Dotychczas mówiło się przede wszystkim o światowych osiągnięciach polskich informatyków, tymczasem młodzi polscy biotechnolodzy równie dobrze radzą sobie na arenie międzynarodowej. Po raz drugi bowiem studenci nauk ścisłych Uniwersytetu Warszawskiego zdecydowali się wziąć udział w prestiżowym konkursie biologii syntetycznej iGEM (International Genetically Engineered Machine) organizowanym przez Massachusetts Institute of Technology w Bostonie. Z nowym pomysłem i nowymi nadziejami rozbudzonymi przez zdobyty przez zeszłoroczną drużynę brązowy medal.
- Głównym celem naszych badań w roku 2008 było stworzenie bakterii produkującej przeciwciała skierowane przeciwko dowolnemu antygenowi - czy to białku, czy całej patogennej cząsteczce (bakterii, wirusowi). Wyeliminowałoby to konieczność niehumanitarnego korzystania ze zwierząt laboratoryjnych, takich jak króliki lub myszy, a jednocześnie zwiększyło skuteczność tych przeciwciał oraz znacznie obniżyło ich cenę - mówi Paweł Krawczyk, uczestnik iGEM 2008 Warsaw Team i jeden z opiekunów tegorocznej drużyny. - Udało nam się wykonać większość zaplanowanych doświadczeń, dzięki czemu zdobyliśmy jeden z brązowych medali, podobnie jak drużyny z Cambridge, University of Washington czy Universita di Bologna. Najważniejsze jednak było to, że poznaliśmy pasjonatów nauki z całego świata, wymieniliśmy doświadczenia i zawarliśmy nowe znajomości.
Tegoroczny projekt również zahacza o medycynę. Ambicją drużyny iGEM 2009 Warsaw Team jest stworzenie bakterii, która, wnikając do komórek rakowych, zmuszałaby je do kierowania się na drogę apoptozy - programowanej śmierci komórkowej. Ta metoda byłaby wolna od skutków ubocznych, jakimi obarczone są obecnie stosowane terapie. Bakteria niszczyłaby tylko komórki nowotworowe, a nie wszystkie dzielące się komórki, jak to się zazwyczaj dzieje przy
radio-, chemio- czy farmakoterapii. Eliminowałaby również niebezpieczeństwo integracji obcego DNA z ludzkim DNA genomowym, które istnieje przy terapiach z użyciem wektorów wirusowych.
Bakteria jest dobra na wszystko Walka z rakiem to niejedyne zastosowanie projektowanej przez warszawskich studentów bakterii.
- Leczenie nowotworów wydało nam się nadrzędnym, ale nie było naszym jedynym celem. Dużym problemem są także mutacje w mitochondrialnym DNA skutkujące nieprawidłową budową białek łańcucha oddechowego, struktury znajdującej się w mitochondriach i odpowiedzialnej za produkcję energii na poziomie komórki. Dotykają przede wszystkim tkanek o wysokim zapotrzebowaniu na energię, prowadząc do poważnych miopatii, neuropatii czy encefalopatii. Dziedziczą je po matce wszystkie dzieci i nie ma żadnej reguły, jeśli chodzi o nasilenie objawów w kolejnych pokoleniach - mówią członkowie drużyny.
Odpowiednio zmodyfikowana bakteria, koniugując z mitochondrium, może "naprawić" niefunkcjonalny łańcuch oddechowy poprzez wprowadzenie prawidłowej kopii zmutowanego genu, co miałoby prowadzić do znacznej nawet poprawy stanu zdrowia pacjenta.
Ten i wiele innych projektów zgłaszanych na kolejne edycje konkursu iGEM powstało dzięki wcale nie nowej, ale wciąż mało znanej dziedzinie biologii zwanej biologią syntetyczną.
International Genetically Engineered Machine Mało kto zdaje sobie sprawę z tego, że termin "biologia syntetyczna" został ukuty w 1974 roku przez polskiego genetyka i biochemika Wacława Szybalskiego. Będąca połączeniem biologii, matematyki i informatyki dziedzina przez jakiś czas pozostawała niemalże w zapomnieniu. Dopiero w ostatnich latach zaczęła rozwijać się coraz prężniej, głównie wśród środowisk akademickich.
