Biohackathon je po prvýkrát aj na Slovensku. Ponúka možnosť nájsť skvelý nápad a vyriešiť niektorý z aktuálnych problémov pomocou biológie.
Nezmeškajte unikátnu príležitosť vyskúšať si tímovú prácu pod dohľadom skúsených mentorov. Zdolať environmentálnu výzvu alebo výzvu v oblasti ľudského zdravia a rozšíriť svoje obzory a sieť kontaktov budete môcť už od 9. do 11. apríla 2021. Popri tímoch špičkových vedcov, startupistov a odborníkov z rôznych oblastí sa Biohackathonu zúčastní tím výnimočne šikovných stredoškoláčok. Stredoškoláčka Emma Čačková z Bilingválneho gymnázia Tomáša Ružičku v Žiline, ktorú tajomstvá biológie zaujímajú už odmalička, napísala netradičnú pozvánku na toto podujatie, v ktorej ukázala hĺbku svojich vedomostí.
Inšpirácia, imitácia, utilizácia
Biológia nám dokáže pomôcť riešiť problémy z mnohých oblastí. Jedným z aktuálnych trendov v biológii sú biomimikry. Ide o metódu dizajnu technológií, keď vedci, inžinieri a dizajnéri hľadajú nápady a samotnú inšpiráciu v prírode. Nejde však o žiadny prevratný nápad. Už počas renesancie Leonardo da Vinci študoval krídla vtákov, aby mohol neskôr skonštruovať krídla aj pre človeka. Vedci sa v prírode inšpirujú doteraz.
Všimli ste si niekedy, že lotosový kvet nie je nikdy mokrý a ani špinavý? Práve túto, na prvý pohľad banálnu vlastnosť si všimla firma StoColor a využila ju na tvorbu farby. Nie však hocijakej – farba vybavená jedinečnými vlastnosťami samočistenia udržiava fasády čisté a predlžuje ich životnosť. Okrem toho je jej výroba a samotná aplikácia šetrnejšia pre životné prostredie.
Vedci nezostávajú iba pri naberaní inšpirácie z prírody alebo pri jej imitácii. Ďalším z trendov biológie je bioutilizácia, pri ktorej vieme neuveriteľné vlastnosti prírody využiť v náš prospech. Príkladom je americká spoločnosť Ecovative Design, ktorá sa zameriava na tvorbu nových a lepších materiálov využívajúc mycélium. Ide o krehké koreňové vlákna húb nachádzajúce sa pod zemou. Využívajú sa práve vďaka ich jedinečným vlastnostiam – sú 100 % organické, kompostovateľné a biodegradovateľné. Aby toho nebolo málo, po vysušení sa stávajú odolnými proti vode, plesni a ohňu. Mycélium využíva Ecovative Design na tvorbu obalov, nábytku, náhrady mäsa, kozmetiky atď.
Užitočné proteíny
Presuňme sa teraz na úroveň molekúl, konkrétnejšie proteínov. To, že proteíny patria k aktérom života ako takého, je známe, no stále nás dokážu prekvapiť svojou rozmanitosťou a funkciou. Proteíny majú rôzny tvar a štruktúru. Sú schopné navzájom spolupracovať komplexným a zároveň koordinovaným spôsobom. Ich detailné pozorovanie nám môže ukázať veľmi veľa. Oblasť výskumu, ktorá skúma ich funkciu v organizmoch sa nazýva štrukturálna biológia.
Koraly rodu Discosoma, nájdené v Indickom a Tichom mori, dokážu podľa najnovšieho výskumu premeniť obyčajné slnečné svetlo na farbu. Tieto koraly majú okolo úst škvrny, ktoré žiaria žltooranžovou až jasnočervenou farbou po vystavení slnečnému svetlu. Za túto schopnosťou je zodpovedná mimoriadne dlhá molekula, známa ako červený fluorescenčný proteín (RFP). Vnútri neho bol nájdený špeciálny segment nazývaný chromofór, ktorý dokáže absorbovať fotóny – balíky energie – zo slnka a využiť ich na vytvorenie červeného svetla. RFP je jedným z mnohých fluorescenčných proteínov, ktoré produkujú tieto koraly a každý z nich je zodpovedný za inú farbu. Okrem červenej ide najčastejšie o azúrovú, zeleno-žltú a fialovo-modrú.
