19.3.2024 | Svátek má Josef


VĚDA: Rýže zlatá, železná a zinková

19.10.2021

Léto máme astronomicky i pocitově za sebou a informačně vyhladovělé studentstvo se vrací i do univerzitních škamen. Zda skutečně, nebo virtuálně, to se ještě uvidí podle obecné zdravotní situace či odvaze různých fakult vzít na sebe příslušnou odpovědnost. Každopádně jejich kantoři již novelizují svoje přednášky, včetně těch popularizačních i pro obecný lid.

A vědy přírodovědné, teoretické i aplikované, dál chrlí nové informace týkající se lidského zdraví s tématikou nejen covidovou. Neboť onemocnět ba umřít se dá nejen vinou infekčních epidemií, ale odedávna i prostřednictvím hladu. Toho totálního, ale také selektivního, v důsledku chronické podvýživy – „malnutrition“. Nikoliv objem potravy, ale její skladba jsou tu na vině. Dle odborných názorů to prý je pro lidstvo dokonce zákeřnější hrozba než „nějaký ten hladomor“.

Typickými příklady jsou zejména nízké hladiny některých vitaminů (jako A nebo E) nebo mikroelementů (jako železo či zinek). A vcelku již populárním příběhem úsilí o nápravu tohoto stavu je osud tzv. zlaté rýže / Golden Rice (GR).

Nesčetné informace o tom lze nalézt porůznu na internetu, v českých časopisech typu Vesmír, Živa, Nová botanika – či nejnověji na Biotrin.cz. Ano, již před dvaceti lety zveřejnily týmy profesorů Potrykuse a Bayera postup přípravy geneticky modifikované (GM) rýže se žlutými obilkami. Obsahovaly totiž solidní hladinu beta-karotenu, tedy provitaminu vitaminu A. Svitla tak reálná naděje pro miliony dětí a dospělých trpící chronickou avitaminózou - Vitamin A Deficiency, VAD. Jejími hlavními projevy jsou raná slepota a později nejrůznější poruchy imunitního systému, s krutými zdravotními následky. Statistiky jsou neúprosné, ohroženo je celosvětově až 150 milionů dětí a posléze miliony dospělých.

Jaký že to ale zásadní krok přineslo léto 2021?

Tedy - podle sdělení filipínského IRRI (International Rice Research Institute) v Los Baňos ze 23. července tohoto roku, se „filipínští farmáři stanou prvními na světě v pěstování této GR“.

Připomeňme si, že vstupní „certifikát potravinové bezpečnosti“ obdržela rýžová varieta GR2E, vyšlechtěná v IRRI, již před rokem. A to od příslušných úřadů Australie, Nového Zélandu, Kanady a USA.

U prvních dvou jmenovaných se to dle očekávání neobešlo bez vášnivých protestů tamních ekologistických aktivistů. Proč se nebouřit – pro Austrálii či Nový Zéland přece nepředstavuje VAD zásadní zdravotní problém. A je to mimo jiné dobrá cesta jak se zase společensky či politicky zviditelnit. Nejsou postiženy masivní chudobou či jinak omezenou potravinovou skladbou. U nejchudších vrstev obyvatelstva Filipín však mnohdy představuje loupaná bílá rýže potravu jedinou. A tak rady typu „…doplňte svůj jídelniček o jiné zdroje vitaminu A, od špenátu po vajíčka, játra či rybí tuk..“ jsou pro ně absurdní. Důsledek ? VAD je tam postiženo nejméně jedno dítě z pěti. A přitom - dle současných odhadů, by mělo stačit k ochraně předškolního dítěte před VAD nějakých sedmdesát gramů žlutých zrnek denně.

Legislativní moratorium pro filipínské farmáře je tedy prolomeno, ale jaká další úskalí mohou realizaci v praxi ještě čekat ?

Nebuďme naivně optimističtí. Chroničtí odpůrci GM technik, ať ti „hloupí“ ( kteří princip těchto technologií vůbec nechápou a řídí se jen slogany různých ekoaktivistů) nebo ti „chytří“, ( co v GM plodinách oprávněně vidí nebezpečí pro svůj tradiční byznys), ve svém úsilí rozhodně nepřestanou. A budou čerpat z letitých zkušeností nejen mediálních kampaní, ale možná i dalších „přímých akcí“. Před dvaceti lety byly prvním terčem těchto útoků švýcarské GM skleníky, ještě nedávno přímo na Filipínách pole pokusná, nyní možná i ta farmářská.

Vyplatí se tamním pěstitelům takové riziko?

