Když rostliny zachraňují životy…

Napadlo vás někdy, že se farmaceuticky cenné látky – ať už máme na mysli třeba inzulin nebo protilátky, jimiž se léčí rakovina prsu – nemusí vyrábět pouze ve sterilním prostředí laboratoře, ale že se dají vypěstovat v rostlinách? S molekulárním farmářem Radkem Vítkem jsme si povídali nejen o spojení farmacie s klasickým zemědělstvím, ale také o fascinujících objevech z říše rostlin nebo o tom, proč nás v zahradnictví typicky okouzlí květiny se zmnoženou DNA.

Foto: Shutterstock

Nakolik nový obor představuje molekulární farmaření?

Tuto metodu vymysleli vědci v devadesátých letech, kdy probíhal největší boom počátků genového inženýrství. Myšlenka spočívala v tom, že by se farmaceutické proteiny – třeba různé protilátky – nezískávaly v kultivačních kádích, ale metodou klasického zemědělství. Když kupříkladu vezmeme lidský gen pro inzulin a dáme ho do rostliny, bude podle univerzálního genetického plánu tvořit tentýž protein, pouze v jiném organismu. Rostlinám, které do sebe mají začleněný kus genu z jiného organismu, se potom říká transgenní.

Jaké výhody nám to přináší, když se k produkci vakcíny nebo léčiva využije rostlina?

Doteď v rostlinách nebyl objeven žádný patogen, který by byl přenosný na člověka. V praxi se proteiny pro farmacii stále nejčastěji produkují v savčích buněčných liniích – tento způsob ale klade obrovské finanční nároky. Každý litr média pro buňky stojí kolem 100 dolarů, zároveň musíte vše držet ve sterilních podmínkách. Jednotlivé buňky nemají komplexní imunitní systém, který by je chránil před infekcemi – a jakákoli kontaminace vám celou snahu zruší.

Foto: Radek Vítek

V molekulárním farmaření tedy nepěstujete rostliny v laboratorní čistotě?

Ne. Já při práci extrahuji protilátky z celých rostlin, a tím pádem mi odpadají starosti se sterilitou i s kontrolovaným prostředím. Nemusím stavět žádné složité zařízení, dodávat drahou výživu, kontrolovat pH ani hlídat cirkulaci. V suterénu našeho pracoviště máme kultivační místnosti s umělým osvětlením, tam rostliny nasadím do substrátu, a pak zkrátka dodržuji klasickou agrotechniku – zalévám, hnojím, likviduji škůdce. Díky fotosyntéze rostlinám stačí voda, světlo, základní živiny – s rozmachem hydroponie už leckdy ani nepotřebují půdu.

Foto: Shutterstock

Který vědecký objev z rostlinné říše vás v poslední době nejvíc zaujal?

Mezi rostlinnými odborníky se teď řeší liána Boquila trifoliolata, která umí napodobovat listy rostlin, po nichž roste. Spekulovalo se, čím to může být, jestli třeba rozeznává těkavé látky, které uvolňuje její opora… Načež se zjistilo, že umí napodobit i listy umělých rostlin – a tím všechny dosavadní teorie padly. Zatím to vypadá, že liána nejspíš má nějaká světločivná seskupení buněk, jimiž dokáže rozeznávat tvary, barvy… Dokonce umí napodobit i poškození na listech!

Jak se v kontextu vědeckých poznatků proměnila ochrana rostlin před škůdci a před chorobami všeho druhu?

