23.09.2024 09:14

Nový pohled na původ symbiózy rostlin a hlízkových bakterií

[https://www.biotrin.cz/novy-pohled-na-puvod-symbiozy-rostlin-a-hlizkovych-bakterii]
V průběhu evoluce docházelo nejen k vývoji jedince, ale také k formování a upevňování komplexních vztahů mezi různými druhy. Jedním z nejpozoruhodnějších příkladů je symbióza rostlin s hlízkovými bakteriemi. Tyto bakterie umějí přeměňovat vzdušný dusík na formu, kterou rostliny mohou využívat pro svůj růst. Za běžných podmínek v půdě je ovšem tato přeměna energeticky náročná, jinak řečeno pomalá, což často vede k nedostatku dostupného dusíku. Některé rostliny, zejména luštěniny, si proto začaly pěstovat vlastní dusík-fixující bakterie uvnitř specializovaných útvarů na kořenech, tzv. hlízek, kde mají bakterie ideální podmínky pro růst i pro fixaci vzdušného dusíku.  Vědci se dlouho zabývají myšlenkou vytvořit tento vztah uměle i u dalších zemědělsky významných rostlin, což by mohlo značně snížit spotřebu dusíkatých hnojiv. K tomu je však potřeba nejprve plně porozumět mechanismům vzniku této spolupráce.  Otázkami, jak a kdy tato symbióza vznikla, se zabývají také vědci z Misssissippi State University. Geny aktivované při tvorbě hlízek jsou si napříč druhy z různých čeledí tak podobné, že je nepravděpodobné, aby se tato vlastnost vyvinula nezávisle a opakovaně. Proto se dlouho předpokládalo, že symbióza byla výsledkem jedné evoluční události, která později u některých druhů zanikla.  Ryan A. Folk a jeho tým však jako první experimentálně podpořili efektivnější scénář. Na základě analýzy dat z 13 000 druhů a statistického modelování predikovali dvoukrokový proces, kde rostliny nejprve získaly predispozici pro symbiózu a teprve poté u nich vznikla schopnost navázat tento vztah, což mohlo proběhnout několikrát nezávisle na sobě. Tento scénář, na rozdíl od předchozí teorie, lépe vysvětluje evoluci této skupiny rostlin.  Pro vědce to však znamená, že vyšlechtění nových rostlin schopných symbiózy s dusík-fixujícími bakteriemi bude složitější, než se předpokládalo. Na druhou stranu několikanásobný vznik symbiózy otevírá dveře k využití širšího spektra genetických variant, což by mohlo při šlechtění přinést nové možnosti.                         Obr.: Diagram různých hypotéz o původu evoluce symbiózy: hypotéza jediného původu (vlevo) a dvoukroková hypotéza (vpravo). Rodové linie, o kterých se předpokládá, že mají predispozici, jsou značeny modře; linie, o nichž se předpokládá, že mají szmbiózu, jsou červeně; linie, o nichž se předpokládá, že nemají ani jednu, jsou černě. Protože stav predispozice u existujících druhů se teprve ukáže, jsou v bílé barvě. Převzato z https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC9200091/.   Zdroje: https://www.sciencedaily.com/releases/2024/05/240529183852.htm https://www.nature.com/articles/s41467-024-48036-3 https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC9200091/ https://www.the-microbiologist.com/news/researchers-expose-new-symbiosis-origin-theories-identify-experimental-systems-for-plant-life/3292.article 

