Zasoby genetyczne naturalnych ekosystemów na Ziemi mają olbrzymi potencjał jako źródło cennych produktów. Możliwości wykorzystania nieznanych do tej pory enzymów pochodzących z nowych wirusów bakteryjnych z ekstremalnych środowisk są praktycznie nieograniczone. Pozwalają sprawdzić, jak mogą się rozwijać organizmy w skrajnie nieprzyjaznym środowisku. Mogą też pomóc w odpowiedzi na pytania, jak dostosować się do ekstremalnych warunków, będą niezastąpione w rozszerzonej diagnostyce czy laboratoriach kryminalistycznych.
– W programie Virus-X mamy odkryć nowe białka o ciekawych nowych własnościach, pochodzących z termofilnych wirusów, których świat jest nie do końca jeszcze poznany. Bardzo wiele tych białek ma bardzo ciekawe własności, nowe, unikalne, do tej pory nieznane. Pracujemy nad końcowym etapem, w którym uzyskujemy te białka w dużych ilościach i testujemy je w konkretnych aplikacjach, w konkretnych rozwiązaniach biologii molekularnej. Ale również w diagnostyce, w sekwencjonowaniu genomu ludzkiego – tłumaczy w rozmowie z agencją Newseria Innowacje dr inż. Sławomir Dąbrowski, kierownik ds. badań i rozwoju w A&A Biotechnology.
Projekt Virus-X to wielonarodowy projekt badawczy finansowany przez Unię Europejską w ramach programu Horyzont 2020. Jego celem jest wykorzystanie zasobów genetycznych wirusów w ekosystemach mikrobiologicznych, w tym w ekstremalnych środowiskach, takich jak np. gorące źródła. Biologiczna różnorodność sekwencji nigdzie nie jest tak widoczna, jak w sekwencji wirusowych genomów. Projekt Virus-X eksploruje zewnętrzne obszary tej różnorodności i bada zakodowaną funkcjonalną różnorodność wirusowych produktów genowych.
– Wirusy termofilne są izolowane ze specjalnych ekstremalnych środowisk, jak wulkany podwodne, gejzery na Islandii, bardzo gorące źródła, gdzie temperatura sięga niekiedy około 98 stopni. Również jeśli chodzi o wirusy pochodzące z głębin morskich, te środowiska oczywiście wiążą się z tym, że mamy tutaj bardzo duże ciśnienia. Jest to specyficzny krajobraz dla tego typu drobnoustrojów. Przez to, że jest to unikalne środowisko, to organizmy, które tam żyją, również są w pewnym sensie unikalne i do tej pory nieznane – mówi ekspert.
Gorące źródła są przykładem jednych z najbardziej ekstremalnych środowisk, w których życie może nadal istnieć w temperaturach aż do temperatury wrzenia wody. Aby móc wytrzymać takie warunki, składniki bakterii i wirusów (np. białka) ewoluowały tak, aby były wewnętrznie odporne na ciepło, co może uczynić je szczególnie użytecznymi w pewnych zastosowaniach. Ponieważ parametry takie jak temperatura, pH, obecność gazu i minerałów są bardzo różne, sprawiają, że w każdym z ekstremalnych środowisk można znaleźć unikalną konfigurację szczepów drobnoustrojów. Ewolucja, która napędza adaptację do określonych warunków, odzwierciedla się właśnie we właściwościach produktów genowych.
– Gdybyśmy zaczęli życie na Marsie na nowo i te losy rozwojowe by się potoczyły innymi ścieżkami, to można sobie wyobrazić również to środowisko. Często te ścieżki rozwojowe czy ewolucyjne związane z tymi wirusami rozwinęły się całkiem inaczej niż w takim umiarkowanym klimacie, w jakim żyją ludzie, zwierzęta czy bakterie, które są dobrze nam znane w codziennym życiu – wskazuje dr inż. Sławomir Dąbrowski.
Do analizy sekwencji i analizy struktury i funkcji rodzin białek stosuje się nowe narzędzia bioinformatyczne. Odnalezione zasoby genetyczne można łatwiej przebadać dzięki polimerazie i powielaniu fragmentów DNA. To zaś oznacza więcej materiału badawczego, a tym samym coraz większe możliwości badań.
– Im bardziej poznajemy to białko, charakteryzujemy je i wiemy, w jaki sposób się zachowuje, poznajemy coraz większe możliwości aplikacji tego białka. Tam, gdzie mamy do czynienia z jakąkolwiek cząsteczką kwasu nukleinowego, czyli DNA, RNA, czyli podstawową jednostką informacyjną, możemy tę informację powielić w dowolny sposób, i co bardzo ważne, możemy ją powielić bardzo wiernie. Czyli to, co było w małej ilości, w jednej kopii, uzyskujemy w miliardach kopii, które są identyczne. To duża zaleta tego enzymu – przekonuje naukowiec.
W program Virus-X zaangażowani są badacze z całego świata. Każda grupa ma inny cel, bada inne właściwości i zastosowania wirusów.
– Projekt kończymy za rok i myślę, że wkrótce pojawią się pierwsze prototypy naszych rozwiązań. Na razie są one oczywiście testowane w specjalistycznych laboratoriach. Są to np. laboratoria kryminalistyczne, laboratoria diagnostyczne, tam, gdzie aktualnie istnieje największa potrzeba powielania materiału DNA do badań, które pozwolą nam na zintensyfikowanie i przyspieszenie procedur diagnostycznych – zapowiada dr inż. Sławomir Dąbrowski.
