Látku katelicidin, která je součástí lidského imunitního systému a působí jako přírodní antibiotikum, dokázali vědci z olomouckého Centra regionu Haná pro biotechnologický a zemědělský výzkum (CRH) vyrobit v ječmeni.
Díky molekulárnímu farmaření moravský vědecký tým vyvinul ojedinělou technologii, která může být základem pro velkokapacitní produkci tohoto peptidu. Výrobní cena se nyní pohybuje v řádu až desetitisíců korun za miligram, využití geneticky modifikovaného ječmene by ji však mohlo výrazně snížit.
Výsledky výzkumu publikoval odborný časopis Biotechnology Journal. Katelicidin je jeden z nejznámějších antimikrobiálních peptidů lidské kůže, je součástí její obranné funkce před infekčními mikroorganismy. Dokáže narušit buněčnou membránu bakterií, a způsobit tak jejich smrt.
„Právě díky svým schopnostem rychle a účinně zabraňovat množení patogenních mikroorganismů má peptid velký potenciál při léčbě nejrůznějších infekcí včetně těch, které jsou způsobeny kmeny, jež si vytvořily odolnost vůči antibiotikům. Jednou z hlavních překážek pro komerční uplatnění katelicidinu je ale jeho vysoká výrobní cena,“ uvedla první autorka článku Edita Holásková.
Složitá práce s nejistým výsledkem
Právě vysoká cena byla jedním z důvodů, proč se olomoučtí výzkumníci rozhodli vyrobit peptid v rostlinách. A to i přesto, že se jedná o poměrně komplikovanou záležitost. Peptidy totiž mají jen omezenou stabilitu, a navíc mohou být pro hostitelskou rostlinu toxické. Z toho důvodu je potřeba vyvážit řadu proměnných, které mají vliv nejen na množství a stabilitu peptidu, ale i na to, jak jedovaté jsou pro hostitelskou rostlinu.
„Nejdříve jsme otestovali vliv různých proteinových či peptidových molekul na výše zmíněné faktory. Následně jsme navrhli různé varianty genu pro lidský katelicidin a vnesli je nejprve do listů tabáku, kde vznikly hybridní molekuly. Po výběru nejúčinnější produkční strategie jsme vybrané geny vnesli do ječmene. Vypěstované transgenní rostliny produkovaly katelicidin, a to jen v obilce,“ přiblížil postup vedoucí výzkumného týmu a ředitel CRH Ivo Frébort.
Vědci byli schopni peptid izolovat a následně otestovat jeho antimikrobiální aktivitu. Zjistili také, že takto získaný katelicidin či jeho varianty nemají na samotnou rostlinu negativní vliv.
Přestože je produkce antibakteriálního peptidu v ječmeni, zejména v jeho obilce, velkým úspěchem, cesta nové technologie od laboratorních pokusů k využití v praxi bude ještě dlouhá.
Cílem vědců CRH je zvýšit množství vyprodukovaného peptidu v rostlině a snížit náklady spojené s jeho výrobou i izolací. Tomuto výzkumu se vědci v CRH věnují dlouhodobě, mimo jiné ve spolupráci se společností Úsovsko. Katelicidin je možné využít v lékařství například při léčení chronických ran a kožních onemocnění.
Centrum regionu Haná je vědecké pracoviště, které sdružuje týmy Přírodovědecké fakulty Univerzity Palackého, olomoucké laboratoře Ústavu experimentální botaniky Akademie věd ČR a Výzkumného ústavu rostlinné výroby.
