Vakcíny z rostlin
3. 2. 2010
Účinnými složkami vakcín jsou bílkoviny. Jejich výroba ve farmaceutických továrnách je drahá a komplikovaná. Vědci se proto snaží vnést geny pro tvorbu příslušných bílkovin do rostlin. Výsledkem by mělo být „pěstování“ vakcín ve skleníku nebo na poli. Tím by se jejich produkce podstatně zlevnila. Navíc by se mohly pěstovat přímo tam, kde je jich zapotřebí. Odpadly by tedy komplikace s dopravou do těžko přístupných oblastí. Obojí by usnadnilo přístup k očkování lidem z chudých rozvojových zemí. Tým z Ústavu experimentální botaniky AV ČR nyní pracuje hlavně na vývoji takovéto vakcíny proti viru, který způsobuje rakovinu děložního čípku.
O geneticky upravovaných plodinách už bylo popsáno hodně papíru. Jedni v nich vidí řešení hladomoru a nedostatku potravin v různých částech světa. Jiní si myslí, že by přímo mohly ohrožovat, pokud ne rovnou lidské zdraví, tedy aspoň přírodní společenstva. Největší uplatnění geneticky upravených plodin je v zemědělství – lze vytvořit odrůdy kukuřice, pšenice nebo rýže odolné proti parazitům nebo herbicidům.
Existuje ale ještě jedna oblast, kam geneticky upravené rostliny pronikají – a to je farmaceutický průmysl. Vědci se totiž domnívají, že je lze využít k účinnému a levnému vytváření takzvaných proteinových léčiv. To jsou léčiva, jejichž základem jsou bílkoviny. Právě na tom v současnosti pracuje i Tomáš Moravec z Ústavu experimentální botaniky.
Mgr. Tomáš Moravec, Ph.D., Laboratoř virologie, Ústav experimentální botaniky AV ČR: Prvním takovýmto proteinovým léčivem byl inzulín, někdy na začátku 70. let. Jsou to látky, které původně se vyráběly izolací z těl, ať už z lidských těl nebo nějakých jatečních zbytků. Postupem času se přišlo na to, že ten přirozený zdroj je omezený a že je výhodné je nějakým způsobem přímo vyrábět.
Dnes se k výrobě léčebných proteinů používají hlavně bakteriální kultury nebo kvasinky. Do bakterie se vloží gen pro výrobu zvoleného proteinu a bakterie se pak namnoží ve speciálních fermentorech. Bakterie jsou ale velmi jednoduché organismy, a proto vytvořit některé složitější látky představuje pro ně problém. Celá technologie je také velmi nákladná a rostoucí poptávku uspokojuje jen při současném výrazném zvyšování nákladů. Mezi léky na bázi proteinů patří kromě inzulínu například většina vakcín, látky proti alergiím nebo imunosupresiva.
Mgr. Tomáš Moravec, Ph.D., Laboratoř virologie, Ústav experimentální botaniky AV ČR: My si spolu s dalšími vědci ve světě myslím, že by bylo velmi výhodné pro přípravu těch farmaceutických proteinů využít rostliny, protože rostliny jsou přeci jen evolučně bližší než bakterie a mají tu výhodu, že ty proteiny produkují skoro zadarmo. Potřebují k tomu pouze vodu, vzduch a trochu živin z půdy.
První pokusy s vkládáním cizorodých genů do rostlin probíhaly v osmdesátých letech minulého století. Už v polovině devadesátých let se celá technologie dostala na takovou úroveň, že bylo možné začít s prvními výzkumy, které směřovaly k praktickému využití.
V Ústavu experimentální botaniky pracují hlavně s tabákem a sójou. Do těchto rostlin vkládají geny, které rostlinu naučí produkovat například vakcínu proti lidskému papilomaviru. Ten u žen způsobuje rakovinu děložního čípku. S dobrovolným očkováním dívek se v Česku začalo v roce 2006.
Mgr. Tomáš Moravec, Ph.D., Laboratoř virologie, Ústav experimentální botaniky AV ČR: Tato vakcína proti papilomaviru by měla být nejúčinnější na slizničních površích. Naše idea je aplikovat ty rostlinné vakcíny buď tím, že se použije jako krém, nebo že se budou jíst, a tím vlastně vytvořit imunitu na slizničních površích.
Aby bylo možné použít vakcínu tímto způsobem, jsou potřeba větší dávky. Při současném způsobu výroby v bakteriálních kulturách to ale není možné. Právě proto se uvažuje o využití rostlin. Dokážou vyrobit velké množství látky s minimem nákladů, a to se pochopitelně projeví i na snížené ceně vakcíny.
Pojďme se teď podívat, jak se vkládají geny do rostlin tabáku. Vypadá to docela jednoduše. V laboratoři se nejdřív připraví roztok, který obsahuje rostlinný virus. Do genetické informace tohoto viru byl předtím vložen gen pro tvorbu vakcíny. Roztok se pak obyčejnou injekční stříkačkou vpraví do listů. Takto naočkovat se musí každá jednotlivá rostlina.
U sóji se používá složitější metoda, kdy se gen vloží do rostliny natrvalo. Schopnost vyrábět vakcínu se pak dědí z generace na generaci. Tato metoda je výhodnější pro průmyslové použití. Sója nebyla pro tyto projekty vybrána náhodou. Je to rostlina, která ve svých plodech přirozeně obsahuje obrovské množství proteinů. Díky tomu by k vypěstování velkých objemů vakcíny mělo stačit i poměrně malé množství rostlin.