W 2003 roku bostońska
politechnika po raz pierwszy poprowadziła grupę studentów przez miesięczne szkolenie, podczas którego narodził się pomysł ustanowienia konkursu propagującego biologię syntetyczną. Zaledwie dwa lata później zyskał on status międzynarodowego, a liczba drużyn biorących w nim udział wzrosła od pięciu w roku 2004 do 112 w roku 2009.
Głównym założeniem konkursu jest zaprojektowanie prostych systemów biologicznych utworzonych z wykorzystaniem elementów genetycznych, tzw. BioBricków, które podlegają z góry ustalonym standardom. Drużyny tworzące nowe BioBricki są zobowiązane je opisać, a następnie przesłać organizatorom konkursu. Gromadzone w ten sposób elementy są udostępniane na życzenie laboratoriom z całego świata, ułatwiając i ujednolicając pracę grup naukowych. Takie postępowanie pozwala zachować porządek w coraz bardziej ekspansywnym świecie biotechnologii. Dzięki nim naukowcy nie muszą za każdym razem wykonywać tych samych doświadczeń. Wystarczy, że zwrócą się z prośbą o konkretne BioBricki do MIT lub laboratorium, w którym zostały one stworzone.
Jednak "praca na mokro", jak określają wykonywanie doświadczeń biotechnolodzy, to niejedyne zadanie uczestników konkursu iGEM. Każda drużyna musi przygotować rozbudowaną stronę internetową o projekcie, na której powinny znaleźć się grafiki, prezentacje multimedialne czy komputerowe wizualizacje kluczowych dla eksperymentów białek. Za te wszystkie rzeczy zespoły dostają dodatkowe punkty, podobnie jak za współpracę z innymi drużynami i tworzenie samych BioBricków.
Bakterie pachną bananami Pomysłów na projekty jest mnóstwo. Największą popularnością cieszą się doświadczenia związane z medycyną i farmakologią. Próbowano uzyskać między innymi preparat zastępczy krwi, bakterie Escherichia coli pełniące funkcję dializatora, lub szczepionki przeciw wirusowi HIV czy powodującej wrzody i raka żołądka Helicobacter pylori . Były też projekty ekologiczne, jak biosensor zanieczyszczeń arszenikiem, czy takie jak niemalże żywcem wyjęta z filmów science fiction próba stworzenia inteligentnych układów bakteryjnych. Jedna z grup wykazała się jeszcze dalej idącą fantazją, tworząc bakterie pachnące bananami.
Przez trudy do Bostonu Podobnie jak rok temu 14-osobowa drużyna pracuje pod opieką profesora Jacka Bieleckiego z Zakładu Mikrobiologii Uniwersytetu Warszawskiego. W tym roku otrzymała dodatkowo wsparcie od profesora Piotra Stępnia z Instytutu Genetyki i Biotechnologii UW. Ta pomoc jest niezbędna, gdyż przed zespołem piętrzą się różnego rodzaju przeszkody. Część technik stosowanych w czasie realizacji projektu była nowością dla studentów, którzy poświęcili wakacje, by nadążyć z wykonywaniem zaplanowanych doświadczeń. Niestety, limitującym czynnikiem okazały się również fundusze.
- Czasu mamy wystarczająco dużo, by wykonać najważniejsze założenia naszego projektu. Zapewne będziemy musieli zrezygnować z części komórkowej sprawdzającej, czy nasza bakteria faktycznie oddziałuje na komórki tak, jak ją zaprojektowaliśmy, ale część genetyczną powinniśmy skończyć bez przeszkód - potwierdzają zgodnie członkowie drużyny. - Większym kłopotem jest znalezienie sponsorów, którzy wsparliby nas finansowo. Mało kto zdaje sobie sprawę z tego, że sprzęt i odczynniki laboratoryjne są bardzo drogie, a my i tak już korzystamy z uprzejmości zakładów Genetyki i Wirusologii UW, w których pracujemy nad projektem. Jednak dzięki wsparciu uniwersytetu i firm biotechnologicznych nie musimy się martwić o pieniądze na wykonanie doświadczeń. Obecnie szukamy kogoś, kto pokryłby koszty przelotu do Stanów i uczestnictwa w konferencji, na której zaprezentujemy nasze wyniki.
iGEM 2009 Jamboree, na którym spotkają się drużyny z całego świata i przedstawią rezultaty swoich prac, odbędzie się na przełomie października i listopada w MIT w Bostonie.
