Przepis na lepszą kurę

Piotr Schutta 19 czerwca 2015

Bierzemy jajko i przewiercamy skorupkę wiertłem dentystycznym, aby dostać się do zarodka. Z tarczki zarodkowej pobieramy komórki macierzyste, które posłużą do stworzenia kury chimery, a właściwie całego stada. Będą to kury znoszące jaja z białkiem terapeutycznym, interferonem, stosowanym m.in. w terapii nowotworów i stwardnienia rozsianego.

Dr Katarzyna Stadnicka w trakcie przeprowadzania eksperymentu w sterylnej kabinie.

Fot.: Filip Kowalkowski

Oczywiście, robimy to wszystko używając specjalistycznego sprzętu, mikromanipulatora, który trochę przypomina mikroskop optyczny, a trochę robota z niezwykle czułymi chwytakami, poruszającymi się na bazie pomp olejowych. Są wrażliwe na najdrobniejszy ruch.

Dotrzeć do jądra


Nie może być inaczej, bo tu manipuluje się pojedynczymi komórkami. Pobiera, izoluje, wysiewa i łączy z materiałem genetycznym, specjalnie przygotowanym przez naukowców z Instytutu Biotechnologii i Antybiotyków w Warszawie. Wszystko po to, by powstało stado kur, które będą znosić niezwykłe jaja, zawierające zamiast tradycyjnego białka, białko terapeutyczne, a w tym konkretnym przypadku interferon alfa 2a. Wytwarza się z niego lek przeciwwirusowy, wykorzystywany m.in. w terapii nowotworów, stwardnienia rozsianego i wirusowego zapalenia wątroby.


Tradycyjna metoda produkcji leku jest bardzo droga i trudna. Kura, z pomocą naukowców, może to zmienić. Zniesie jajko z interferonem za kilkadziesiąt centów, w dodatku będzie to robić często i regularnie. Podczas gdy koszty tradycyjnej produkcji leku, otrzymywanego z krwi lub syntetycznie w hodowli bakteryjnej albo komórek ssaków, to wydatek od kilkudziesięciu do kilku tysięcy dolarów.

- Co ważne, interferon wytworzony w organizmie kury jest dużo bardziej zbliżony do ludzkiego, niż ten wyhodowany w sztucznym bioreaktorze - mówi profesor Marek Bednarczyk, kierownik Katedry Biochemii i Biotechnologii Zwierząt na Uniwersytecie Technologiczno-Przyrodniczym w Bydgoszczy, pracujący obecnie ze swym zespołem nad sześcioma zaawansowanymi projektami, które łączy jeden wspólny cel - transgeniczne stado kur.

Zespół badawczy profesora Bednarczyka uzyskał już pierwsze stado kur zmodyfikowanych genetycznie, ale wyniki nie były tak pomyślne, jak zakładano, więc pracę trzeba zacząć od nowa, choć niezupełnie od zera.

Cenny kogut


W nowym programie, będącym kolejnym etapem badań, finansowanym przez Narodowe Centrum Badań i Rozwoju weźmie udział wrocławska spółka Pure Biologics, działająca w branży technologii innowacyjnych. Niewykluczone, że do zespołu profesora dołączy najlepszy na świecie specjalista w dziedzinie tworzenia chimer, japończyk Takashi Kuwana.

- Przez dwa lata dochowaliśmy się około stu chimer na naszej fermie doświadczalnej. Cenny był zwłaszcza jeden z kogutów, który dał 50 sztuk transgenicznego potomstwa. Na poziomie genetycznym wszystko było w porządku. Stwierdziliśmy, że nasze chimery, zarówno osobniki męskie, jak i żeńskie, przenoszące w swoich gametach i gonadach gen interferonu, faktycznie przekazują go potomstwu. Problemem był jedynie niski poziom produkcji naszego białka terapeutycznego. Ale już wiemy, co trzeba poprawić i w październiku rozpoczynamy nowy, trzyletni etap naszych badań - dodaje profesor Bednarczyk.

Konstrukt genetyczny, dzięki któremu zwykła kura stanie się lekonośnym cudem, to zbiór różnych składowych, wśród których bardzo istotnym elementem jest tzw. promotor. To on decyduje o tym, kiedy i gdzie w organizmie kury produkowany będzie interferon alfa 2a.