16.09.2024 09:07

Geneticky modifikované myši pomáhají s výzkumem Tourettova syndromu

[https://www.biotrin.cz/geneticky-modifikovane-mysi-pomahaji-s-vyzkumem-tourettova-syndromu]
Vědci z Rutgers University v New Jersey pomocí technologie CRISPR/Cas9 vnesli do specifických genů myších embryí mutace, které se hojně vyskytují u lidí s diagnostikovaným Tourettovým syndromem. S využitím pokročilých sledovacích metod a strojového učení pak byly u takovýchto jedinců pozorovány zvláštní senzoricko-motorické a kognitivně behaviorální znaky a tiky, podobně jako u pacientů s Tourettovým syndromem, či schizofrenií. Tyto jedinečné myší modely by mohly v budoucnu značně pomoci studiu vrozených neurologických či duševních poruch. I přes nesčetné pokroky současné medicíny stále existuje mnoho nemocí, jejichž příčiny nejsou uspokojivě prozkoumány. Do této skupiny spadá velké množství neurologických a neurologicko-psychiatrických poruch, a to už jen kvůli obrovské složitosti lidské nervové soustavy a komplexnosti lidského mozku. K řešení tohoto problému by mohly přispět nové genomické techniky (NGT).  Nadějných výsledků dosáhli vědci z Rutgersovy University v New Jersey ve své studii, kterou publikovali v dubnu letošního roku v prestižním časopise PNAS (Proceedings of the National Academy of Sciences). Tým vědců v průběhu posledních patnácti let shromažďoval vzorky genetického materiálu od dobrovolných dárců s diagnostikovaným Tourettovým syndromem – TS. TS je vrozená neurologická porucha, která se u postižených jedinců projevuje především nekontrolovatelnými či obtížně dočasně kontrolovatelnými mimovolnými pohybovými a zvukovými tiky, záškuby v obličeji, mrkáním, kašláním nebo atypickou reakcí na akustický a mechanický podnět, doprovázeným v některých případech koprolálií.  Dříve byl považován za poměrně vzácné onemocnění, v současnosti však bývá diagnostikován v průměru u jednoho dítěte ze 162. Sekvenací a následnou analýzou genomických dat byla vytypována řada mutací, která se se statistickou významností vyskytovala výrazně více u dobrovolníků s TS než u kontrolní skupiny lidí. Pomocí technologie CRISPR/Cas9 byly tyto specifické lidské genové mutace indukovány v genomech embryí testovaných myší. Vyvinutí jedinci s těmito mutacemi (ortologními k lidským mutacím) byli podrobeni sofistikovanému pozorováni, a opravdu se u nich konzistentně projevovaly kognitivní /nebo senzoricko-motorické vlastnosti odpovídající lidskému projevu TS.  Smyslem celého experimentu však nebylo pouze hledání genových mutací pro indikaci TS a vytvoření zvířecího systému vhodného pro jeho studium, ale také jeho využití pro hledání potenciální medikace a léčebných postupů, které by alespoň dočasně utlumily projevy poruchy. Prozatím bylo prokázáno, že příčiny vzniku senzoricko-motorických projevů můžou být tlumeny léky modulujícími hladinu neurotransmiteru dopaminu v mozku. Vývoj tohoto a podobných myších modelů je s využitím nových genomických technik snazší než kdykoli dříve a slouží i jako jakési ověření funkčnosti konceptu. Jak naznačují vědci, techniky vyvinuté v tomto výzkumu by mohly být použity i při studiu dalších komplexních vrozených poruch, jakými je autismus či schizofrenie. I nadále držíme vědcům v jejich výzkumu palce.   Zdroje: https://www.sciencedaily.com/releases/2024/05/240506131606.htm https://www.rutgers.edu/news/using-advanced-genetic-techniques-scientists-create-mice-traits-tourette-disorder https://www.pnas.org/doi/10.1073/pnas.2307156121  

12.09.2024 10:28

…existují biofortifikované plodiny, tedy plodiny, které jsou cíleně pěstovány pro vyšší obsah živin?

[https://www.biotrin.cz/existuji-biofortifikovane-plodiny-tedy-plodiny-ktere-jsou-cile]
Biofortifikace je proces, během kterého je zvyšován obsah živin v zemědělských plodinách. Biofortifikované plodiny bývaly dříve považovány za transgenní nebo GM plodiny, přestože vznikaly klasickým šlechtěním. Až v poslední době došlo k využití i genetických modifikací, avšak nedochází při nich k odstranění přirozeně se vyskytujících a žádoucích vlastností. V současné době trpí více než 2 miliardy lidí podvýživou a nedostatkem mikroživin, jako jsou vitamíny a minerály, přičemž nedostatek těchto mikroživin je často přehlížen a označován jako tzv. „skrytý hlad“. Biofortifikované plodiny, které mají zvýšený obsah mikroživin, představují jedno z možných řešení pro zmiňovaný „skrytý hlad“. Mezi nejběžněji biofortifikované plodiny patří fazole, rýže a vigna (obsahující železo), kukuřice, rýže a pšenice (obsahující zinek), a maniok, kukuřice, rýže a sladké brambory (obsahující provitamin A). Například rýže obohacená železem přispěla ke zlepšení zásob železa u žen v reprodukčním věku na Filipínách, zatímco proso obohacené železem pomohlo zamezit nedostatku železa u školních dětí v Indii. Biofortifikace čelí výzvám s přijetím u zemědělců, kteří preferují nové odrůdy odolné vůči suchu, s vyšším výnosem a menší náchylností k chorobám. Biofortifikované plodiny musí být tedy agronomicky minimálně stejně výkonné. Současně vyšší obsah mikroživin také ovlivňuje senzorické vlastnosti plodin, jako je barva díky karotenoidům, což může výrazně ovlivnit jejich přijetí veřejností. Více informací na toto téma můžete najít zde: https://bezpecnostpotravin.cz/geneticti-inzenyri-bojuji-proti-skrytemu-hladu/ https://www.harvestplus.org/home/biofortification-why-and-how/ https://www.who.int/tools/elena/bbc/biofortification https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S2452263519300060 Autorky textu: Kristýna Kliková, Tereza Branyšová