Běžný farmář, ani ten filipínský, jistě není v prvé řadě lidumil. Bude o jeho zlatou rýži takový místní zájem, aby jej náležitě finančně motivoval ? Budou vlády Filipín či dalších zemí ochotny tyto programy dotovat ? Rockefellerova nadace či subvence Billa a Mellindy Gatesových už takovou roli, jako kdysi v počátcích GR projektu, rozhodně hrát nebudou.

Co o tom všem dnes soudí hlavní autoři tohoto obdivuhodného projektu?

S profesorem Peterem Bayerem jsem se nikdy osobně nesetkal a myslím, že se v těch dílčích bitvách za přijetí zlaté rýže ani příliš neangažoval.

S Ingo Potrykusem mne naopak pojí od pozdních osmdesátých let celoživotní přátelství. Měl jsem to štěstí být přítomen jeho první veřejné presentaci Zlaté rýže na symposiu ETH Zurich v roce 1999. Ale také trpkému zklamání, když časopis Nature dokonce odmítl recenzovat první rukopis o GR z ryze ideologických důvodů. Jen šťastnou shodou okolností se zdařilo pozvat Inga na světový botanický kongres v USA. A po skvělém úspěchu jeho přednášky otiskl výsledky švýcarsko-německé týmu časopis Science.

Leč již zanedlouho jsem také zažil jeho vystoupení pro švýcarskou veřejnost..Bylo to tenkrát pro mne první setkání „naživo“ s militantními odpůrci i z řad vysokoškolských studentů. A vyprovokovalo mne k emocionálnímu vystoupení na jeho obranu, v němž padla i věta „ … pocházím ze země, která dala světu Johanna Gregora Mendela a tak doufám, že u nás doma se s takovýmto přístupem nikdy nesetkám…“ Ach, má svatá naivita.

Z těch dalších antiGM představení si asi nejvíce pamatuji uličku hanby při zahájení tzv. Trieniální biotechnologické konference v alsaském Colmaru, tuším v roce 2005. Slavnostní recepce se konala v sále místní radnice. Cestu pobloudilých vědců k ní vlahým večerem však lemoval špalír „veřejnosti různého věku a pohlaví“, vyzbrojený plechovými sběračkami a hrnci. Úhonu naštěstí obdržely jen naše uši.

Ingovi Potrykus bude letos v prosinci úhledných 88 let. Soudě z naší občasné korespondence, těší se nadále slušnému zdraví, rozhodně tomu mentálnímu (viz foto s jeho ženou Inge).

O současnosti zlaté rýže a vůbec GMO se však již odmítá bavit. Už jej prostě unavil mnohaletý zápas ideologie resp. politiky s vědeckou pravdou v kontextu s tímto ryze humanitárním, nikoliv komerčním projektem. Různé akce militantních zelených škodičů jej již nepřekvapují. Ale v posledních letech má za zlé některým svým kolegům, že se ve stylu „lepší vrabec v hrsti nežli holub na střeše“ distancují od GM technik i produktů s cílem naklonit obecné mínění aspoň ve prospěch technik genově-editačních (GE) A že umělým vytvořením kategorie t.zv NBT (new breeding techniques) tak posilují laické vnímání GM transgenoze jako technologie překonané, riskantní, nebezpečné člověku i přírodě.. Což je z odborného hlediska holý nesmysl. Neb ony dávné první geny se nemohly předávat a šířit skrzevá žádného tatínka a maminku, ty totiž ještě evoluce nevynalezla. A putovaly tedy tehdejším živým světem „horizontálně“ ….neřízeně, zcela „přírodně“.

Ingo již tyhle půtky přenechal jiným. Dál holduje svým koníčkům tradičním – jako ornitologii – i novějším – jako vydávání knih o pokladech románské architektury v evropských zemích.

(viz Foto KNIHY)

Ale navzdory jeho již osobní neúčasti onen dávný potrykusovsko-bayerovský humanitární projekt pokračuje dál – a to nejen ve směru rýže ZLATÉ. Už na svém počátku měl totiž mnohem širší název, „Engineering Rice for high beta-Carotene, vitamin E, and enhanced iron and zinc bioavailability Tedy obohacení rýže nejen o výše zmíněné další vitaminy, ale také mikroelementy.. Tahle malnutrition ohrožovala a ohrožuje konzumenty zejména v oblastech, kde jsou půdy na tyto prvky chudé a rostliny je tedy nestačí v potřebné míře akumulovat. Velkou roli samozřejmě hraje i monotonní, převážně rostlinná strava. Tak třebas zinkovou podvýživou údajně po světě trpí až dvě miliardy lidí. S následnými poruchami imunity, zraku, hojení ran, či vývojových procesů.