- Bo nie jesteśmy zainteresowani, żeby interferon produkowany był w całym organizmie kury i ciągle. Do jego ekspresji ma dochodzić tylko w jajowodzie i w okresie osiągnięcia dojrzałości, ponieważ chcemy, żeby białko było deponowane do jaja - tłumaczy profesor.

- Kurczak chimera nie jest jakimś potworkiem tylko normalnym z wyglądu pisklęciem, wyposażonym jednak w pewną nadzwyczajna cechę, którą jako dojrzały osobnik przekaże swemu potomstwu. Ta cecha to zdolność do wytwarzania białka terapeutycznego - dodają naukowcy z Instytutu Biotechnologii i Hodowli Zwierząt.

Kiedy dziesięć lat temu profesor Bednarczyk obejmował katedrę biotechnologii na UTP, jak sam wspomina, miał do dyspozycji tylko biurko i komputer. Dziś kieruje kilkudziesięcioosobowym zespołem naukowców, dysponuje najnowocześniejszym sprzętem, pozyskując rocznie ok. 1 mln zł w grantach naukowych.

W laboratorium instytutu są m.in. inkubatory i wirówki do hodowli i odsiewania komórek; analizator pozwalający na identyfikację zmodyfikowanych komórek; nukleofektor, dający możliwość wprowadzenia materiału genetycznego do samego jądra komórki. Same odczynniki, na przykład enzymy, których używa się tu choćby do izolacji komórek, kosztują fortunę.

- Jeden mililitr substancji służącej do transfekcji (łączenie materiału genetycznego w komórce - przyp. red.) kosztuje ok. 2 tys. zł - mówi dr Katarzyna Stadnicka, realizująca właśnie ponadtrzyletni projekt badawczy in vitro, finansowany przez Narodowe Centrum Nauki. Jego wartość to 750 tys. zł.

Komórki w wirówce


Rozmawiamy w biegu, między gabinetem pani doktor, a laboratorium, w którym od siódmej rano trwa ważny eksperyment. Z jajowodu przepiórki zostaną wyizolowane komórki odpowiedzialne za produkcję białka w jaju. Liczy się każda minuta i dobre rozplanowanie poszczególnych etapów.

W trzech probówkach już pływa różowa ciecz przetrawiona enzymem i wytrząśnięta na specjalnym urządzeniu. Za chwilę probówki trafią do wirówki, która pomoże wyłuskać z cieczy pojedyncze komórki. Finałem procesu będzie osad na dnie naczynia, czyli zawiesina komórek epitalialnych, z których zbudowana jest tkanka wyściełająca jajowód przepiórki. Przez tydzień komórki będą dojrzewać w inkubatorach w temperaturze 37 stopni, by później posłużyć jako materiał do tworzenia setek konstruktów genetycznych.

Jak wysoce specjalistyczna jest dziedzina, którą zajmuje się bydgoska katedra pokazują choćby konferencje naukowe, na które przyjeżdża najwyżej kilkudziesięciu naukowców z całego świata.

- Dwa lata temu, na konferencję odbywającą się w Korei przyjechało nas trzydziestu pięciu - uśmiecha się profesor Marek Bednarczyk.

Warto wiedzieć


Wystarczy podmienić białka...

- Bioreaktory zwierzęce i ich możliwości znane są nauce od lat, w teorii. Dopiero od niedawna skutecznie produkuje się dzięki nim leki. Aktualnie znane są tylko dwa produkty komercyjne z bioreaktorów - wytwarzane w mleku kozy i królika. Oprócz tego produkuje się białka lecznicze w kulturach baketryjnych i komórkowych.

- Jak obliczyli naukowcy, jedna koza dająca mleko, zawierające białko terapeutyczne, zastępuje 90 tysięcy dawców krwi.
Idea bioreaktorów zwierzęcych to pomysł prosty. Dzięki modyfikacji genetycznej podmienia się jedno z białek jaja. Zamiast owoalbuminy kura transgenetyczna wytwarza pożądany przez człowieka interferon.

Rozpowszechnianie niniejszego artykułu możliwe jest tylko i wyłącznie zgodnie z postanowieniami „Regulaminu korzystania z artykułów prasowych” i po wcześniejszym uiszczeniu należności, zgodnie z cennikiem.