09.09.2024 08:56

Transgenní exprese Rubisco faktorů v kukuřici zvyšuje fotosyntézu a odolnost vůči chladu

[https://www.biotrin.cz/transgenni-exprese-rubisco-faktoru-v-kukurici-zvysuje-fotosyntezu-a-odolnost-vuci-chladu]
Kukuřice je jednou z nejvíce pěstovaných plodin na světě a je klíčová pro globální potravinovou bezpečnost. Stejně jako u jiných rostlin, růst a produktivita kukuřice mohou být omezeny pomalou aktivitou enzymu Rubisco, který je zodpovědný za asimilaci uhlíku během fotosyntézy. V nedávné studii publikované v Journal of Experimental Botany vědci z Boyce Thompson Institute (BTI) ukázali slibný přístup ke zvýšení produkce Rubisco, čímž zefektivnili fotosyntézu a celkový růst rostlin. Studie se zabývala transgenní expresí tří klíčových proteinů: Rubisco Accumulation Factor 2 (Raf2) a velkých a malých podjednotek Rubisco. Nadměrnou expresí těchto proteinů vědci zvýšili obsah Rubisco, urychlili asimilaci uhlíku a podpořili vzrůst rostlin kukuřice. “Naše zjištění ukazují potenciál modifikace sestavování Rubisco ke zlepšení produktivity plodin,” řekla Kathryn Eshenour, výzkumnice BTI a první autorka studie. “Změnou exprese těchto proteinů můžeme odemknout kapacitu kukuřice pro efektivnější fotosyntézu a robustnější růst, i za náročných podmínek prostředí.”  Výzkumný tým zjistil, že Raf1 a Raf2, i když působí v různých fázích sestavování Rubisco, mohou nezávisle zvýšit množství Rubisco a výkonnost rostlin. To otevírá možnosti pro další zlepšení kombinací těchto vlastností, což by mohlo vést k ještě větší fotosyntetické kapacitě. Zajímavé je, že transgenní rostliny také vykazovaly lepší odolnost vůči chladovému stresu, což je běžná environmentální výzva, která může výrazně ovlivnit výnosy plodin. Vědci pozorovali, že tyto rostliny si udržovaly vyšší fotosyntetické aktivity během expozice chladu a rychleji se zotavovaly po odeznění chladového stresu.  Inovativní přístup týmu nabízí vzrušující možnosti pro další plodiny. Mnoho základních potravin s podobnými fotosyntetickými dráhami jako kukuřice (čirok, proso a cukrová třtina) by mohlo potenciálně těžit z tohoto přístupu, což by vedlo ke zvětšení výnosu. “Tato slibná technologie je jednou z několika, které se používají ke zlepšení fotosyntézy v plodinách,” řekl David Stern, profesor BTI a hlavní autor studie. “Pokračováním ve zkoumání složitostí sestavování Rubisco a jeho regulace můžeme zlepšit tuto důležitou část nástrojové sady pro zvyšování fotosyntézy v širokém spektru plodin.”  Jak potravinová bezpečnost zůstává naléhavým problémem a dopady klimatických změn se stupňují, potřeba produktivnějších a adaptabilnějších plodin nikdy nebyla větší. Tento výzkum zdůrazňuje transformativní potenciál vědeckých řešení v oblasti rostlinné biologie pro řešení globálních výzev, což je příkladem závazku BTI k utváření budoucnosti, kde zemědělství prosperuje, biodiverzita je zachována a lidstvo má prospěch ze zdravějšího a udržitelnějšího světa. Zdroj: https://academic.oup.com/jxb/article-abstract/75/13/4024/7663272 https://www.isaaa.org/kc/cropbiotechupdate/article/default.asp?ID=20853 https://btiscience.org/explore-bti/news/post/transgenic-expression-of-rubisco-factors-increases-photosynthesis-and-chilling-tolerance-in-maize/  