Tieto proteíny majú potenciálny prínos aj pre ľudí. Mnohé aktuálne používané konvenčné farbivá sú toxické a často karcinogénne. Okrem toho znečisťujú životné prostredie, znižujú kvalitu vody, poškodzujú rastliny a prospešné mikróby v pôde. RFP ponúka skvelú alternatívu na výrobu textilu bez použitia škodlivých farbív. Veľkou pridanou hodnotou je, že tieto materiály sú biodegradovateľné. Môžu sa biologicky rozložiť na jednoduché molekuly ako uhlík, vodík a kyslík.
Genetické nožnice
Vedci majú v rukách neuveriteľnú moc. Dokážu meniť DNA organizmov. Hovoríme o genetickej modifikácii. Umožňuje im to napríklad technológia CRISPR/Cas9, ktorej autorky získali minulý rok Nobelovu cenu. Metódu vynašli pri skúmaní bakteriálneho imunitného systému. Funguje na tomto princípe – vedci zacielia na určitú časť DNA a následne ju pomocou proteínu Cas9 vystrihnú a nahradia. Vývin tejto technológie otvára množstvo dverí v medicíne, poľnohospodárstve, enviromentalistike a priemysle.
Táto technológia bola prvýkrát úspešne aplikovaná pacientovi s dedičnou slepotou minulý rok. Išlo o snahu vyliečiť LCA (Leberova kongenitálna amauróza), ktorá spôsobuje slepotu už v rannom detstve. Doposiaľ nie je známy iný typ liečby a CRISPR/Cas9 priniesla pacientom veľkú nádej. Komplex CRISPR/Cas9 je vstreknutý priamo do oka pacienta a jeho úlohou je vystrihnúť mutáciu v géne CEP290, ktorá je zodpovedná za LCA. Výsledkom je postupná obnova fotoreceptorov v sietnici oka, ktoré doposiaľ nefungovali.
Genetické modifikácie si našli svoje miesto aj v poľnohospodárstve. Kukurica, ktorú jeme a používame v súčasnosti, je vzdialená sesternica svojho predchodcu, keďže patrí medzi najčastejšie modifikované plodiny. Pri modifikácii ide väčšinou o snahu docieliť odolnosť proti škodlivému hmyzu a tolerantnosť proti bežne používaným herbicídom.
Prírodné inžinierstvo
Od modifikácie nie je ďaleko k syntetickej biológii, ktorá spôsobila za posledné roky boom na vedeckej aj aplikačnej pôde. Syntetická biológia je oblasť vedy, ktorá sa zaoberá preprogramovaním organizmov na získanie nových schopností pomocou inžinierstva. Inými slovami, výskumníci využívajú inžiniersky navrhnuté organizmy na riešenie problémov v medicíne, priemysle alebo poľnohospodárstve.
Jeden príklad pochádza z oblasti ľudského zdravia – bioonkológie. Zo začiatku tejto oblasti nikto nevenoval väčšiu pozornosť, no počas posledných rokov záujem o ňu stále rastie. Konkrétne ide o pacientov s lymfómom DLBL (difúzny veľkobunkový B-lymfóm). U pacientov, u ktorých zlyhala chemoterapia, sa vedci pokúsili o novú liečbu. Pacientom aplikovali krvné bunky. Nejde však o cudzie bunky, ako pri transplantácii buniek kostnej drene. Pacient sa lieči svojimi vlastnými bunkami. Pacientovi boli tieto bunky odobraté a následne inžiniersky upravené, aby dokázali proti lymfómu bojovať. Takto vylepšené boli vrátené naspäť do tela pacienta. Výsledky boli neuveriteľné – remisia sa dosiahla u 82 % pacientov.
Fascinuje vás, aké možnosti ponúka biológia? Neváhajte a prihláste sa do 25. marca 2021 na www.biohackathon.sk!
