Badanie wirusów żyjących w ekstremalnych środowiskach przyspieszy diagnostykę chorób. Większe możliwości zyskają też laboratoria kryminalistyczne

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.