02.09.2024 08:21

Nový lék na akutní myeloidní leukémii přináší naději pro pacienty rezistentní vůči dosavadní léčbě

[https://www.biotrin.cz/novy-lek-na-akutni-myeloidni-leukemii-prinasi-nadeji-pro-pacienty-rezistentni-vuci-dosavadni-lecbe]
Akutní myeloidní leukémie (AML) je rychle postupující rakovina kostní dřeně a krve, která bez léčby rychle zhoršuje zdravotní stav pacienta. Podle odhadů amerického Národního institutu pro rakovinu bude tento rok diagnostikováno 20 800 nových případů AML, což představuje 1 % nových případů rakoviny ve Spojených státech. Nejčastěji je AML diagnostikována u lidí ve věku mezi 65 a 74 lety (s mediánem věku 69 let). I když je méně častá, AML se může vyskytnout i u dětí. Pětiletá relativní míra přežití je 31,9 %. Nová naděje pro pacienty přichází od výzkumníků z Purdue University’s College of Science a jejich spolupracovníků, kteří vyvinuli sloučeninu nazvanou HSN748 pro léčbu pacientů s AML rezistentní vůči standardní léčbě. Mutace v genu FLT3 hrají klíčovou roli v růstu a přežití hematopoetických kmenových a progenitorových (kmenových) buněk u pacientů s AML. Pacienti berouce experimentální léky se zaměřením na mutantní FLT3, jako jsou Quizartinib a Crenolanib, jsou často rezistentní vůči těmto lékům. Rezistence je způsobena akvizicí dalších mutací. Navzdory vysoké prevalenci mutací FLT3 a jejich klinickému významu v AML existuje jen málo cílených terapeutických možností. Tým výzkumníků identifikoval dva nové nikotinamidové inhibitory FLT3 (HSN608 a HSN748), které cílí na mutace FLT3 na subnanomolárních koncentracích a jsou účinné proti sekundárním mutacím FLT3, které způsobují rezistenci vůči lékům. Tým prokázal, že HSN748 účinně léčí AML rezistentní vůči schváleným léčivům (doposud testováno na myších). Jedním z nejlepších léků schválených FDA pro léčbu AML je gilteritinib (Xospata), ale pacienti si vyvinuli genetické mutace v enzymu FLT3, které by mohly gilteritinib učinit neúčinným. Vědci dodávají, že navzdory rozšířenému výskytu a klinickému významu mutací FLT3 je málo léčebných možností zaměřených na tuto genetickou anomálii. Vědecký tým použil trojrozměrnou atomovou strukturu FLT3 k řešení výzev spojených s rezistencí vůči lékům. “Trojrozměrná atomová struktura vedla molekulární design a syntézu HSN748 tak, aby dokonale zapadala do aktivního místa mutantů FLT3 odolných vůči lékům, jako ruka do rukavice,” uvedli vědci. “Enzymatická aktivita FLT3 je klíčová pro přežití rakovinných buněk AML, takže zaplnění aktivního místa HSN748 deaktivuje enzym a zároveň ničí rakovinné buňky. Pozoruhodné je, že zatímco všechny myši s AML rezistentní vůči gilteritinibu a léčené HSN748 byly naživu po 120 dnech, žádné zvíře léčené gilteritinibem nepřežilo déle než 120 dnů, což demonstruje nadřazenost tohoto experimentálního léku nad lékem schváleným.” Preklinické studie ukázaly velký potenciál a výzkumníci plánují pokračovat ve vývoji HSN748 v klinických studiích. “Jsme ve fázi plánování a hledáme investice od různých typů investorů”. Tento objev představuje významný krok vpřed v boji proti AML a nabízí naději pacientům, kteří jsou rezistentní vůči stávajícím léčebným postupům.   Zdroj:  https://www.genengnews.com/topics/cancer/overcoming-drug-resistant-acute-myeloid-leukemia-with-engineered-compound/  

29.08.2024 09:56

Nová položka v NBT knihovně – Rajče se zvýšenou aktivitou pylu a zvýšeným výnosem

