Během dvou let by Masarykova univerzita v Brně mohla získat patent na využití enzymů známých jako luciferázy. Tyto enzymy umožňují živočichům svítit a mohou být klíčové pro rozvoj nových léčiv nebo zlepšení diagnostiky nemocí. Tyto světélkující enzymy nesou obrovský potenciál, a jejich využitím lze například geneticky modifikovat stromy tak, aby v noci svítili podobně jako polární záře.
V červnu minulého roku získalo ministerstvo zemědělství v USA povolení pro prodej rostlin, které vyzařují světlo. Odborník Martin Marek z Loschmidtových laboratoří na vědeckém pracovišti Recetox Přírodovědecké fakulty Masarykovy univerzity zdůraznil, že tato nová forma osvětlení pro zeleň zřejmě vzbudí velký zájem, nejen v USA. Pravděpodobně se dočkáme šíření svítících rostlin dříve, než bychom si mohli myslet.
Světelný jev odhalí pohyb
Společně se svými kolegy zkoumal Marek schopnost záření v temnotě u bezobratlých živočichů, konkrétně u druhu Renily fialové. Tito živočichové obývají oceánské dno poblíž korálových útesů. Enzym, kterým září, má modrou barvu, ale lze ho také modifikovat tak, aby svítil fialově nebo zeleně. Popis mechanismu, který způsobuje noční záření renil, byl předmětem vědeckého zkoumání po dobu 40 let.
Nedávno brněnští vědci prováděli analýzu molekulární podstaty tohoto záření. Kromě toho bylo toto světlo reprodukováno v laboratorních zkumavkách. Základem tohoto procesu je energeticky bohatý substrát s názvem luciferin. Tento substrát byl úspěšně modifikován pro další využití ve vědeckém výzkumu.
Enzym může být do buňky vložen, ale nechová se v ní jako žárovka, což znamená, že ji neprosvítí. Místo toho buňka září pouze při pohybu uvnitř, a světlo slouží jako signál, že v buňce probíhá nějaká aktivita.
„Získali jsme modifikovaný velmi stabilizovaný světelný signál. Zatímco renily jen na chvíli zasvítí a záhy zhasnou, aby unikly do bezpečí, námi upravené enzymy svítí hodiny,“ dodal Marek.
Svítící enzymy v medicíně
Světelný účinek není výhodný pouze pro výzkum, ale může být využit i při analýze vzorků a diagnostice covidu-19. Luciferáza poskytuje možnost sledovat pohyb nádorových buněk u pacienta s onkologickým onemocněním, monitorovat metastázy a precizně zaměřit léčbu na postiženou oblast. Toto biologické neinvazivní zobrazování má široké využití.
Svítící enzymy také najdou uplatnění v dalších oblastech výzkumu, a vědci již pracují s firmou, která plánuje komerční úpravu tohoto produktu pro uvedení na trh. Očekává se pouze udělení patentu, a žádost byla nedávno podána.
Luciferáza může přinést inovace i do energetiky. Stromy nebo keře vyzařující tlumené světlo by mohly nahradit umělá světla v parcích, zahradách a všude tam, kde postačuje pouze slabší osvětlení v noci. Pro dosažení tohoto efektu je potřeba geneticky upravit sazenice, tedy přidat správné enzymy rostlinám.
Výzkum světélkujících enzymů byl nedávno oceněn v soutěži Transfera Technology Day 2023. Porota, složená z vědců a investorů, udělila výzkumníkům z Loschmidtových laboratoří a Mezinárodního centra klinického výzkumu Fakultní nemocnice u svaté Anny v Brně 2. místo v kategorii nejzajímavějších vědeckých projektů z České republiky.