To, že rostliny léčí, věděli již dávnověcí kouzelníci a šamani, od nich pak kořenářky - dnes deštné tropické lesy pročesávají experti farmaceutických firem. Moderní biotechnologie nyní otevřela zcela novou cestu: Donutí transgenní rostliny s naším imunitním systémem spolupracovat?
Jaroslav Drobník
Spolupráce rostlin s naším obranným systémem se může odehrávat hned několika způsoby. Prvním je výroba standardních vakcín. Představme si imunitní systém třeba jako policejního psa. Stačí mu dát čichnout třeba ke kapesníku hledané osoby a pes jde po stopě. Vakcína je takový kapesník, neboť nese chemickou strukturu - antigen - parazita, proti kterému chceme poštvat náš obranný systém. Přitom to nemusí být autentická část vetřelce, stačí použít stejnou strukturu, jakou má na svém povrchu.
Někdy pomůže náhoda - plané neštovice mají stejnou povrchovou strukturu jako pravé, a proto se jimi očkuje proti pravým neštovicím. Ne vždy je však příroda tak vstřícná. Pak si potřebnou strukturu musíme nějak vyrobit. Dovedeme najít gen, který v organismu parazita onu strukturu určuje, přeneseme ho do neškodné bakterie a pokusíme se potřebný „pach“ pro stopaře naší imunity vyrobit ve fermentoru stejně, jako se vyrábí penicilin.
Jedlé vakcíny již na obzoru
Stane se však někdy, že bakterie neumí vyrobit přesnou strukturu, a pak musíme sáhnout po vyšších organismech. A právě zde nabízí pomoc říše rostlin. Přenést do nich cizí gen není dnes problém a rostlina - může být i chutná - pak bude produkovat potřebnou strukturu, která funguje jako vakcína. Třeba proti zánětu jater typu B, tuberkulóze nebo jiné široce se vyskytující nakažlivé chorobě.
Výroba vakcín pomocí rostlin je levnější a snazší než pomocí bakterií, o živočišných buňkách ani nemluvě. Problém nastane, potřebujeme-li vakcínu šitou na míru. Připravit transgenní rostlinu a získat pro ni schválení trvá několik let. Jestliže je někdo postižen leukémií takového druhu, že se začne nekontrolovatelně množit určitý typ bílých krvinek, musíme je zničit, abychom je mohli transplantací kostní dřeně nahradit zdravými od dárce.
Rakovinné krvinky se ničí ozářením pacienta, což je dosti krutý zásah, zvláště proto, že dávka musí být značná, aby se zlých buněk odstranilo co nejvíce. Bylo by možné dávku snížit, kdybychom zbytek těchto buněk mohli zničit imunologicky. To bychom ale proti nim potřebovali zcela specifickou vakcínu.
Jenže tento typ krvinek má u každého pacienta jiný povrch, a proto nelze vyvinout univerzální vakcínu. Každý pacient by potřeboval svou individuální na míru, ale nemůže čekat léta, než se vyvine transgenní rostlina, jeho čas se počítá nejvýše na měsíce.
Viry také mohou být užitečné
I zde mohou rostliny pomoci, nikoli ale samy, nýbrž společně s virem. V rostlinách se množí mnoho virů a na četných z nich si spokojeně pochutnáváme. Třeba brambory, rajčata, švestky nebo tabák jich hostí několik typů. Jejich složení je jednoduché: Svou dědičnost mají zapsanou v nukleové kyselině (RNA) a podle ní se pak v rostlinné buňce vytvoří bílkoviny. Těmi se nukleová kyselina obalí - a virus je hotov. Jeho obal se skládá z 1500 až 2500 kopií obalové bílkoviny. V infikované rostlinné buňce mohou obalové bílkoviny činit až pětinu všech bílkovin.
