TLDR: Vědátoři po 10 letech práce syntetizovali chromozom XVI kvasinek. Výsledkem je největší doposud vytvořený syntetický eukaryotický genom v rámci projektu Sc2.0. Studie tuna.

Sýry, chleby, pivo – bez kvasinek by byl náš život (i náš obvod kolem pasu) o dost méně bohatší! Bylo tedy načase, abychom jim vrátili vše i s úroky. Mezinárodní tým vědátorů z projektu Sc2.0 právě dokončil syntézu posledního, šestnáctého chromozomu kvasinek Saccharomyces cerevisiae, čímž završil první plně syntetický eukaryotický genom v historii!

Jde o krok kupředu na poli vytvoření plně syntetického života…

„Sodoma, Gomora, co to zase je?“

Vytvoření syntetického života zní démonicky, realita je ale tradičně o něco méně maniakální – v zásadě to zatím znamená, že jsme vzali existující kvasinky a od nuly syntetizovali všechny jejich chromozomy. Teoreticky by si kvasinky svůj genom uměly zkopírovat i bez nás (při svém rozmnožování to dělají běžně), takže je to trochu jako kdybychom se rozhodli postavit „umělého“ šimpanze buňku po buňce. Hezké, ale láska pana Šimpa a paní Šimpové dokáže totéž i bez grantů a etických komisí!

V tomto případě ovšem platí, že cesta je cíl! Pokud dokážeme sestavit funkční eukaryotický genom od nuly, ukazuje to možnost syntetizovat i složitější organismy. A nejenom je postavit tak, jak to zamýšlela matička Evoluce, ale třeba jim dát do vínku nové schopnosti…

„Takže už máme superkvasinky?“

Zatím ne. Primární cíl tohoto výzkumu byl konstrukční – ověřit, že syntetické chromozomy budou plně funkční. Při testování se ukázalo, že některé úpravy genomu měly vliv na chování buněk – například ovlivňovaly schopnost přežít při vyšších teplotách na glycerolu. Tohle jsou ale vedlejší efekty, ne cílené genetické vylepšení.

Pokud se ovšem podobná metoda uplatní v aplikované biologii, mohla by vést třeba k odolnějším mikroorganismům pro biotechnologie – například kvasinkám schopným lépe snášet extrémní podmínky při fermentaci nebo k produkci nových léků a paliv. Jedním z cílů je snaha připravit rostlinky na nějaké mysteriózní zvyšování teplot & úbytek závlahy v následujících letech a dekádách…

„To je crazy, jak to udělali?“

Analogie se šimpanzem je v tomto ohledu dobrá jenom částečně – spíše si sestavování genomu můžete představit jako programování DNA. Vědátoři museli nejen poskládat genetický kód, ale také ho ladit a debugovat, než syntetické chromozomy začaly fungovat podle očekávání.

Nejprve vzali stavební kameny DNA – nukleotidy A, T, G a C. Doslova skládali za sebe jeden za druhým, čímž vznikly krátké úseky. Ty pak lepili k sobě, což vyžadovalo trpělivost zenového mistra.  

K identifikaci a opravě problémů využili nástroje pro editaci DNA včetně CRISPRu. Některé úpravy genomu nečekaně narušily fungování buněk, protože špatně umístěné genetické značky (loxPsym) ovlivnily expresi důležitých genů. Nakonec museli výzkumníci překonstruovat části chromozomů, aby byly plně funkční. To vše jsou praktické zkušenosti, které by jinak nebylo možné získat – a které se vědátorům budou hodit při snaze upravit složitější genomy, než ty kvasinkovské!

„To jako teď můžeme pěstovat kvasinky z ničeho?“

Zatím ani omylem! Znamená to, že živé kvasinkové buňky mohou být kompletně přepsány umělými chromozomy. Syntetický genom bychom ale stále furt vkládali do buněk, které vytvořila příroda – protože zatím nedokážeme postavit kompletní eukaryotickou buňku od základu. A i tohle by byl dílčí krok – od praktických aplikací v biotechnologiích jsme ještě roky nebo dekády daleko.

I když jsme (my jako lidstvo) tedy překročili důležitý milník, není to tak, že bychom do biočichů nezasahovali vůbec a teď jsme se stali Frankensteiny – pokud něco, těmi jsme se stali už před bratru 10 000 lety při domestikaci, křížení a dalších nechuťárnách, které pácháme od této doby s rostlinkami i zvířátky! Od té doby se v tom neustále zlepšujeme, a v poslední době se v tom zlepšujeme víc, než by mnohý čtenář čekal – s čímž se logicky pojí i obavy, nejistoty, neznámé…

Musíme však věřit, že regule budou regulovat, jak mají, takže ani v blízké budoucnosti nás kvasinky s vražednými chapadly nečekají. A v budoucnu nám tak nejen kvasinky možná dodají i další krásy za hranice sýrů, chlebů či pivka!

[Ladislav Loukota, FŠ]

Vědátor vznikl jako spinoff spolku studentů a popularizátorů vědy UP Crowd, dnes jej provozuje spolek Hyperion Media. Krom různých autorů projekt jako šéfredaktor vede Ladislav Loukota – kontaktní mail je hatemail@vedator.org