A-Cell”, ktoré sa usiluje o konštrukciu syntetických buniek.

Okrem toho sa vo svojom výskume venuje astrobiológii, či výrobe proteínov v bunkových extraktoch. Tento rozhovor prebiehal v angličtine, no na začiatku poskytnem krátky sumár v slovenčine. A ešte sa ospravedlňujem, ak je v niektorých miestach trošku znížená kvalita zvuku - verím že je nahradená kvalitou obsahu.

Sumár v slovenčine

Asi by ste si to nevšimli kým sa s ňou nezačnete rozprávať, ale Kate v skutočnosti pochádza z Poľska. Od malička mala rada sci-fi a na základe svojej záľuby sa rozhodla robiť skutočnú vedu.

Vyštudovala chémiu na Univerzite vo Varšave a začala sa zaujímať o to, ako v bunkách funguje život. Následne študovala na rímskej univerzite Roma Tre, kde sa venovala probiotickej chémii a skúmaniu pôvodu života a podľa svojich slov sa naučila ako málo vieme o biológii. Počas svojho postdoktorandského štúdia na Harvarde sa do väčšej miery venovala neurobiológii čo ju naučilo viac o efektívnom a praktickom využití bioinžinierstva. Aj preto založila neskôr startup SynLife, ktorý sa snaží postaviť syntetické bunky a využiť ich ako terapeutickú platformu na liečbu ľudských ochorení.

Ďalej sme sa rozprávali o verejnom vnímaní výskumu. Hovorili sme o tom, že verejnosť nie je racionálna pokiaľ ide o vnímanie biologických hrozieb.

Napríklad ľudia sa nezmyselne boja GMO potravín, zatiaľ čo sa vôbec neboja potravín, ktoré rastú bez genetickej modifikácie - ktorých by sa možno mali báť oveľa viac. Vedci si však podľa Kate musia uvedomovať, že vedci sú verejní služobníci, často platení z verejných zdrojov a preto musíme byť opatrní v tom, ako komunikujeme rôzne témy.

Dobrým príkladom je “Gain of Function” výskum, v ktorom sa zosilňuje potenciálna škodlivosť alebo rýchlosť prenosu rôznych patogénov, ktoré môžu spôsobiť pandémiu. Takýto výskum musí byť diskutovaný otvorene, no racionálne, bez palcových titulkov. A je dôležité prispôsobiť svoju komunikáciu svojmu publiku.

Ďalej sme sa rozprávali o iniciatíve “Build-A-Cell” alebo “Postav bunku”, ktorá pôvodne vznikla ako spôsob prepojiť výskumné skupiny snažiace sa postaviť syntetickú bunku. Tí najlepší vedci a bioinžinieri z rôznych oblastí si povedali, že musia vymyslieť ako zdieľať prostriedky, výsledky a ako definovať politiku okolo stavby syntetických buniek. A na princípoch otvorenosti a spolupráce vznikla táto komunita.

Zaujímavou témou o ktorej sme sa rozprávali bola definícia života. Čo je to život? Je to dobrá, no náročná otázka. Neexistuje totiž univerzálna definícia života. Podľa NASA je napríklad životom akýkoľvek samoreplikujúci sa chemický systém schopný Darwinovskej evolúcie. Lenže podľa tejto definície je napríklad väčšina organizmov na Zemi mŕtva. Napríklad ak nemáme deti, tak sme mŕtvi. Takže každá definícia života má svoje nedostatky.

Kate sa preto skôr snaźí definovať niekoľko vlastností, ktoré by život mal. Konkrétne je to schopnosť udržať homeostázu, teda schopnosť udržať stabilné vnútorné podmienky v turbulentnom vonkajšom prostredí, ktorá zahŕňa aj kompartmentalizáciu, teda oddelenie sa od vonkajšieho okolia a schopnosť kontrolovať tok živín a odpadu. Ďalej je to schopnosť replikovať svoj genóm a teda zachovávať svoju genetickú informáciu v ďalších generáciách. Toto zároveň implikuje schopnosť evolúcie, teda moźnosti robiť chyby v replikácii a zlepšovať sa. A nakoniec je to schopnosť delenia.

Toto sú experimentálne ciele, ktoré sa snaží Kate dosiahnuť vo svojom výskume. Ak sa podarí vytvoriť biologický systém s týmito vlastnosťami, mohlo by sa nám podariť začať Darwinovskú evolúciu v syntetických bunkách.

Z troch spomínaných vlastností sme najbližšie replikácii, ktorú by o jeden či dva roky mohli dosiahnuť tri alebo štyri laboratóriá na svete na úrovni veľkosti minimálnej bunky, teda asi pri 500 génoch.

