Vedci vyvinuli prevratný liek z baktérie: Vydrží až 28-tisíc smrteľných dávok žiarenia

Predstav si organizmy, ktoré prežijú v prostredí, kde by väčšina života okamžite zanikla. Extrémne vysoké teploty? Žiadny problém. Vákuum vesmíru? Zvládnu to. Smrteľné dávky radiácie? Len mávnu chvostom. Títo majstri prežitia, ktorých vedci nazývajú extrémofily, otvárajú nové horizonty nielen pre našu predstavu o hraniciach života, ale aj pre praktické využitie v medicíne či vesmírnom výskume. Informuje o tom web universetoday. 

Najnovší prelom v tejto oblasti prišiel z laboratórií Northwesterskej univerzity, kde sa vedcom podarilo vytvoriť syntetický antioxidant inšpirovaný najodolnejšou známou baktériou sveta. Tento objav by mohol v budúcnosti chrániť astronautov pred nebezpečným žiarením pri cestách na Mars alebo pomôcť pacientom lepšie zvládať rádioterapiu. Ako sa im to podarilo a čo všetko nám ešte môžu extrémofily prezradiť o možnostiach života nielen na Zemi, ale možno aj inde vo vesmíre?

Extrémofily – majstri života v nemožných podmienkach inšpirujú vedcov k novým objavom

Príroda je plná príkladov extrémneho života (takzvaných extrémofilov), ktoré sú takto pomenované, pretože dokážu odolať extrémnym podmienkam. Medzi ne patria organizmy, ktoré dokážu prežiť v extrémne suchých podmienkach, pri extrémnych teplotách, kyslostiach, tlakoch a dokonca aj vo vákuu vesmíru. Štúdium týchto organizmov vedcom nielen pomáha dozvedieť sa viac o druhoch prostredí, v ktorých život dokáže prežiť (a dokonca prosperovať). Pomáha tiež astrobiológom špekulovať o možnom živote vo vesmíre. Možno ti niečo hovorí názov „pomalky“ (známe aj ako „vodné medvede“), tie malé stvorenia, ktoré by dokázali prežiť v medzihviezdnom priestore?

Potom tu máš Deinococcus radiodurans (D. radiodurans), ktorú mikrobiológovia obdivujú pre jej schopnosti tolerovať najdrsnejšie podmienky. Zahŕňa to dávky žiarenia tisíckrát vyššie než tie, ktoré by zabili človeka, alebo akýkoľvek iný organizmus na Zemi. V novej štúdii tím výskumníkov z Northwesterskej univerzity a Univerzity uniformovaných služieb (USU) charakterizoval syntetický organizmus inšpirovaný Deinococcus radiodurans, ktorý by mohol umožniť ľuďom odolávať zvýšeným úrovniam žiarenia v hlbokom vesmíre, na Mesiaci a na Marse.

Výskum viedol Hao Yang, výskumný asistent profesor na Katedre chémie Northwesterskej univerzity. Pripojili sa k nemu Ajay Sharma, tiež výskumný asistent profesor chémie na Northwesternskej univerzite; Michael J. Daly, profesor patológie na Univerzite uniformovaných služieb (USU); a Brian M. Hoffman, Charles E. a Emma H. Morrison profesor chémie a molekulárnej biovedy na Northwesternskej univerzite. Článok s podrobnosťami o ich zisteniach sa objavil 8. novembra v Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS).

Premena tradície na inováciu: Interiér Císařských lázní na fotkách

GALÉRIA+ 18

Superbaktéria inšpirovala vedcov k vytvoreniu unikátneho antioxidantu

Príbeh sa začal, keď sa dvaja významní vedci pozreli bližšie na najodolnejšiu baktériu sveta. Profesor Hoffman z Northwesternskej univerzity, ktorý sa venuje výskumu chémie a rakoviny, spojil sily s profesorom Dalym, expertom na neuveriteľne odolnú baktériu Deinococcus radiodurans. Táto baktéria ich zaujala svojou takmer „superschopnosťou“ – dokáže prežiť dávku žiarenia päťkrát väčšiu než tú, ktorá by zabila človeka.

Keď sa však pustili do hlbšieho výskumu, objavili niečo ešte úžasnejšie. Ak baktériu vysušili alebo zmrazili, zvládla neuveriteľných 140 000 grayov žiarenia – to je 28 000-krát viac než smrteľná dávka pre človeka! Takáto odolnosť by dokonca stačila na to, aby mikroorganizmy prežili pod povrchom Marsu, kde je úroveň žiarenia extrémne vysoká. Tajomstvo tejto superodolnosti našli v jednoduchých látkach, ktoré sa v baktérii spájajú s mangánom a vytvárajú mimoriadne účinný antioxidant.

Toto objavné zistenie ich priviedlo k ďalšiemu kroku – vytvorili umelý antioxidant MDP, ktorý prekonáva aj schopnosti pôvodnej baktérie. Ich tím vyvinul špeciálnu molekulu (DP1), ktorá sa po spojení s fosfátom a mangánom stáva ešte účinnejším bojovníkom proti žiareniu než samotná baktéria.

Unikátny trojzložkový antioxidant môže chrániť astronautov aj vakcíny pred žiarením

V čom spočíva sila nového antioxidantu? Hoffman vysvetľuje, že je to práve spojenie troch zložiek, ktoré vytvára mimoriadne účinný štít proti účinkom žiarenia. „Už dlho vieme, že ióny mangánu spolu s fosfátom vytvárajú silný antioxidant, ale objav a pochopenie ‚magickej‘ sily, ktorú prináša pridanie tretej zložky, je skutočným prielomom. Táto štúdia nám poskytla kľúč k pochopeniu, prečo je táto kombinácia taká silná a sľubná v ochrane pred žiarením,“ hovorí.

Daly dodáva, že toto nové pochopenie MDP by mohlo viesť k vývoju ešte účinnejších antioxidantov na báze mangánu, ktoré by našli využitie v zdravotníctve, priemysle, obrane a vesmírnom výskume. Medzi potenciálne aplikácie patrí ochrana astronautov pred žiarením počas dlhých misií v hlbokom vesmíre. V ďalšej štúdii Daly so svojimi spolupracovníkmi zistil, že MDP je účinný aj pri príprave ožiarených polyvalentných vakcín. To by mohlo mať význam aj pre vesmírnu medicínu – vakcíny, ktoré by inak žiarenie znehodnotilo, by mohli zostať účinné.

Extrémofily posúvajú naše hranice možného vo vesmíre aj medicíne

Extrémofily ti neustále dokazujú, že hranice života sú oveľa pružnejšie, než si si kedysi myslel. Objav nového superúčinného antioxidantu inšpirovaného baktériou Deinococcus radiodurans je ďalším príkladom toho, ako ti štúdium týchto pozoruhodných organizmov môže priniesť prelomové riešenia pre budúcnosť ľudstva. Či už ide o ochranu astronautov pred kozmickým žiarením, vylepšenie rádioterapie, alebo zabezpečenie účinnosti vakcín vo vesmíre, tieto „extrémne“ formy života ti pomáhajú posúvať hranice možného. A kto vie – možno ti jedného dňa pomôžu lepšie pochopiť, či a ako by mohol život existovať aj na iných svetoch.

Čítajte viac z kategórie: Zaujímavosti