Vakcíny v rostlinách

Vakcíny jsou nástroj, kterým připravujeme imunologickou obranu těla na možný budoucí útok pathogenního organismu. Imunitní obrana je založena na rozpoznávání určitých charakteristických molekulárních struktur vlastních parazitu. Jestliže imunitnímu systému předložíme tyto struktury - antigeny - v neškodné formě předem, „naučí" se je rozeznávat a v případě infekce „jde rychle najisto". Je to podobné jako postup s policejním psem, který má najít určitou osobu: dáváme mu očichat předmět (třeba botu) této osoby.

Ve zdraví lidské populace sehrály vakcíny velkou roli. Je všeobecně známá historie první vakcíny proti neštovicím, která vlastně dala této preventivní lékařské metodě jméno. Proti lidským neštovicím použil roku 1796 Edward Jenner očkování kravskými neštovicemi a protože kráva je latinsky vacca, vznikl název vakcinace - tedy přizpůsobit se krávě.

Druhou slavnou vakcínou byl preparát, který použil Pasteur proti vzteklině. Nutno přiznat, že v obou případech bylo preventivní očkování úspěšné, ale také rizikové. Od té doby se právě poměr účinek/riziko stal hlavním kriteriem zavedení vakcín. Další okolností, která určuje epidemiologický a také sociální význam je dostupnost vakcíny a to v chudých zemích znamená i její cenu.

Oba faktory souvisí se způsobem přípravy vakcín. Jenner použil příbuzný virus, protože pozoroval, že dojičky se mnohdy nakazily kravskými neštovicemi. Nákaza měla mírný průběh a zkušenost ukazovala, že při epidemii lidských („černých") neštovic se vždy nákaze vyhnou. Jenner měl úspěch díky tomu, že kravské i černé neštovice měly stejné identifikační znaky, tedy molekulární skupiny sloužící jako antigen pro imunitní systém.

Ne vždy se najde neškodný příbuzný k lidskému pathogenu. Proto se - podobně jako Pasteur - používá k získání specifického antigenu samotný původce choroby, ale v oslabené formě, aby nemoc nemohl vyvolat. Způsoby oslabování mohou být biologické (pasážováním), nebo chemické (formaldehyd, fenol a jiné látky). Právě spolehlivost tohoto kroku je kritická pro bezpečnost vakcíny.

Proto by bylo ideální „vyrobit" identifikační skupinu původce choroby metodou na něm zcela nezávislou. Když zakladatelé firmy Genentech dokázali vyrobit inzulín zcela nezávisle na buňkách slinivky, proč bychom nemohli podobně vyrobit i peptid, který poslouží jako antigen typický pro původce choroby. Inzulín vyrobily na základě přeneseného genu buňky bakterie Escherichia coli. Samozřejmě i antigeny pro vakcinaci by bylo možno takto z bakterií připravit, ale trochu to připomíná vyhánět čerta ďáblem. Ani produkce příslušných peptidů v kulturách živočišných buněk není bez námitek - co když nesou kryptické viry. Proto v lékařských kruzích se vítá možnost využít raději rostlin.

Taková možnost je k disposici. Když lze pomocí vnesených genů přimět rostliny, aby tvořily peptid, který proděraví střevo housenkám škůdců, nebo je přimět vložením genu obohatit se enzymem půdní bakterie a tím získat necitlivost na herbicid, proč by nemohly vytvářet peptid, který bude jako antigen „cvičit" imunitní systém proti původcům chorob.

Skutečně se podařilo v rostlinách navodit tvorbu antigenů použitelných jako vakcína. Nemusíme chodit do ciziny; Na takovém projektu pracují v Ústavu experimentální botaniky a také v Biologickém centru Akademie věd ČR. Zaměřili se na papilomavirus, který infikuje děložní čípek a infekce určitými kmeny vede k rakovinnému bujení. Připravili nukleovou kyselinu kódující pro jednu z bílkovin viru, která je jeho typickým antigenem, ale nevyvolává chorobu nebo rakovinné bujení. Nukleovou kyselinu přenesli do Escherichia coli a rostlin tabáku. V obou případech se příslušná bílkovina tvořila. Tím se vytvořil základ pro případnou vakcínu.

Podobných rostlin produkujících vakcíny vytvořili molekulární biologové více. Jenže v praktickém využití je problémem bezpečnost. Zatímco různá složitá a byrokratická opatření při pěstování rostlin ničících díky vnesenému genu hmyzí škůdce, nebo vzdorující herbicidu, jsou v podstatě šikanou zavedenou populistickými politiky, v případě transgenních rostlin vytvářejících vakcíny je taková péče o bezpečnost namístě. Proto EFSA - Evropský úřad bezpečnosti potravin - vydal letos v dubnu stanovisko k pravidlům zacházení s takovýmito rostlinami.

Co je pro pěstování transgenních rostlin vytvářejících vakcíny problémem, může se jindy uvažovat jako výhoda. Uvedli jsme, že v chudých rozvojových zemích je optimální využití vakcín brzděno jejich dostupností, včetně ceny. Jako řešení se navrhuje použití, tzv. jedlých vakcín. Idea je taková: jak proočkovat populaci chudých nomádů třeba v Africe? Jak jim dopravit a aplikovat vakcínu, kdo ji zaplatí? Což vnést gen pro peptid sloužící jako vakcína do nějaké plodiny, kterou se běžně živí? Třeba banánu, nebo pro Asii do rýže. Myšlénka jistě dobrá byla patentována již v roce 2001, ale stále není vyřešeno jak kontrolovat optimální dávkování.

Na symposiu o biotechnologii rostlin v Szegedu referoval o jedlé vakcíně tým vědců z Maďarska a Jižní Koreje. Připravili rýži s vakcínou proti průjmovému onemocnění. Taková rýže se již v roce 2006 zkoušela proti dětskému průjmovému onemocnění. Zvedla se však bouře odporu argumentující teoretickou možností, že tato rýže by se nějakou cestou dostala do běžné konzumní rýže.

Existuje však možné řešení. Peptid sloužící jako vakcína se nemusí tvořit v rostlině díky genu vřazeného do jejího genomu, ale ve viru, který ji infikuje. Takový postup má větší výtěžek a je rychlejší což umožňuje produkci v uzavřeném prostoru - konkrétně ve skleníku -, a tím se podstatně omezuje riziko kontaminace běžné plodiny.

Problematika produkce vakcín v rostlinách je velmi slibná, ale je nutné vyřešit některé praktické a bezpečnostní problémy. Je potěšitelné, že v tomto směru pracují i české výzkumné týmy.

Autor: Prof. Jaroslav Drobník