Příspěvek z minulého týdne v DNA Science vyvolal rozruch, protože jsem naznačil, že někteří lidé si mohou myslet, že život začíná jindy než početím. Příspěvek z tohoto týdne v tomto tématu pokračuje a popisuje, jak výzkumník stvořil život. Ale ne jen tak ledajaký výzkumník – J. Craig Venter, nyní šéf společnosti Synthetic Genomics Inc (SGI).
Skvělé čtení
Obvykle nečtu knihy o DNA, protože o ní píšu knihy. Ale když mi byl nabídnut výtisk nové knihy doktora Ventera Život rychlostí světla (Viking; vychází 17. října), neodolal jsem. Není to jen další příběh o sekvenování genomu, Dr. Venter se ve svém nejnovějším počinu zabývá syntetickou biologií – chemickým vytvořením jednoduchého genomu a jeho následným přenosem do receptivní buňky bez vlastního genomu. Vytváření života plus odebírání vzorků z různých prostředí a trollení po genomech – metagenomika – to je to, čím se zabývá už od dob projektu lidského genomu.
Knihou jsem se prokousával a při každé historické anekdotě nebo vyprávěném experimentu, který vedl ke schopnosti rekapitulovat genetické ústředí živé buňky, jsem se mihl zpět na škole. Venterovo nadšení je hmatatelné, i když trochu připomíná kapitána Kirka: „Nyní jsme byli připraveni pokusit se jít tam, kam se ještě nikdo nevydal, vytvořit celý bakteriální syntetický genom a pokusit se vyrobit první syntetickou buňku.“
Malý genom Mycoplasma genitalium, nejmenší z volně žijících organismů s pouhými 582 970 bázemi, inspiroval první syntetický genom. Příběh o vytvoření první syntetické buňky poháněné genomem není gee-whiz, nejsme-geniální vyprávění, protože Venter prokládá slepé uličky a neúspěchy těžce vydobytými úspěchy.
Příklad: použití Deinococcus radiodurans jako modelu pro sešití genomu, protože tato bakterie dělá právě to poté, co radiace roztříští její genom na padrť. Používá vynikající opravný systém a příhodně má další kopie svého genomu. Venter a jeho tým z Institutu pro genomický výzkum (TIGR) v roce 1999 sekvenovali genom tohoto organismu „Geniální!“ Pomyslel jsem si. Ale pak Venter napsal: „Po obrovském úsilí jsme byli nuceni to vzdát. Dostali jsme se do slepé uličky a potřebovali jsme novou strategii.“ Tým nakonec k testování syntetického genomu využil kvasinku Saccharomyces cerevisiae.
Nejdříve přišel syntetický chromozom, nazvaný Mycoplasma genitalium JCVI-1.0. Poté se objevil syntetický chromozom. Při závěrečných pokusech byl syntetický genom vyslán do různých mykoplazmat, čímž se jeden druh změnil v jiný. Těsně před koncem došlo k další chybě: deleci jedné báze, která rozvrátila tříbázový čtecí rámec a vytvořila blábolivé genomy. Oprava této závady však fungovala. Výzkumníci dokonce do znovuvytvořeného genomu zašili svá jména pomocí lexikonu trojic DNA odpovídajících písmenům abecedy, které se používají jako „vodoznaky“ k odlišení syntetického života od starého druhu.
Oznámení o zrození první buňky řízené syntetickým genomem vyšlo 20. května 2010 v online vydání časopisu Science: Stvoření bakteriální buňky řízené chemicky syntetizovaným genomem. Její název zní: Mycoplasma mycoides JCVI-syn1.0.
První třetina knihy zachycuje objevy a vynálezy vedoucí k vytvoření syntetického života, zatímco prostřední třetina popisuje, pro běžného čtenáře někdy až příliš podrobně, samotné vytvoření. Závěrečná třetina je sondou do reakcí a následků.
Venter ochotně uznává skeptiky – patřil jsem mezi ně -, kteří tvrdí, že vytvořit život znamená nechat genom, aby si utvořil buňku kolem sebe, a ne aby se zmocnil té stávající jako krab poustevník, který se usídlil v opuštěné ulitě. Ale i pronajmutí buňky namísto vytvoření vlastní je děsivé, protože obchází omezení přírodního výběru. „Syntetická biologie osvobozuje design života z pout evoluce,“ píše Venter. Jeho jazyk směřuje k antropomorfismu, což se obvykle stává, když se snaží zachytit zázrak evoluce. Ale buňky „nespolupracovaly“ na vytvoření mnohobuněčných organismů. Evoluce je příliv a odliv přežívajících fenotypů na základě selekčního tlaku, možná upravených mutací a pozměněných genetickým driftem. Není to záměrná snaha.
Stejně jako dobrá věda, i Život rychlostí světla vyvolává více otázek než odpovědí. Víme dost na to, abychom pomocí technologie syntetického života vytvořili buňky, které mohou zlepšit svět? Může se představa jednoho vynálezce o zlepšení stát zbraní jiného? Jaké jsou nepředvídatelné důsledky vytváření kombinací genů, které se v přírodě nevyskytují? Dokáže komunita syntetického života sama sebe ohlídat a odvrátit to, co můj školitel Thom Kaufman nazval „trojhlavými fialovými monstry“ kolem roku 1978, tedy v době, kdy průkopníci technologie rekombinantní DNA zaváděli ochranné postupy, které přetrvávají dodnes.
