A stvoril Boh človeka na svoj obraz, na Boží obraz ho stvoril, muža a ženu ich stvoril... Takto hovorí Kniha Genezis o stvorení ľudí a podobne opisuje stvorenie morských a lietajúcich zvierat a zvierat žijúcich na súši, skrátka, všetkého života.

Stvoritelia života

Teraz možno začneme písať svoju knihu Genezis sami, aj keď šesť dní nám na to určite nebude stačiť. Zatiaľ sa musíme uspokojiť s prvým počítačom generovaným genómom živého organizmu, ktorý vytvorili švajčiarski vedci z prestížnej univerzity ETH (Eidgenössische Technische Hochschule) v Zürichu. Len pre zaujímavosť, podľa ratingu QS World University Rankings ide o tretiu najkvalitnejšiu univerzitu v Európe, pred ňou sa umiestnil len Oxford a Cambridge.

Možno to znie trochu pompézne, ale ich objav predstavuje veľký pokrok na ceste k stvoreniu syntetického života a medicínsky využiteľnej umelej DNA. Úplne nový genóm nazvali Caulobacter ethensis-2.0. Vytvorili ho zjednodušením a prečistením prirodzeného kódu baktérie Caulobacter crescentus. Jeho výsledkom zatiaľ nie je kompletný živý organizmus, ale jedna veľká DNA molekula. Je to však technológia, ktorá by nás skôr či neskôr k stvoreniu umelého života mala priviesť.

Kópie, remaky a remixy

Nejde o prevratný objav. Už pred vyše desiatimi rokmi vyrobil tím vedcov pod vedením genetika Craiga Ventera prvú umelú baktériu. Nebola však nová, v podstate iba prehnali „digitálnou kopírkou“ genóm Mycoplasma mycoides. Ten potom preniesli do buniek príjemcu a zistilo sa, že je nielen životaschopný, ale aj schopný samoreplikácie. Teraz to už bolo iné.

Ak by sme použili filmovú terminológiu, vedci pred desiatimi rokmi vytvorili digitálny remake živého organizmu - a to im pre šťastie úplne stačilo. V súčasnosti sa už dopracovali k digitálnemu remixu. Na začiatku použili originál, z neho následne vyrobili digitálnu kópiu a s ňou pracovali ďalej. Pomocou počítačového softvéru ju výrazne vylepšili a vyladili tak, aby dokázala fungovať oveľa efektívnejšie než originál.

Autorádiogram: Okrem iného umožňuje pomocou lokalizácie a merania množstva rádioaktívnych látok v skúmaných objektoch aj vyhľadanie špecifických úsekov DNA.
Autorádiogram: Okrem iného umožňuje pomocou lokalizácie a merania množstva rádioaktívnych látok v skúmaných objektoch aj vyhľadanie špecifických úsekov DNA.
Zdroj: Profimedia

Osekávanie genómu

A čo si pod tým treba predstaviť v praxi? Výskumníci začali pracovať s genómom C. crescentus, ktorý obsahuje štyritisíc génov. Tak ako pri mnohých iných organizmoch, väčšina tvorí „balastnú DNA“, len približne 680 z nich je potrebných na život. Inými slovami - aj takto okresaný „minimálny genóm postačuje na udržanie živých baktérií v laboratóriu.  Vedcom ani to nestačilo, začali ho „orezávať“ ešte viac, zamerali sa na redundantné (zdvojené) a zdanlivo nadbytočné gény. Načo je to dobré?

Takto okresaná DNA by slúžila podobne ako podvozok auta. Pridaním ďalších génov by sa určila jeho funkcia, rovnako ako keď na šasi namontujete vyklápačku, dodávkovú skriňovú nadstavbu alebo sedenie pre cestujúcich a máte autobus. Vo všetkých troch prípadoch na rovnakom základe, respektíve pri autách na rovnakej platforme.  A to isté začali vedci robiť s genómom. V mnohých prípadoch môžu byť aminokyseliny zostavené v rôznych kombináciách, aby sa dosiahol rovnaký účinok, takže tím vyvinul algoritmus na zistenie ideálnej sekvencie DNA, pomocou ktorého začali vytvárať umelé gény.

Genetický čarodej: Tak prezývajú kontroverzného genetika, milionára a jedného z najúspešnejších vedeckých manažérov na svete. Netají sa tým, že chce vyrábať umelé mikroorganizmy, vytvorené podľa zadaní klientov.
Genetický čarodej: Tak prezývajú kontroverzného genetika, milionára a jedného z najúspešnejších vedeckých manažérov na svete. Netají sa tým, že chce vyrábať umelé mikroorganizmy, vytvorené podľa zadaní klientov.
Zdroj: Profimedia

Genetická stavebnica

V konečnom dôsledku vďaka tomu dokázali aj tento minimálny genóm opätovne výrazne pozmeniť - a to tak, že sa na pôvodný už vôbec nepodobal. Pri testoch, pri ktorých vytvorili baktériu majúcu pôvodný genóm Caulobacter a zároveň umelo vygenerované gény, zisťovali ich funkčnosť tak, že prirodzené postupne „vypínali“ a nahradzovali umelými. Ukázalo sa, že 580 zo 680 umelých génov fungovalo správne a robili presne to, čo podľa predpokladov robiť mali. To znamená, že vyvinutý algoritmus je dobrý a môže poslúžiť na vytvorenie plne funkčného genómu verzie 3.0 a na jeho základe funkčných bakteriálnych buniek.

To povedie k vytvoreniu syntetických mikroorganizmov, zameraných na konkrétne a veľmi špecifické účely.  Už pred desiatimi rokmi sa takto vedci pokúsili vytvoriť napríklad syntetické mikroorganizmy, schopné produkovať čisté palivá, prípadne efektívne absorbovať skleníkové plyny. Vtedy sa to ešte nepodarilo, no technológia pokročila a vyzerá to tak, že vedci z Zürichu budú zrejme úspešní. Ich cieľom však nie sú organizmy vyrábajúce palivá, ale v prvom rade by chceli vytvoriť umelé mikroorganizmy schopné produkovať vitamíny a lieky, teda akúsi podobu syntetických DNA-vakcín s presne naprogramovanými účinkami.