V předválečném období, kdy neexistovaly chemické syntézy pesticidů, se k ochraně používaly pouze biologické přípravky – například výluhy z rostlin. Po skončení druhé světové války se hojně rozšířily chemické pesticidy, instekticidy, herbicidy. Nechvalně proslulý insekticid DDT se v 50. a 60. letech považoval za úžasný objev, dokonce se sním odvšivovaly děti. Bohužel měl fatální následky u lidí i volně žijících zvířat. Lidé si uvědomili, jak negativně dopadá chemická ochrana na životní prostředí, ale chyběly jim alternativy. V devadesátých letech a na počátku milénia slavilo boom ekologické zemědělství. Dnes Evropská unie zavádí integrovanou ochranu rostlin, která opatření kombinuje: základem má být prevence, aby se škůdce ideálně nestihl vůbec uchytit (střídání plodin na dané lokalitě, monitorování porostů, aplikace biologické ochrany), zatímco chemická ochrana leží až na vrcholu pomyslné pyramidy. Bereme ji jako krajní řešení.

Foto: Shutterstock

Ve vědě se experimentuje i s genetickými úpravami rostlin, aby lépe odolávaly škůdcům, patogenům i globálnímu suchu. Umíte si představit, že jednou budeme transgenní rostliny běžně pěstovat na rodinných zahradách?

I když se o GMO mluví dlouho, myslím, že pořád stojíme na samém začátku aplikovaného využití. Stále se setkávám s obavou, že s transgenními plodinami budeme jíst cizí DNA. Jenomže v jakékoli potravině, ať živočišného nebo rostlinného původu, zkrátka najdeme DNA toho organismu, ze kterého jsme ji získali. A lidské buňky ani nemají žádné mechanismy, kterými by z cizorodého prostředí přijaly DNA a zabudovaly ji do sebe! Ale vzpomeňme si, že lidé kdysi odmítali jíst třeba brambory a přijali je až během mnoha let.

Foto: Shutterstock

Tušíte, odkud pramení strach z GMO?

Osobně považuji za problematické třeba transgenní plodiny rezistentní na herbicidy – ty už se cíleně vytvářejí s myšlenkou, že se pak celé pole postříká herbicidem, který sice zabije plevel, ale také naruší přirozený ekosystém. Na druhou stranu: GMO může vypadat i tak, že výzkumníci zlepší životnost rostliny tím, že u ní zvýší produkci fytohormonů. Tedy rostlinných hormonů, které se účastní protistresové odpovědi a vlastně udržují rostlinu v pohodě a fit.

Rezonuje teď v rostlinné vědě ještě nějaké výrazné téma?

Evoluční biologie! Když poznáme, jak v rostlinách vznikaly různé obranné reakce a signální dráhy, pomáhá nám to pochopit, kam ve vědě dál směřovat. Moje kamarádka například studuje polyploidizaci: když rostlina zpolyploidizuje, znamená to, že se jí zmnoží sada chromozomů, takže najednou nemá čtyři sady, ale osm. Ukazuje se, že polyploidizace byla v historii hodně častá a že když si seřadíme pod sebe evoluční rostlinné linie, tak jedna velká polyploidizace třeba časově odpovídá dopadu meteoritu, který vyhubil dinosaury. Jinými slovy: zjišťujeme, že tento jev pomáhá rostlinám, aby se vypořádaly se stresem. I když si to neuvědomujeme, řada okrasných rostlin, jaké obdivujeme v zahradnictvích, je polyploidních. Protože když má rostlina víc DNA a větší jádro, musí mít i celou větší buňku. Třeba kopretiny jsou oktaploidní, mají osm sad původní jaderné DNA.

Foto: Shutterstock

Ctí se nějaké hranice etiky nebo přirozenosti, za které by pokusy s rostlinami už sahat neměly?

Myslím, že u rostlin se etika neřeší. Výzkumníci je kolikrát trápí suchem i jinými stresory. Slyšel jsem třeba o výzkumu, kde zkoušeli kořenovou zeleninu vystavovat velkým dávkám elektrického proudu. Měla se tím prodloužit její skladovatelnost: mrkev byla vlastně metabolicky mrtvá, ale neporušila se její celistvost. Hezky to podle mě vystihuje citát, že s nástroji a znalostmi, jaké dnes ve vědě máme, nás omezuje pouze vlastní představivost… A finance.

Text: Veronika Košťálková, foto: Radek Vítek, Shutterstock