Vriaca voda vulkanických jazier na Islande a drvivý tlak v dvojkilometrovej hĺbke pod hladinou Atlantiku ukrývali biologický poklad, ktorý môže od základov zmeniť diagnostiku infekčných chorôb.
Medzinárodný vedecký tím pod vedením Durhamskej univerzity tam identifikoval doteraz neznáme proteíny schopné viazať DNA v podmienkach, ktoré by bežné molekuly okamžite zlikvidovali. Tieto mikroskopické „stavebné kamene“ prežijú extrémne teploty, agresívne chemické prostredie aj vysokú koncentráciu soli. Píše o tom aj vedecký portál Science Daily.
Príroda si v nehostinných hydrotermálnych prieduchoch vytvorila arzenál enzýmov, o ktorých sme doteraz nemali ani tušenia. Vedci preosiali gigantické genetické databázy a pomocou sekvenovania novej generácie hľadali špecifické vzorce.
Narazili na molekuly, ktoré sa s mimoriadnou silou upínajú na jednovláknovú DNA. Laboratórne testy potvrdili ich nezvyčajnú odolnosť. Práve táto robustnosť otvára dvere k biotechnológiám, ktoré sa doteraz zdali byť mimo náš dosah.
Analýza trojrozmernej štruktúry týchto proteínov vo vysokom rozlíšení odhalila mechanizmy ich fungovania. Tieto poznatky slúžia ako presný návod na ich ďalšie vylepšovanie. Vedci tak môžu navrhovať proteíny na mieru podľa konkrétnych potrieb medicínskej praxe.
Diagnostika zrýchľuje na maximum
Skutočný prielom nastal pri aplikácii jedného z objavených proteínov do takzvaných LAMP testov. Ide o metódu rýchlej diagnostiky, ktorá nevyžaduje zložité laboratórne prístroje, čo je kritické najmä v poľných podmienkach alebo v rozvojových krajinách.
Nový proteín z hlbín oceánu spôsobil, že tieto testy sú nielen podstatne rýchlejšie, ale aj citlivejšie.
V praxi to znamená, že lekári dokážu zachytiť prítomnosť vírusu SARS-CoV-2 alebo iných patogénov v tele pacienta oveľa skôr a s vyššou spoľahlivosťou. Tento objav potvrdzuje, že bioprospekcia – hľadanie užitočných látok v divokej prírode – stále ponúka riešenia na najpálčivejšie problémy súčasnosti.
Hlavný riešiteľ štúdie, profesor Ehmke Pohl z Durhamskej univerzity, vníma tento úspech v širšom kontexte: „Táto práca zdôrazňuje obrovský potenciál bioprospekcie v extrémnych biotopoch. Výsledky nie sú dôležité len pre bioekonomiku, ale poskytujú aj základ pre všetky metódy umelej inteligencie pri predpovedaní štruktúry a dizajne proteínov.“
Od hlbín oceánu k umelej inteligencii
Spolupráca s nórskou spoločnosťou ArcticZymes naznačuje, že komerčné využitie týchto proteínov je na dosah. Biotechnologický priemysel totiž neustále pátra po enzýmoch, ktoré nezlyhajú pri náročnom spracovaní alebo skladovaní.
Okrem toho, tieto reálne biologické vzory slúžia ako nenahraditeľné dáta pre systémy umelej inteligencie. Tie sa vďaka nim učia presnejšie modelovať nové proteíny, čo urýchľuje vývoj liekov.
Vedecký tím však nekončí pri jednom úspechu. Už teraz majú v hľadáčiku ďalšie sľubné proteíny. Aktuálne pracujú na vývoji nových diagnostických nástrojov zameraných na zanedbávané tropické ochorenia, ako sú leishmanióza alebo Chagasova choroba. Miesta, ktoré boli milióny rokov odrezané od slnečného svetla, nám tak dnes dávajú šancu poraziť choroby, ktoré trápia milióny ľudí na povrchu.
