Biotechnologia nie poprawia dzieła Pana Boga, pomaga je docenić
W dobie koronawirusa termin „biotechnologia” odmieniamy przez wszystkie możliwe przypadki. O tym, czy słusznie, rozmawiamy z dr Beatą Machnicką, kierownikiem pracowni biochemii i biologii komórki Katedry Biotechnologii Instytutu Nauk Biologicznych Uniwersytetu Zielonogórskiego.
Ostatnio, gdy mówimy o majątkach czołowych polskich polityków, okazuje się, że inwestują w firmy biotechnologiczne. Tutaj są prawdziwe pieniądze?
Na pewno przyszłość, chociaż jeszcze niedawno sądzono, że ta sfera nauki i gospodarki będzie odgrywała jeszcze ważniejszą rolę w Polsce i ja, osobiście, odczuwam pewien niedosyt. I proszę nie prosić mnie o to, abym w kilku prostych, żołnierskich słowach odpowiedziała na pytanie, co to jest biotechnologia. Nie da się.
A w kilkunastu? Dla mnie to coś między owieczką Dolly i GMO
.
Biotechnologia i genetyka idą rzeczywiście pod ramię, uzupełniają się, korzystają z owoców pracy naukowców obu dziedzin, ale to, delikatnie mówiąc, uproszczenie.
Biotechnologia jest naprawdę interdyscyplinarną dziedziną nauki. Staramy się poznać mechanizmy rządzące przyrodą, organizmami żywymi, życiem…
Dzięki ich poznaniu i zrozumieniu możemy zacząć ingerować w sferę, która dotychczas była zastrzeżona dla natury.
To tak nieco trąci doktorem Frankensteinem.
Tylko dlatego, że obraca się pan, podobnie jak większość społeczeństwa, w świecie stereotypów. Panuje przekonanie, że grzebanie w genach i modyfikacje prowadzą do wynaturzeń i w konsekwencji do zagłady. Ludzie jednak niemal od początku swojej historii próbowali wpływać na przyrodę, selekcjonować rośliny, zwierzęta, wybierać te, które miały pożądane cechy. To trwało wieki.
Produkcja piwa jest na przykład klasycznym procesem biotechnologicznym, w którym już nasi przodkowie wykorzystywali fermentację cukrów prostych przez drożdże.
Podobnie z przetworami mlecznymi.
Jednak łamiemy prawa natury...
Nie, wykorzystujemy wiedzę o nich. Dzięki niej i odpowiednim instrumentom jesteśmy w stanie te procesy poprawić lub przyspieszyć. Weźmy np. kukurydzę. W ciągu stosunkowo krótkiego czasu mamy jej odmiany przygotowane na miarę warunków klimatycznych, regionu świata, czy przeznaczenia. GMO? Na dobrą sprawę obecnie dotyczy to u nas tylko soi, a tymczasem na bardzo wielu produktach znajdziemy napisy, że wolne są od GMO. To tak, jakby napisano, że nie są trujące lub szkodliwe. W efekcie mamy pewną strategię strachu i na dodatek często w tle jest jakaś gra interesów. Dlaczego w kontekście biotechnologii mniej mówimy o bakteriach tak zmodyfikowanych, aby rozkładały np. ścieki lub produkowały leki? O terapiach genowych czy precyzyjnym dostarczaniu leków do komórek nowotworowych? Nanotechnologiach? To są ogromne możliwości! Oczywiście zdajemy sobie sprawę z niebezpieczeństw. I jedną ze smyczy jest bardzo surowa legislacja.
O biotechnologii więcej słyszymy w dobie koronawirusa…
Bo i w tej dramatycznej sytuacji szukania leku i szczepionki biotechnologia jest jednym z głównych uczestników tego wyścigu o życie wielu ludzi. Poznanie genomu wirusa, ustalenie, z jakimi białkami się łączy, jak dostarczyć lek do komórki, to pole do popisu również dla biotechnologów. Dlatego firmy farmaceutyczne korzystają z pomocy i dorobku firm biotechnologicznych. W Polsce takim bardzo aktywnym ośrodkiem jest Instytut Chemii Bioorganicznej Polskiej Akademii Nauk w Poznaniu. Natomiast na przykład naukowcy z Małopolskiego Centrum Biotechnologii Uniwersytetu Jagiellońskiego wyselekcjonowali białka charakterystyczne dla wirusa SARS-CoV-2. To umożliwiło opracowanie szybkiego testu diagnostycznego na obecność koronawirusa.
Na Uniwersytecie Zielonogórskim biotechnologia stała się najpopularniejszym kierunkiem spośród tych biologicznych i przyrodniczych.
Ja się nie dziwię, a pan? Studiowanie i poznawanie mechanizmów życia na poziome komórkowym dzięki narzędziom biotechnologicznym to pasjonująca przygoda, a po studiach czeka na absolwentów ciekawa praca w przemyśle biotechnologicznym, spożywczym czy farmaceutycznym.