[https://www.biotrin.cz/nova-polozka-v-nbt-knihovne-rajce-se-zvysenou-aktivitou-pylu-a]
Úspěšnost násady plodů rajčat a jejich výnosu závisí na správném vývoji pylu a opylení květů. Přestože vědecký pokrok přinesl již mnoho poznatků o těchto procesech, regulační mechanismy, které je ovlivňují, stále nejsou zcela objasněny. Nedávno se však čínským vědcům podařilo izolovat u rajčat transkripční faktor SlHB8, jehož hladina klesá během vývoje pylu a ovlivňuje řadu genů zapojených do vývoje prašníků a pylových zrn. Vyřazení SlHB8 pomocí metody CRISPR/Cas9 vedlo ke zvýšení pylové aktivity a násady plodů, zatímco jeho nadměrná exprese způsobila snížení pylové aktivity a vznik plodů bez semen. Tyto poznatky prohlubují naše chápání molekulárních mechanismů regulujících vývoj pylu a otevírají nové možnosti pro šlechtění rajčat s cílem zvýšit jejich výnosy. Více na: Rajče se zvýšenou aktivitou pylu a zvýšeným výnosem Autor textu položky v knihovně NBT: Slavomír Rakouský

26.08.2024 07:49

Globální bezpečnost potravin a cíle OSN pro udržitelný rozvoj

[https://www.biotrin.cz/globalni-bezpecnost-potravin-a-cile-osn-pro-udrzitelny-rozvoj]
Studie publikovaná v Journal of Biotechnology zdůrazňuje potřebu využívání kombinovaných technik ekologického zemědělství a moderní biotechnologie, aby bylo možné uspokojit rostoucí celosvětové požadavky na množství i kvalitu potravin. Autoři naznačují, že ani jedna z metod nemůže řešit budoucí problémy produkce potravin samostatně. Vědci se ve své studii odkazují na konferenci o světové potravinové bezpečnosti, kterou v roce 2008 pořádaly FAO, IFAD, WFP a CGIAR*. Deklaraci zdůrazňující potřebu zvýšit odolnost současných systémů výroby potravin vůči výzvám, které přináší změna klimatu přijalo 181 zemí.  Tento problém úzce souvisí s cíli udržitelného rozvoje (SDGs) OSN, konkrétně s cílem SDG-2, který se zaměřuje na ukončení hladu, dosažení potravinové bezpečnosti, zlepšení výživy a podporu udržitelného zemědělství. FAO ve své zprávě z roku 2020 varuje, že svět není na dobré cestě k dosažení nulového hladu a globálních výživových cílů, a situace se může zhoršit, pokud nebudeme okamžitě a odvážně jednat.  Změna klimatu (SDG-13) je další velkou výzvou, která ovlivňuje zemědělské produkční systémy po celém světě, což negativně ovlivňuje růst, výnosy a kvalitu plodin. Současné vzorce spotřeby potravin navíc přinášejí skryté náklady spojené se zdravím (SDG-3) a změnou klimatu. Podle FAO, IFAD, UNICEF, WFP a WHO by náklady na zdravotní péči spojené s úmrtností a nemocemi souvisejícími se stravou mohly do roku 2030 přesáhnout 1,3 bilionu USD ročně, zatímco sociální náklady spojené s emisemi skleníkových plynů by mohly dosáhnout přibližně 1,7 bilionu USD ročně. Význam těchto výzev se ukázal během pandemie COVID-19 a regionálních konfliktů, které narušily potravinovou produkci a zásobování, zejména v rozvojových zemích. Chemicky intenzivní zemědělství je dlouhodobě neudržitelné, protože způsobuje ekologickou nerovnováhu a má řadu negativních účinků. Syntetická hnojiva sice zvyšují produkci plodin, ale jsou drahá a škodí životnímu prostředí, například zhoršují úrodnost půdy a snižují její vodní kapacitu. Nano-hnojiva představují inovativní přístup, ale jejich nadměrné použití může způsobit neúmyslné a nevratné problémy, včetně fytotoxicity a zdravotních rizik. Biohnojiva, která obsahují mikrobiální kultury, jsou ekologickou alternativou k chemickým hnojivům. Jsou netoxická, podporují úrodnost půdy a chrání rostliny před škůdci a chorobami. Rovněž zvyšují růst a výnos plodin o 10–40 % a pomáhají udržovat strukturu půdy a biodiverzitu. Genetická modifikace (GM) umožňuje vložit do genomu rostliny geny z jiných organismů a představuje důležitý nástroj v moderním zemědělství. GM plodiny významně zvýšily zemědělskou produktivitu, dle studie například výnosy plodin vzrostly o 22 % a zisky farmářů se zvýšily o 68 %. Tyto plodiny také snižují negativní dopady na životní prostředí, například snížení používání insekticidů a emisí skleníkových plynů. Nicméně GM plodiny stále vyžadují použití hnojiv a dalších agrochemikálií, jako je glyfosát, který je kontroverzní kvůli svým zdravotním rizikům a negativním dopadům na životní prostředí. Navzdory tomu přispívá GM technologie ke snížení emisí CO2 a zachování uhlíku v půdě, což podporuje udržitelnou zemědělskou praxi. Pro dosažení cílů udržitelného rozvoje je klíčové vyvinout zemědělský model založený na agrochemicky nezávislých GM plodinách. Tento přístup zahrnuje využití moderních technologií, jako je umělá inteligence a robotika, ke zvýšení efektivity zemědělství a snížení potřeby herbicidů.  Vyvíjejí se také GM plodiny responzivní vůči biohnojivu, které mohou lépe spolupracovat s mikroby a vyžadují méně intenzivní péči než konvenční organické plodiny. Pro splnění budoucích potravinových požadavků bez výrazného poškození životního prostředí je nezbytné kombinovat výhody organického zemědělství a GM plodin. Vytvoření politik podporujících agrochemicky nezávislé GM plodiny a zajištění volby pro spotřebitele, kteří upřednostňují udržitelné a environmentálně šetrné potraviny, je klíčem k budoucí potravinové bezpečnosti.   *Seznam zainteresovaných organizací: FAO (Food and Agriculture Organization of the United Nations) - Organizace pro výživu a zemědělství Spojených národů IFAD (International Fund for Agricultural Development) - Mezinárodní fond pro zemědělský rozvoj WFP (World Food Programme) - Světový potravinový program CGIAR (Consultative Group on International Agricultural Research) - Konzultativní skupina pro mezinárodní zemědělský výzkum UNICEF (United Nations International Children‘s Emergency Fund) - Dětský fond OSN   Zdroje: https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0168165624001202 https://www.isaaa.org/kc/cropbiotechupdate/article/default.asp?ID=20794  