Venter se dotýká hrozby „dvojího použití“, ale zaměřuje se spíše na šťastnější aplikace: vakcíny, které by mohly odvrátit pandemii chřipky, alternativy k antibiotikům a nové zdroje energie z neprobádaných částí planety a možná i mimo ni. Pokud by někdo dokázal využít marťanský zdroj energie, byl by to on.
Setkání s Craigem Venterem
S doktorem Venterem jsem se setkal několikrát. Ten člověk má v některých kruzích pověst Darth Vadera, ale mé letmé kontakty s ním byly docela pozitivní.
Na začátku mé kariéry, když jsem psal hlavně pro The Scientist a Genetic Engineering News, byl CV vždy k dispozici pro poskytnutí citace, snadno dosažitelný na telefonu v těch předinternetových a předgenomových dobách.
V roce 1999 se mnou dělal rozhovor, kvůli krátkému psaní – chtěl vytvořit atlas normálních, neonemocnělých znaků, jenže genom ještě nebyl sekvenován. Při setkání s ním, když jsem procházel chodbou v Celera Genomics, jsem si připadal trochu jako Dorotka, která se blíží k velkému a mocnému čaroději ze země Oz, ale on takový vůbec nebyl. Během několika minut jsme si navzájem dokončovali věty.
O rok později, v polovině zimy 2000, jsem stál před hádankou. Čtvrté vydání mé učebnice lidské genetiky mělo vyjít v červenci, po dubnu jsem už nemohl provádět žádné další úpravy a věděl jsem, že dva týmy sekvenující lidský genom se řítí k cíli. Kdo bude první? Kdy? A hlavně, bude to hotové do podzimu, kdy se má kniha dostane do rukou studentů?
Vládní lidé mi nebrali telefon. Životopis mi poslal e-mail, že mi to nemůže říct. Věděl jsem, že se něco děje. A tak, jsa v režimu učebnice, jsem mu poslal testovací otázku:
Pokud bych v knize o genetice vydané v červenci 2000 napsal, že lidský genom byl sekvenován, bylo by to (a) Pravda nebo (b) Nepravda. Odpověděl.
O několik let později měl Dr. Venter závěrečnou přednášku na výročním zasedání Americké společnosti pro lidskou genetiku. Přítomno nebylo příliš mnoho posluchačů. CV popsal své rizikové varianty pro Alzheimerovu chorobu a kardiovaskulární onemocnění a také oznámil, že se dozvěděl, že má modré oči, preferenci večerních aktivit a vyhledávání novinek a sklon ke zneužívání návykových látek. „Můžu si dát dvě dvojitá latté a zapít je Red Bullem a nijak mě to neovlivní,“ dozvěděl se také ze sekvence svého genomu. Při srovnání svého genomu s genomem objevitele DNA Jima Watsona Venter zavtipkoval: „Podle našeho vzhledu byste to asi netušili, ale oba jsme plešatí bílí vědci.“
Přes to všechno, přes ságu s expresními sekvenčními značkami z doby, kdy pracoval v NIH, až po sekvenování lidského genomu, mě na dlouhé výzkumné kariéře Craiga Ventera nejvíce nadchlo sekvenování genomu mykoplazmy, organismu tak okleštěného, že by právě mohl odhalit minimální soubor genů potřebných pro život. Moje učebnice vždy obsahovala tuto myšlenku. A protože byla Mycoplasma tak malá, poskytovala cíl, kdyby se někdo chtěl pokusit vytvořit živou buňku. A právě to Dr. Venter a jeho mnozí kolegové udělali. A opět se to protnulo s mou kariérou.
Dne 20. května 2010 jsem se účastnil prezidentského sympozia výročního zasedání Americké společnosti pro genovou a buněčnou terapii ve Washingtonu DC. V sále zaplněném dvěma tisíci genetiky, z nichž mnozí plakali, vstoupil na pódium devítiletý chlapec – Corey Haas začal díky genové terapii vidět. Jeho příběh je předmětem mé knihy The Forever Fix:
Přemýšlel jsem, proč byla tisková konference o genové terapii tak slabě navštívená a na historické prezentaci nebyla žádná zjevná média. Protože na druhém konci města Craig Venter oznamoval, že stvořil život, což inspirovalo můj blogový příspěvek Creating Life and Curing Blindness (Stvoření života a vyléčení slepoty).
Moje nejpřekvapivější vzpomínka na Venterovu přednášku byla na 4. mezinárodním setkání o jednonukleotidových polymorfismech a komplexní analýze genomu, které se konalo ve Stockholmu ve dnech 10.-15. října 2001. Účast byla nižší kvůli nedávným útokům z 11. září. Vědec mě poslal, ještě v dobách, kdy to publikace dělaly. CV nejenže přišel, ale šokoval řídký dav, když poté, co mluvil půl hodiny a předpověděl, že sekvenování lidského genomu bude jednou trvat dvě hodiny, náhle zmlkl.
Craig Venter na nepříjemně dlouhou dobu sklonil hlavu, zatímco za ním blikaly fotografie Ground Zero. Řekl, když konečně vzhlédl, ale stále se nevracel k obrazovce, v slzách: „Na tyhle diapozitivy je pro mě těžké se dívat a mělo by to být těžké i pro vás. Byl jsem tam minulý týden. Soudní lékaři požádali Celeru, aby pomohla se sekvenováním, aby využila naše vysoce výkonné metody a pomohla rodinám identifikovat ostatky. Tak jsem pořídil tyto fotografie.“ Další dlouhé ticho. „Nikdy, nikdy jsem si nemyslel, že budeme muset dělat forenzní DNA na takové úrovni a z takového důvodu.“
Jsem rád, že dnes má nový důvod – zkoumat, co dokáže život.