Vzpomínám, jak jsem řed těmi dvaceti lety přednášel studentům, inspirován historickými konotacemi s Přemyslem Otakarem II, o „rýži železné a zlaté“. A děsil je obrázky různých potenciálních i „mimorostlinných „ genových zdrojů, použitelných pro tyto strategie (kupř gen pro enzym fytázu z plísně Aspergillus fumigatus ).Tedy genů nejen zodpovědných za přijímání železa či zinku rostlinou a jejich následné skladování, ale také za schopnosti příslušných potravin tyto kovy uvolňovat v trávícím traktu konzumenta. Nová technologie fungovala tam, kde už klasické šlechtění nestačilo..

A tak už na podzim roku 2008 mohl Ingo Potrykus na IV. Světovém kongresu o budoucnosti vědy v Benátkách přednášet o úspěšné biofortifikaci rýže, zahrnující nejen téma VAD, ale také anemie vyvolané chronickým nedostatkem železa. ¨

Tehdejší High Iron Rice měla až dvakrát více železa než ta kontrolní, vykazovala až sedmkrát vyšší aktivitu „příjmových proteinů“, bohatých na cystein a měla také vysokou aktivitu výše zmíněné fytázy, důležité naopak pro uvolňovaní železa z požité potravy…

A v následujících letech pokračovaly obdobné projekty na různých místech planety, s cílem obohatit příslušnou plodinu, zejména rýži či kukuřici, cizorodým genem pro transportní či skladovací protein.

V roce 2014 ohlásilo významný úspěch univerzitní pracoviště v Pekingu. Po vnesení Fe-přenašečového jabloňového genu MxIRT1 (pozn.: Mx je odvozeno od Malus xiaojifactnensis, IRT = Iron Transporter 1) vykázala transgenní rýže až trojnásobně vyšší hladinu nejen železa, ale také zinku.

V roce 2016 publikoval svoje výsledky s Fe/Zn biofortifikací rýže transdisciplinární tým vědců z ústavů na Filipínách, Kolumbii, Indonesii, USA, Australii a v Japonsku. Klíčovými hráči byly tentokrát gen pro nikotinamin syntézu z rýže a gen pro ferritin ze soji. Kontrolní loupaná rýže obsahovala v gramu zrn kol 2 mikrogramů železa a 16 mikrogramů zinku. Ta GM 15 mikrogramů železa a 45,7 mikrogramů zinku.

Ano, je to zatím nedostačující pro standardní krytí lidské potřeby.Ale už výrazně více, než se zatím daří dosáhnout klasickým šlechtěním. A koneckonců – vzpomeňme si na úsměšky Greenpeace nad prvními potrykusovskými výsledky. A do pár let se pro ně stala tím Trojským koněm těch nezodpovědných genových inženýrů.

Nu a stávající program IRRI, zvaný „Healthier Rice“ si klade za cíl vytvořit odrůdy, bohaté nejen beta –karotenem, ale také zinkem a železem pro léčbu relevantních zdravotních defektů - pro tu ohroženou málem čtvrtinu světové lidské populace.

Nu a ještě kousek horké současnosti – viz mj. https://www.biotrin.cz/zvyseni-obsahu-zinku-v-rostlinach/

Alternativou pro vnášení „zcela cizorodých“ genů je sofistifikovaná úprava těch vlastních. Časopis Nature Plants zveřejnil počátkem tohoto roku práci mezinárodního vědeckého týmu (Dánsko – Holandsko- Portugalsko), studujícího regulační mechanizmy příjmu zinku modelovou rostlinou arabidopsis/huseničkem.rolním. A v této souvislosti zejména funkci dvou senzorických proteinů (bZIP19 a bZIP23) které citlivě regulují příjem zinku tak, aby vnitřní hladina byla pro rostlinu „akorát“. V půdě je ho málo – přidej. V půdě je ho aktuálně dost – uber. Molekulární úpravou příslušných „motivů“ bylo možno tuto jejich schopnost změnit a zasáhnout tak do složité zpětnovazebné sítě zinkových přenašečů. „Ve zkumavce“ byla nejprve připravena kolekce různě takto upravených genů – a následně, klasickou transgenní technikou, vytvořeny GM rostliny. Obdařené pocitem trvalého zinkového hladu i v půdě zinkem slušně bohaté. Obsah zinku v nich byl pak až o 50 % vyšší oproti těm kontrolním. Jejich růst nebyl narušen. A teď již je v plánu ověřit tuto strategii u rajčat, fazolí a samozřejmě rýže.

Je velmi pravděpodobné, že nejen z ideologických, ale zejména z odborných důvodů budou i tyto dosavadní GM techniky provázeny, doplňovány či nahrazovány postupy GE, tedy genové editace, nejspíše CRISPR.

Doufejme v jejich úspěch.