19.08.2024 08:49

Vědci odhalili prostorovou strukturu komplexu pro úpravu genů, známého jako "prime editor"

[https://www.biotrin.cz/vedci-odhalili-prostorovou-strukturu-komplexu-pro-upravu-genu-znameho-jako-prime-editor]
Nobelovu cenu za chemii za rok 2020 obdržely Jennifer Doudna a Emmanuelle Charpentier za vývoj revoluční, avšak jednoduché metody pro úpravu DNA, známé jako CRISPR/Cas9. Tato technologie umožňuje specifickou úpravu primární sekvence DNA na přesně definovaném cílovém místě, například v místě mutace způsobující genetické onemocnění. Cílové místo je v genomu identifikováno díky komplementaritě naváděcí gRNA a nukleasa Cas9 provádí zlom v obou řetězcích dvoušroubovice DNA, čím umožňuje editaci. CRISPR/Cas9 je nyní široce používán vědci po celém světě, i přesto je přesnost této metody pro cílenou editaci v živých buňkách neustále zdokonalována. Jsou vyvíjeny nové nástroje a modifikace enzymů, které umožňují úpravy DNA například bez dvouvláknových zlomů. Společný výzkum vědců z Japonska a USA odhalil prostorovou strukturu a molekulární mechanismy nástroje pro úpravu genů, zvaného „prime editor“ a svoje výsledky publikoval v prestižním časopise Nature. Tzv. prime editor kombinuje protein SpCas9, používaný v první generaci technologie CRISPR/Cas9 pro úpravu genů, s enzymem reverzní transkriptasou (RT), který přepisuje RNA na DNA. Prime editor umožňuje reverzní transkripci bez zlomu obou řetězců DNA, což vede k přesné záměně bází nebo ke krátkým insercím a delecím v cílové sekvenci DNA. Cílové místo editace je vybráno pomocí speciální naváděcí RNA (pegRNA, prime editing guide RNA), která přesně identifikuje cílovou sekvenci v DNA a celý komplex pak zakóduje požadovanou editaci. Prime editor tedy funguje podobně jako textový procesor genů, nahrazuje genetickou informaci na vybraném místě genomu. Tento nástroj byl již úspěšně aplikován v živých buňkách organismů, jako jsou rostliny, rybičky dánia či myši.  Přesný mechanismus, kterým tento molekulární komplex provádí každý krok úpravy, je intenzivně studován. K objasnění je třeba porozumět jeho prostorové struktuře. Konkrétně ve studii publikované v květnu 2024 byla zkoumána prostorová struktura systému prime editoru, složenému z nikasy bakterie Streptococcus pyogenes Cas9 (nSpCas9) a virové reverzní transkriptasy (M-MLV RT).  Publikované výsledky struktury tohoto editačního komplexu přispěly k lepšímu pochopení molekulárního mechanismu reverzní transkripce řízené pegRNA prime editorem. Výzkumný tým z Tokijské univerzity a Broad Institutu použil kryogenní elektronovou mikroskopii (cryo-EM) s atomovým rozlišením, čímž úspěšně určil jeho trojrozměrnou strukturu.  Analýza odhalila, že reverzní transkriptasa zůstává v konstantní poloze vůči proteinu Cas9, což může vést k nežádoucím insercím, byly pozorovány změny o jednu až tři báze. Strukturální a biochemické analýzy rovněž ukázaly, že M-MLV RT může prodlužovat reverzní transkripci za očekávané místo, což způsobuje tyto nežádoucí úpravy v cílových sekvencích. Strukturální srovnání mezi stavy před iniciací, iniciací a elongací ukazuje, že M-MLV RT zůstává během reverzní transkripce v konzistentní poloze vzhledem k nSpCas9, zatímco heteroduplex DNA syntetizovaný pegRNA se hromadí