Aké sú naše problémy? Nuž, dokážeme veľmi dobre stavať jednoduché biologické systémy, ale ako syntetickí biológovia máme problém stavať komplexné systémy, ktoré by sa dokázali postarať samy o seba. Vieme relatívne dobre replikovať tukové guličky, lipozómy obsahujúe DNA, no nevieme ako zaručiť aby obsahovali všetku DNA, ktorú by sme potrebovali.

Ďalej je problémom, že máme len jeden model minimálnej bunky, jcvi-syn3.0, teda najemnšiu bunku s najmenším súborom génov, ktorá dokáže prežiť v laboratóriu. No ani pri tejto bunke presne nevieme, čo robí, inak povedané, nepoznáme funkciu jej esenciálnych génov. A je nemožné postaviť syntetické bunky bez tohoto poznania. Bolo by to ako stavať auto obsahujúce čiernu skrinku, o ktorej funkcii nemáme ani potuchy.

Prečo je vlastne dôležité postaviť syntetické bunky? Dôvodov je niekoľko. Najväčšou motiváciou môže byť tá praktická využiteľnosť. Celý svet je vypnutý kvôli vírusu. Celá svetová vedecká komunita bojuje proti koronavírusu a napriek tomu všetci stále sedíme doma. Stavba syntetickej bunky nám môže umožniť pochopiť vírusom a bunkovým procesom dosť dobre na to, aby sme sa dokázali efektívne brániť.

Okrem toho, máme problémy s dostupnosťou surovín. Ako to povedala Kate, svet sa ešte stále spolieha na molekuly z mŕtvych dinosaurov, teda na ropu. Ako vedecká komunita sa snažíme vyrobiť rôzne látky v bunkách, no nefunguje to dostatočne dobre. Možno musíme preto zmeniť schránku - a tou by mala byť práve syntetická bunka, ktorú upravíme tak, aby fungovala špecificky s danou aplikáciou.

A aké je prepojenie medzi syntetickou biológiu a výskumom vesmíru? Je to vlastne všetko iterácia rovnakého problému. Ak chceme prežiť vo vesmíre, musíme vymyslieť ako podporovať život. Mnoho problémov nedokážeme jednoducho vyriešiť - zemiaky na Marse rásť nebudú. Ľudia vo vesmíre budú potrebovať suroviny či nové lieky, ktorých vlastnosti možno na Zemi ani nevieme predpovedať. No a práve syntetické bunky by nám v tomto mohli pomôcť.

Samozrejme, pri rozhovore s astrobiologičkou som nemohol obísť možnosť existencie života vo vesmíre. Podľa Kate by mal život pokojne mohol byť niekde v slnečnej sústave. Mars je údajne už neobývateľný. Ale aj tak by sme tam pravdepodobne vraj mohli nájsť život - ktorý sa tam objavil vďaka kontaminácii zo Zeme. No Jupiterov mesiac Európa by mohol obsahovať teplú vodu pod povrchom a Saturnov mesiac Enceladus má fyzické podmienky pre život.

A či je život niekde vo vesmíre? Kate jednoznačne hovorí, že áno - nie sme takí špeciálni. A ako vieme, že ten život môže byť inteligentný? Kate hovorí, že je to preto, lebo sa pred nami radšej skrýva.

Referencie

[1] New McKinsey Report Sees A $4 Trillion Gold Rush In This One Hot Sector. Who’s Selling Picks And Shovels? - SynBioBeta. (n.d.). Retrieved July 7, 2020, from https://synbiobeta.com/new-mckinsey-report-sees-a-4-trillion-gold-rush-in-this-one-hot-sector-whos-selling-picks-and-shovels/

[2] If Biology Can Build It, They Will Come: Ginkgo Bioworks Is Laying The Foundation For The $4 Trillion Bioeconomy - SynBioBeta. (n.d.). Retrieved July 7, 2020, from https://synbiobeta.com/if-biology-can-build-it-they-will-come-ginkgo-bioworks-is-laying-the-foundation-for-the-4-trillion-bioeconomy/

[3] The Bio Revolution Innovations transforming economies, societies, and our lives Executive summary. (2020). Retrieved from www.mckinsey.com/mgi.

[4] Michael Gove: His education and IT speech in full | Computerworld. (n.d.). Retrieved July 7, 2020, from https://www.computerworld.com/article/3415890/michael-gove--his-education-and-it-speech-in-full.html

[5] Endy, D. (2005, November 24). Foundations for engineering biology. Nature. Nature Publishing Group. https://doi.org/10.1038/nature04342

[6] Khalil, A. S., & Collins, J. J. (2010, May). Synthetic biology: Applications come of age. Nature Reviews Genetics. https://doi.org/10.1038/nrg2775