Geneticky upravenou sójou by se tak nemusela osázet velká pole, ale stačil by chráněný skleník. To by jistě ocenili hlavně ekologové, kteří se bojí, aby geny z modifikovaných rostlin neunikly do přírody. Právě sóju vědci naučili vyrábět vakcínu proti průjmu, který způsobují agresivní kmeny bakterie e-coli.
Mgr. Tomáš Moravec, Ph.D., Laboratoř virologie, Ústav experimentální botaniky AV ČR: Ta logika vlastně spočívá v tom, že by měla být ta vakcína aplikovatelná s potravou, ať už ve formě sójového mléka, pilulek nebo nějakého tofu, nebo něčeho podobného.
Je to ideální řešení hlavně pro rozvojové země – například Afriku nebo Indii. Vzhledem ke špatné hygienické úrovni jsou tam průjmové onemocnění velmi rozšířená. Vakcína v sójovém mléce by měla menší nároky na skladování i jednodušší použití.
Vědci se ale domnívají, že vakcíny pěstované v rostlinách se dříve než u lidí rozšíří ve veterinární medicíně. Léky pro zvířata totiž neprocházejí tak přísnými klinickými zkouškami. Navíc by se daly používat velmi jednoduše. Zvířatům by v podstatě stačilo dodávat krmivo z modifikovaných rostlin.
Mgr. Tomáš Moravec, Ph.D., Laboratoř virologie, Ústav experimentální botaniky AV ČR: První vakcínou, která prošla nějakými homologačními řízeními a může být použita v praxi, tak je vakcína proti chorobě, která napadá drůbež. Tato vakcína sice prošla všemi těmi řízeními, ale v praxi se nepoužívá, protože pak se zjistilo, že očkování drůbeže stojí víc, než jsou ztráty způsobené nemocí.
Je možné, že stejně jako geneticky modifikované zemědělské plodiny, narazí i tyto léčivé rostliny na odpor ekologických aktivistů. V případě sóji ale vědci říkají, že není důvod k obavám. Alespoň v podmínkách střední Evropy. Sója tu nemá žádné plané příbuzné, se kterými by se mohla zkřížit a nežádoucí geny do nich přenést. Navíc má charakteristický způsob rozmnožování – je samosprašná. K opylení dochází, ještě než se květ otevře.
prof. RNDr.František Krahulec, CSc., Botanický ústav AV ČR: My se musíme vždy dívat, zda v daném území, kde má být ta daná plodina pěstována jsou organismy, do kterých může ten gen utéci. A pokud tam nejsou, tak ta rizika nejsou zas tak veliká.
Mezi geneticky modifikovanými plodinami tak patří sója k těm, jejichž pěstování je v oblasti střední Evropy maximálně bezpečné. Stejně je na tom i tabák nebo kukuřice. Jiná situace je například u řepky olejky nebo pšenice.
prof. RNDr.František Krahulec, CSc., Botanický ústav AV ČR: U těch geneticky upravovaných plodin se mluví hlavně o zdravotních rizicích, ale ta zdravotní rizika já nevidím jako nějaká zatím velká. Ta větší rizika jsou v těch případech, kdy se do plodiny se vkládají ekologicky významné znaky a vzhledem k tomu, že rostliny se velmi často kříží, tak ty významné znaky pak mohou utéci do volné přírody a mohou se dostat do plevelů, ale mohou se dostat i třeba do planých rostlin a my nevíme, jaké následky mohou mít třeba pro rostlinná společenstva.
Ekologicky významným znakem u hospodářských plodin může být odolnost proti škůdcům nebo herbicidům. Pokud by se takto vylepšená pšenice v českých podmínkách zkřížila se svým příbuzným – planě rostoucím pýrem, vznikl by superodolný plevel, kterého by nebylo možné se zbavit prakticky žádným způsobem. Herbicidy se přitom nepoužívají jenom k hubení plevelu na polích, ale třeba i na silnicích nebo na železnici.
Opatrnost je proto na místě. Ekologičtí aktivisté ale vytvořili kolem geneticky modifikovaných plodin paniku, která často znemožňuje uskutečnit mnoho smysluplných projektů. Už od začátku devadesátých let tak například čeká na své využití Zlatá rýže. Tu vytvořili vědci ve Švýcarsku, aby pomáhala lidem v chudých asijských zemích.
Mgr. Tomáš Moravec, Ph.D., Laboratoř virologie, Ústav experimentální botaniky AV ČR: Je to v podstatě rýže, do které byla zpětně vrácena biosyntetická dráha pro tvorbu vitamínu A, respektive beta karotenu., což je provitamin A. To je dráha, která normálně v té rýži je, nicméně mnoha generacemi šlechtění na bílé zrno, které bylo požadováno v Asii, z toho zrna tyto geny byly odstraněny.
Chudí obyvatelé asijských zemí, pro které je miska rýže denně jediným zdrojem potravy, proto často trpí těžkými chorobami právě v důsledku nedostatku vitamínu A. Za to, že zlatá rýže i po téměř dvaceti letech životy nezachraňuje, může panika z geneticky modifikovaných potravin, ale i neochota úředníků dospět k rozhodnutí, které by mohlo v některých kruzích vyvolat odpor. Jestli projekty českých vědců stihne podobný osud, zaleží na tom, jestli pěstování vakcín v rostlinách zaujme velké farmaceutické firmy. Právě ty by mohly změnu prosadit.
Autor: Tereza Pultarová