podél povrchu nikasy SpCas9. Na základě těchto strukturálních pozorování autoři studie zkonstruovali různé varianty pegRNA a prime editoru a testovali jejich strukturu a funkci. Díky těmto novým poznatkům můžeme lépe porozumět mechanismům úpravy genů a vytvářet přesnější nástroje pro genovou terapii. Publikovaná zjištění poskytují strukturální pohledy na postupný mechanismus editace a připravují cestu pro vývoj univerzálních nástrojů pro budoucí aplikace, včetně genových terapií. Strategie určování struktury, popsaná ve studii publikované Yutaro Shuto a kolegy, může být aplikována na další navrhované technologie pro úpravu genů, zejména na editory kombinující různé varianty Cas9 a reverzní transkriptasy. Získané strukturální informace jsou klíčové pro vývoj vylepšených nástrojů pro editaci genů a mají významný potenciál pro návrh přesných nástrojů pro genovou terapii.   Zdroje:  https://www.nature.com/articles/s41586-024-07497-8 https://www.isaaa.org/kc/cropbiotechupdate/article/default.asp?ID=20846 https://www.s.u-tokyo.ac.jp/en/press/10375/  

15.08.2024 10:07

…jen v USA umírá každý den minimálně deset pacientů na čekací listině na transplantaci životně důležitých orgánů, tkání nebo buněk, protože na ně nepřijde řada včas?

[https://www.biotrin.cz/jen-v-usa-umira-kazdy-den-minimalne-deset-pacientu-na-cekaci-lis]
Pojem xenotransplantace je definován jako jakýkoliv postup, který zahrnuje transplantaci, implantaci, nebo infuzi živých buněk, tkání nebo orgánů, ze zdroje, kterým není člověk. Současně se může jednat o lidské tělní tekutiny, buňky, tkáně nebo orgány, které byly v kontaktu s živými buňkami, tkáněmi nebo orgány jiného než lidského původu. Xenotransplantační produkty zahrnují produkty z transgenních nebo netransgenních živočichů a složené produkty, které obsahují xenotransplantační produkty v kombinaci s léčivy nebo jinými prostředky. Jedná se např. o zapouzdřené buňky prasečích ostrůvků, kostní dřeň paviána, nebo prasečí neuronální buňky. Poprvé byly xenotransplantace provedeny téměř před sto lety, přičemž se neustále diskutovala etická stránka tohoto postupu, která byla na svou dobu velmi kontroverzní. Ve druhé polovině 20. století bylo dosaženo velkého pokroku, kdy byly transplantovány šimpanzí ledviny pacientům po selhání ledvin, srdce paviána novorozenci s hypoplastickým levým srdcem nebo prasečí kůže pacientům s popáleninami. V poslední době byly ke xenotransplantaci použity orgány z geneticky modifikovaných prasat s vyřazenými některými geny. Vývoj xenotransplantací byl na konci 90. let 20. století zpomalen objevem prasečího retroviru. Obavy z rizika mezidruhových infekcí vedly k odložení klinických zkoušek xenotransplantací. Přestože potenciální přínosy xenotransplantace jsou velké, její použití vyvolává obavy ohledně možné infekce příjemců rozpoznanými i nerozpoznanými infekčními agens, a možného následného přenosu na jejich blízké kontakty a na běžnou lidskou populaci.  Více informací na toto téma můžete najít zde: https://www.fda.gov/vaccines-blood-biologics/xenotransplantation https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S2213177917307060 https://emedicine.medscape.com/article/432418-overview?form=fpf Autorky textu: Kristýna Kliková, Tereza Branyšová

