Ječmen v hledáčku českých šlechtitelů

26.3.2018 |

Ječmen je tradiční plodinou našich polí, a proto není divu, že k němu upírají bližší pohled i čeští šlechtitelé. Vědci z olomouckého Centra regionu Haná pro biotechnologický a zemědělský výzkum (dále CRH) se tentokrát zaměřili na využití geneticky modifikovaného (GM) ječmene v medicíně, resp. k produkci antimikrobiální látky účinkující na mikrobiální kmeny rezistentní k antibiotikům.

Katelicidin je přírodním antibiotikem produkovaným většinou savců a hraje důležitou roli v lidském imunitním systému. Vědci z CRH vyvinuli technologii, pomocí níž lze tento peptid syntetizovat ve velkém a rozšířit tak jeho využití v medicíně.

Katelicidin jakožto antimikrobiální peptid lidské kůže stimuluje její obrannou funkci a může zabránit průniku infekčních mikroorganismů. Princip jeho aktivity spočívá v narušení buněčné membrány bakterií, která je chrání vůči vlivům vnějšího prostředí, a tím zapříčiní jejich smrt. Zabraňuje tak rozšíření bakterií, a proto je využíván zejména k léčbě kožních onemocnění a chronických ran. Překážkou v jeho širších aplikacích je však výrobní cena, která se pohybuje v řádech stovek až tisíců dolarů za miligram dle požadované čistoty. Nový objev olomouckých vědců umožňuje výrobu katelicidinu za zlomek původní ceny.

Vědci se zaměřili na genetické modifikace ječmene. Ječmen byl pro účely studie zvolen proto, že vykazuje nízké riziko nekontrolovaného genetického toku (přesunu alel genů z jedné populace do druhé) a je považován za bezpečný z hlediska samovolného šíření v životním prostředí. Jelikož tvořené peptidy nejsou příliš stabilní a mohou být pro rostliny toxické, museli vědci optimalizovat mnoho parametrů. Následně navrhli varianty genu pro lidský katelicidin, které byly vneseny do tabákových listů, a vybrané geny pak vnášeli do ječmene. Vypěstovaný GM ječmen byl poté podroben analýzám, které potvrdily produkci katelicidinu v obilce. Zároveň vědci zaznamenali, že katelicidin nemá žádný negativní vliv na ječmen. Takto produkovaný peptid byl izolován a byly ověřeny jeho antimikrobiální účinky.

Produkce katelicidinu v GM ječmeni je bezesporu velkým úspěchem. Dalším cílem vědců bude produkce většího množství tohoto peptidu a zároveň snižování nákladů na výrobu a izolaci. Tato slibná antimikrobiální látka tak může být do budoucna hojně využívána v boji proti infekcím způsobeným mikrobiálními kmeny, které jsou rezistentní vůči klasicky používaným antibiotikům.

V CRH se zabývají i dalšími genetickými úpravami ječmene, které vedou např. k lepší stravitelnosti zrna, větší odolnosti k biotickým i abiotickým faktorům aj. Ve výzkumu používají i nejmodernější šlechtitelské metody jakými je např. i CRISPR-Cas9. Více informací přináší týdeník Zemědělec v čísle 12/2018 v článku "Stravitelnější zrno i další změny".

Zdroje:

Molecular Farming in Barley: Development of a Novel Production Platform to Produce Human Antimicrobial Peptide LL‐37 - http://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/biot.201700628/epdf

Stravitelnější zrno i další změny, týdeník Zemědělec č. 12/2018, str. 43