Mala priča o bakulovirusnom sustavu

Lihua je bila mlada i, kako joj ime govori, lijepa i elegantna žena. Lihua nije bila kao druge žene kineskog gradića, njena obitelj bila je posvećena vrlo posebnom zanatu. Od djetinjstva je brala listove duda kako bi hranila maleno stado od kojeg su živjeli. To maleno stado moglo je stati u veliku prostoriju zasebne kuće sagrađene samo za njih. Aminokiselina po aminokiselina i stvorit će nit, nit po nit i nastat će najfinija tkanina kojoj su se klanjali najmoćniji. Bili su to dudovi svilci i njihov proizvod, svila, prelazila je dugi put iz Kine do europskih dvorova, pogotovo sada nakon velikog mira koji je vladao u XIII. stoljeću. Jednog dana Lihua se zabrinula. Njeno malo stado je bilo bolesno. Znala je što se zbiva, još pred 1200 godina bolest je opisana kao „žutica svilaca“. Nad njenim mrtvim stadom bdio je samo Mjesec kao u pjesmi Hijo de la Luna.

Trebalo je proći dugih osam stotina godina, iza najvećeg ratnog sukoba XX. stoljeća znanost je bila dovoljno snažna otkriti uzročnika „žutice“ dudovog svilca. Bio je to virus i to ne bilo koji. Bio je to bakulovirus. Virusi kao virusi su izbirljive beštije, vole samo određenu grupu domaćina ili samo jednu vrstu i bakulovirusi nisu izuzetak. Uglavnom napadaju kukce i za nas su bezopasni. Kamo sreće da su svi virusi takvi. Neki bakulovirusi su se koristili kao sredstvo napada na kukce koji napadaju biljne usjeve, no većini nas ostali bi nepoznati. Tek bi bili pojam onih nekih otkačenih biologa. Usud je htio drugačije i bakulovirusi dotaknut će medicinu snažnije no što je itko mogao sanjati.

Američki istraživač D.L. Clancy 1971. godine izolirao je virus iz leptira čije gusjenice napadaju biljku lucernu. Kako se taj leptir zove Autographa californica, virus je dobio ime AcMNPV. Virus je bio neobičan. Budući da kuci imaju više metamorfoza tijekom životnog ciklusa, tako se i virus morao tome prilagoditi. Postojao u više oblika. Kako ne bismo puno komplicirali, opisat ćemo samo jedan. To je oblik nazvan virus okluzijskih tjelešaca (OB, occlusion bodies). Taj poseban oblik nastaje jer virus naređuje inficiranoj stanici, kao i svaki virus, da stvara velike količine proteina koji se naziva polihedrin. Polihedrin omogućuje „slaganje“ takvog oblika virusa. U to doba znanost je već poznavala mogućnost uništavanja dijela gena. Na najveće iznenađenje, uništavanje gena za polihedrin uopće nije spriječilo umnožavanje virusa. Virus bi samo postojao živ u drugačijem obliku. Postavilo se pitanje – što ako zamijenimo gen za polihedrin nekim drugim genom? Hoće li virus narediti stanici insekata da ga stvaraju kao što bi naredili stvaranje virusnog proteina? Na odgovor nismo trebali dugo čekati.

1983. godine Max Summers i Gale Smith ubacili su u virusni genom gen za ljudski interferon beta 1b. Kulture stanice insekata već su dugo bile dostupne biolozima. Max i Gale zarazili su ih virusom koji je nosio gen za ljudski protein i nervozno čekali. Rezultat je bio fascinantan. Ne samo da su stanice insekata stvarale velike količine interferona beta, već je taj protein bio napravljen na način kako bi ga stvorila ljudska stanica. Naime, proteini nisu samo slijed aminokiselina. Oni moraju biti ispravno „složeni“ u prostoru te se često na njih, da bi funkcionirali, moraju „nalijepiti“ razne molekule poput šećera. Ovaj proces „obrade“ proteina nakon što nastanu nazivamo post-translacijske modifikacije. Ako proizvedemo ljudski protein u evolucijski starim mikroorganizmima poput Escherichia coli ili kvasnicama, može se desiti da oni jednostavno ne mogu napraviti tako složene modifikacije kao što to rade stanice evolucijski mlađih, kompleksnijih organizama. Stanice insekata radile su to savršeno. Bakulovirus radi još jednu podmuklu stvar. Ne samo da naređuje stanicama insekata da rade njegove virusne proteine, već aktivno koči stvaranje normalnih proteina stanica. Drugim riječima, ako bakulovirus naredi stvaranje gena kojeg ste ubacili u njega, on će narediti stanicama insekata stvaranje proteina kojeg vi želite u velikoj količini i minimalne količine svih drugih proteina.

Rođen je bakulovirusni ekspresijski sustav.

Tijekom godina on je usavršavan i postajao je puno jednostavniji. Gen za protein koji nas zanima ubacit ćemo u maleni plazmid, kružnu DNK molekulu koja se sama umnožava u bakteriji Escherichia coli. Taj će gen posebno „dizajnirana“ Escherichia coli ugraditi u veću DNK molekulu nazvanu bakmid. Bakmid nije ništa drugo do DNK bakulovirusa. Izolirat ćemo tu DNK i ubaciti u stanice insekata kao što su Sf stanice (stanice kukaca Spodoptera frugiperda) i nastat će u njima zreli virus koji nosi gen za protein kojeg želimo. Taj ćemo virus iskoristiti da inficiramo veliki broj stanica i na taj način možemo dobiti velike količine proteina kojeg želimo.

Zahvaljujući njemu dobili smo nepregledan broj rekombinantnih proteina. Upoznali smo kako funkcioniraju i čemu služe i pomažu otkrivanju novih lijekova. Kako je bakulovirus potpuno neopasan za čovjeka, sasvim je logično da smo posegnuli za tim sustavom i u proizvodnji cjepiva metodom rekombinantne DNK. Podsjetimo se dva cjepiva. Cervarix, cjepivo protiv HPV virusa, dobiva se ovim sustavom na Hi-5 Rix4446 stanicama izoliranim iz insekta Trichoplusia ni. Flublok Quadrivalent je rekombinantno cjepivo protiv gripe koje je dostupno u SAD-u a proizvodi se bakulovirusnim sustavom u Sf9 stanicama.

Bakulovirusni sustav, zbog svoje brzine i sigurnosti, koristi se trenutno i u istraživanju potencijalnog cjepiva protiv SARS-CoV-2 virusa i tko zna, možda će buduće cjepivo biti proizvedeno baš zahvaljujući tom virusu.

Put svile je dug put koji je povezivao Kinu s ostalim zemljama Azije i Europe. Egzotični začini i lijekovi su se jednako prenosili tim putem, ali svila, taj simbol najfinije tkanine na svijetu, dala je ime tom putu. Možda bi Lihua bila manje tužna da je znala kako će jedna nevidljiva nit, fina i čvrsta kao svila, povezivati stara znanja s novim medicinskim izazovima na način koji nitko nije sanjao. Aminokiselina po aminokiselina nit svile, virus koji je mogao ubiti svilarevo najveće blago, gusjenice dudovog svilca, vratio je čovječanstvu veliki dug. Ako ikada bude nastalo cjepivo protiv novog virusa baš u bakulovirusnom sustavu, vi ćete biti u prednosti. Odvest će vas to cjepivo putem svile vremenom i prostorom. Primite i vi druge za ruke kao i ja vas i povedite ih na to fantastično putovanje.