Ve Skotském výzkumném ústavu zemědělských plodin se podařilo ke genu pro obalovou bílkovinu přidat gen pro jinou bílkovinu a virus ji v infikované rostlině produkoval. Skupině vedené doktorem Danielem Tuséem z firmy Biosource Technologies a Ronaldem Levym za Stanfordovy univerzity se podařilo přidat do viru tabákové mozaiky navíc gen určující strukturu leukemické buňky.
Buňka tabáku infikovaná tímto virem produkuje kromě virových obalových bílkovin ještě i bílkovinu odpovídající povrchu leukemické buňky. Taková bílkovina vzbudí imunitu, které je namířena proti povrchu leukemických buněk toho pacienta, z jehož leukemické buňky gen pochází. Je tedy vakcínou šitou na míru pacientových leukemických buněk. V pokusu vakcína vyrobená systémem viru tabákové mozaiky vyvolala významnou imunologickou obranu u 80 % myší trpícím tímto typem leukémie.
Celý postup od izolace genu z pacientovy leukemické buňky až pro vakcínu trvá pouhých osm měsíců, což je doba dostatečně krátká pro použití vakcíny ke zvýšení účinnosti transplantace kostní dřeně. Navíc množství vakcíny potřebné pro jednoho pacienta lze snadno získat z nemnoha tabákových rostlin ve skleníku, takže odpadá zdlouhavé povolovací řízení k pěstování transgenních rostlin na poli. Očekává se, že do roka začnou klinické zkoušky.
Rostliny dokáží vyrábět naše protilátky
V případě vakcín dodáme „stopu“, „psa“ si pak tělo musí vyrobit - proto zde jde o aktivní imunizaci. Dodáme-li tělu „psa“ již vycvičeného na určitý antigen, hovoříme o pasívní imunizaci. Když už jsme začali s příkladem psů, využijeme ještě jednoho: Je to klasický hlídač ve své boudě u vrat.
Vraty našeho těla jsou sliznice - v ústech, nose, pochvě - tudy vstupuje mnoho chorob. Hlídají je protilátky vylučované sliznicí a zakotvené v ní zvláštní bílkovinou. To je onen hlídač v boudě. Připravit takové protilátky není jednoduché. Například protilátky proti hadímu jedu se připravovaly imunizací koní. Připravit protilátky chránící sliznice doposud nebylo možné, protože se s nimi musí získat i ona „bouda“, totiž bílkovina, která je na určité sliznici zakotvuje.
Vědečtí pracovníci Scrippsova výzkumného ústavu v La Jolle (Kalifornie) kupodivu zjistili, že to rostlina dokáže. Začali pracovat s tabákem, ale pro vlastní produkci volili kukuřici, neboť se v ní nacházejí velké bílkoviny protilátek v suchém prostředí a chráněné před rozštěpením.
Technologie - pro kterou ihned založili firmu EPIcyt Pharmaceuticals Inc. - dokáže vyrobit obrovské množství levných protilátek chránících naše sliznice. Již prokázaly ochranu proti bakteriím způsobujícím zubní kaz, vaginální sliznici chrání proti viru oparu, který může způsobit rakovinu. Takto vyrobené protilátky proti spermiím dokonce fungují jako antikoncepční prostředek. Mohou také sloužit i jako onen pověstný bernardýn-zachránce, jenže místo soudku s rumem dopraví k nežádoucímu vetřelci antibiotikum a tím ho zničí.
Tyto perspektivy rostlinné biotechnologie mají význam nejen v lékařství. U nás i v celé Evropě jsme svědky potíží zemědělství, které produkuje více potravin, než dokážeme sníst. Řešení spočívá v tom, že přestaneme nahlížet na produkci potravin jako na jedinou možnou zemědělskou výrobu. Pak snad přestane válka kvót a ochranných cel a venkov se nevylidní.
Jaroslav Drobník (autor je emeritním profesorem Přírodovědecké fakulty UK.), Hospodářské noviny, 12.6.2001