12.08.2024 08:42

Pilotní vypuštění GM komárů ve východní Africe

[https://www.biotrin.cz/pilotni-vypusteni-gm-komaru-ve-vychodni-africe]
Dne 23. května tohoto roku vláda Džibutska poprvé vypustila geneticky modifikované (GM) komáry Friendly™ Anopheles stephensi od společnosti Oxitec. Jedná se o první případ nasazení GM komárů ve východní Africe a druhý na africkém kontinentu. Tento průlomový krok představuje zásadní pokrok v boji proti rostoucímu počtu případů malárie v regionu. Komár Anopheles stephensi je vysoce invazivní druh, kterému se daří v městském prostředí. Je považován za jednu z hlavních překážek při eliminaci malárie v subsaharské Africe. Tito komáři jsou aktivní během dne, což jim umožňuje vyhnout se zásahům, jako jsou sítě proti hmyzu. Kontrola jejich populace je navíc obtížná kvůli vyvinuté rezistenci vůči chemickým insekticidům. Tento druh způsobil dramatický nárůst městské malárie v hlavním městě Džibutska – z téměř vymizelého stavu v roce 2012 (27 případů) na více než 73 000 případů v roce 2020. Očekává se, že se dalším šířením tento komár stane hrozbou pro více než 100 milionů lidí žijících ve městech v Africe. Na základě těchto skutečností vznikl program Djibouti Friendly™ Mosquito, což je partnerství veřejného a soukromého sektoru mezi Džibutským národním programem boje proti malárii, neziskovou organizací Mutualis a společností Oxitec Ltd., předním vývojářem biologických řešení pro kontrolu škůdců přenášejících nemoci a ohrožujících bezpečnost potravin. Cílem této iniciativy je snížit výskyt invazivního komára Anopheles stephensi, primárního přenašeče malárie. Řešení Friendly™ společnosti Oxitec jsou neškodná pro místní ekosystémy, jsou druhově specifická a již se osvědčila při kontrole komára Aedes aegypti, přenašeč horečky dengue. V městských oblastech postižených horečkou dengue bylo díky nim dosaženo více než 95% snížení populace tohoto komára. Přípravek Friendly™ Aedes aegypti je nyní k dispozici domácnostem, podnikům a vládám v celé Brazílii. První vypuštění neštípavých samců komára Friendly™ Anopheles stephensi proběhlo v komunitě Ambouli ve městě Džibuti po přezkoumání a schválení regulačními orgány vlády Džibuti. Dovoz těchto komárů do Džibuti byl uskutečněn již v prosinci 2023 a jejich vypouštění bude pokračovat v následujících týdnech spolu se sledováním jejich chování v džibutských komunitách. Tento pilotní projekt navazuje na více než dvouleté podrobné studium rozšíření, početnosti a chování Anopheles stephensi v džibutských městech a čtvrtích, při kterém bylo zapojeno místní obyvatelstvo prostřednictvím seminářů a veřejných setkání. Pilotní vypuštění GM komárů do přírody představuje významný národní milník s potenciálem pomoci nejen v regionu, ale i na celém africkém kontinentu. Poradce prezidenta Džibutska pro zdravotnictví vyjádřil naději, že pilotní projekt komárů Friendly™ společnosti Oxitec poslouží jako vzor pro další země, které čelí podobným výzvám v boji proti šíření malárie.   Zdroje: https://www.isaaa.org/kc/cropbiotechupdate/article/default.asp?ID=20840 https://www.oxitec.com/en/news/oxitec-djiboutirelease