Ale w tym wszystkim więcej jest teorii…
Nic podobnego. Nie będę tutaj mówiła o praktykach studenckich, bo to banał, choć przed naszymi studentami od tego roku otwierają się nowe możliwości praktykowania w firmach farmaceutycznych. Ale od początku studiów młodzi ludzie mają już możliwość brania udziału w prawdziwych badaniach naukowych. Na przykład w tej chwili między innymi zajmujemy się uszkodzeniami w budowie krwinek, czyli erytrocytów. Interesują nas podstawy zaburzeń struktury i funkcji błon w krwinkach czerwonych.
Już dostałem wypieków z emocji, ale czy moglibyśmy wrócić do tych prostych, żołnierskich słów?
Nie będzie krótko. Oto erytrocyty w ciągu swojego życia narażone są na wielki stres mechaniczny oraz odkształcenia podczas krążenia w krwiobiegu, gdyż wielokrotnie w ciągu doby przeciskają się przez wąskie naczynia krwionośne o średnicy czterokrotnie mniejszej od ich własnej. Zaburzenia struktury błony erytrocytu prowadzą do schorzeń, w przypadkach których dochodzi do utraty ich właściwości mechanicznych.
Ulegają wtedy szybszemu rozpadowi, czas życia erytrocytu zmniejsza się z normalnych 120 dni do trzech, czterech.
Takie zaburzenia funkcjonowania krwinek są często dziedziczne i powodują choroby, anemie hemolityczne. Najczęściej występującą dziedziczną anemią w naszym regionie świata jest sferocytoza. W najostrzejszej postaci prowadzi do konieczności transfuzji, a czasem nawet usunięcia śledziony.
Co mogą uczynić biotechnolodzy?
Oto u podstaw dziedzicznej sferocytozy leżą mutacje w genach kodujących białka budujące błony erytrocytu. Pomimo wielkiego postępu w dziedzinie badań patologii erytrocytu, nadal istnieje wiele znaków zapytania. Wciąż nie wiemy na przykład, co dokładnie powoduje zaburzenia struktury i funkcji błon erytrocytów. I to pole do popisu dla biotechnologii, a szczególnie inżynierii genetycznej i inżynierii białek.
I chyba dochodzimy do pierwszego pytania. Czym jest biotechnologia?
W naszych badaniach wykorzystujemy nowoczesne techniki sekwencjonowania całych genomów ludzkich. W krótkim czasie jesteśmy w stanie poznać sekwencję genów pacjentów z dziedziczną sferocytozą i wszystkie znajdujące tam mutacje. Spośród nich poszukujemy tych, które odpowiadają za zaburzenia krwinek.
To dość mozolna czynność, bo musimy przeanalizować około sześciu tysięcy różnych mutacji pochodzących od jednego pacjenta.
Później analizujemy te, które dotyczą krwinek i co powodują w konsekwencji. Projektujemy i produkujemy więc białka z mutacjami, które odkryliśmy, i badamy ich zachowania poza komórkami, jak i w komórkach. Jesteśmy wtedy inżynierami, a technika, którą stosujemy to właśnie inżynieria białek.
Rozumiem, że w konsekwencji będziemy „naprawiać” ludzi narażonych na tę chorobę?
Jako badacze chcemy najpierw wiedzieć, jak „to” działa. Dlatego oczekiwanym efektem naszych badań jest poznanie mechanizmów leżących u podstaw dziedzicznej sferocytozy, związanych z mutacjami genów kodujących białka krwinek czerwonych. I mamy nadzieję, że zrozumienie tych mechanizmów wspomoże wysiłki lekarzy służące poprawie jakości życia pacjentów borykających się anemiami hemolitycznymi. Wzbogacamy również katalog mutacji w genach kodujących białka błony erytrocytów, co powinno ułatwić pełną diagnostykę molekularną kolejnych przypadków sferocytozy. Współpracujemy na tym polu z ośrodkami w Polsce i poza jej granicami.
Dla mnie nadal określenia „bio” i „technologia” są przeciwstawne. Trochę jak w „Avatarze”, natura kontra próbujący ją ujarzmić człowiek.
Dlaczego „kontra”? Coraz więcej wiemy o sobie, o naturze na poziomie komórkowym. Gdy poznamy mechanizmy rządzące przyrodą, życiem, nami, możemy trochę w tym wszystkim poszperać, może rzeczywiście coś naprawić lub poprawić. Biotechnologia daje ogromne możliwości i jeśli dokładnie wiemy, jak to działa, unikniemy pułapek, które dostrzegają nie tylko miłośnicy fantastyki naukowej. Chodzi o to, aby inżynieryjne umiejętności w sferze natury zaprząc do pracy w medycynie czy rolnictwie, aby budować i ratować, a nie niszczyć.