Čeští vědci mění dogma o parazitech

MF Dnes ze dne 5. dubna 2008 otiskla článek o výzkumu parazitů, který provádí vědecký tým prof. RNDr. Julia Lukeše, CSc., z Biologického centra AV ČR. Za výsledky výzkumu obdržel v roce 2007 tým prof. Lukeše ocenění od předsedy Akademie věd ČR.

Spavá nemoc je postrachem tropické Afriky. Ročně tu onemocní na půl milionu lidí, z nichž více než čtyřicet tisíc zemře. Ke studiu jejího původce přispívají i čeští parazitologové. Jejich výsledky nedávno otiskl prestižní americký časopis PNAS.

Původcem spavé nemoci je jednobuněčný parazit trypanozoma spavičná, kterou přenáší nechvalně proslulá bodavá moucha tse-tse. Za krátký čas se v krvi nakaženého člověka vyskytují miliardy parapzitů a poté, co spotřebují věechnu jeho energii, totálně vyčerpaný nešťastník umírá.

Lidi, koně, velbloudi

Trypanozomy ohrožují nejen člověka a nejen v Africe. Dobře známá je trypanozoma koňská, která způsobuje smrtelnou nemoc koní zvanou durina (též hřebčí nemoc). Ještě horší je Trypanosoma evansi (tento parazit nemá české jméno). Tento parazit je původcem onemocnění nazývaného surra a s oblibou se zabydluje v krvi velbloudů, koňů a vodních buvolů. Coby nejčastější nemoc velbloudů je zejména ve světě pouštních národů zásadním zdravotním a ekonomickým problémem. Právě na studium těchto parazitů se zaměřil tým molekulárního biologa Julia Lukeše z Akademie věd a Jihočeské univerzity v Českých Budějovicích.

Jednobuněčná trypanozoma je pro vědce už dlouho velmi zajímavý objekt. Za stamiliony let se tento organismus patrně téměř neměnil a patří tak mezi nejstarší na Zemi. „Fascinující je, jak jedna nepatrná buňka stojí proti stovkám miliard lidských buněk, které se ji snaží zabít, a ona přesto vítězí. „Přijít na to, jak se jí to daří, je intelektuální výzva,“ podotýká profesor Lukeš. Budějovičtí vědci trypanozomu již řadu let používají coby modelový organismus. Výsledky manipulací s jejími geny či objasňování funkcí jednotlivých bílkovin se jim daří publikovat v prestižních vědeckých časopisech, posledním je nyní americký PNAS. Tentokrát ve spolupráci s vědci z Číny a Spojených států zkoumali mitochondriální DNA trypanozom. A jejich objev pravděpodobně zboří jedno důležité dogma. Zjistili totiž, že trypanozomy napadající velbloudy a lidi mají společného víc, než se dosud vědci domnívali.

V krvi - bez práce

Proč jim k tomuto zjištění pomohla právě mitochondriální DNA? Mitochondrie je organela, která se v různé podobě nachází v každé eukaryotické buňce (tj. buňce obsahující jádro). Původně to byla bakterie, která před miliardami let záhadně vstoupila do eukaryotické prabuňky a od té doby s ní úspěšně spolupracuje. Mitochondrie si totiž vzaly na starost tzv. buněčné dýchání, při němž vzniká energie v podobě ATP (adenosintrifosfátu), což je „univerzální palivo“ našich buněk.

Pro trypanozomy je charakteristická mitochondrie obsahující spoustu podivné DNA. „Její poškození znamená normálně pro buňku jistou smrt. Avšak nyní jsme zjistili, že jsou tito prvoci kupodivu ochotni se své mitochondriální DNA celkem snadno vzdát“, uvádí Lukeš.

Jak je to možné? Tento paradox už má své vysvětlení. „V krvi člověka či jiného obratlovce nachází trypanozoma luxusní prostředí - doslova plave v cukru. Velmi lehce tak získává energii a mitochondrii, svoji „buněčnou elektrárnu“, vlastně nepotřebuje. Pouze když se s krví trypanozoma dostane do mouchy tse-tse, začne její mitochondrie zase zmíněné buněčné palivo ATP na plný výkon vyrábět.

A jak je tomu u trypanozom, které se bez této krvelačné mouchy obejdou a šíří se jinými způsoby? „Podívali jsme se na mitochondriální DNA nově izolovaných kmenů z čínských vodních buvolů i do trypanozom izolovaných z koňů ve Franci již v roce 1903 a zjistili zajímavou věc,“ líčí profesor Lukeš. A co vědci objevili? Zatímco původce lidské spavé nemoci má velmi podobný genom (=jadernou DNA) s trypanozomami z buvolů či velbloudů, jejich mitochondriální DNA se výrazně liší. „Naše výsledky ukazují, že se tito zákeřní parazité své mitochondriální DNA dobrovolně zbavují, někteří ji ztratikli úplně,“ vysvětluje biolog.

Ale jak ale možné, že bez ní vůbec přežijí?

Myši zabít umí

Následovaly experimenty na myších. „Zkusili jsme, zda jsou tyto kmeny ještě schopné myši zabít. A ony to stále dovedou,“ vysvětluje Lukeš. V dalším pokusu vstříkli badatelé do krve myší nejprve smrtícího prvoka a potom jakýsi „protijed“, který brání kopírování mitochondriální DNA. Myši nakažené lidskou trypanozomou spavičnou přežily, protože se v nich parazit nemohl množit. Vědci poté provedli pokus na myších nakažených koňskou trypanozomou. Tentokrát ale myškám protijed nepomohl, jelikož neměl proti čemu zasáhnout (mitochondriální DNA jim chybí), a prvoci tak mohli ve své zabijácké práci pokračovat.

„Pokud se tedy trypanozomy začnou zbavovat své mitochondriální DNA, přestanou pro svůj přenos používat mouchu tse-tse, díky čemuž se mohou začít šířit mimo Afriku. Otevírá se jim vlastně celý svět,“ varuje Julius Lukeš. A dodává: „Je to neobvyklý paradox - ztráta pro ně vlastně znamená zisk. Avšak evoluce vymýšlí i větší podivnosti. Proto mne potěšilo, když si náš americký kolega všiml, že náš článek vyšel v den 199. výročí narození otce evoluce, Charlese Darwina“.

Ještě jeden aspekt tohoto výzkumu považuje profesor Lukeš za důležitý. Většinu práce na tomto projektu totiž v jeho laboratoři udělali Číňan De-Hua s Američanem Hassanem. Solidní věda musí podle něj být vždy mezinárodní. „Stimuluje to diskusi, kontakty, nečekané pohledy a je to i pestřejší a zábavnější“. Donedávna nebyl život pro studenta z ciziny v Českých Budějovicích příliš pestrý. Cizinců zde žilo málo a člověk, který neumí česky, se mohl cítit osamoceně. Naštěstí i to se začíná měnit. Čínský kolega si pochvaluje, že už se na něj v obchodech nedívají s podezřením a občas se s ním i snaží domluvit anglicky. „Pokud se české vědě a vysokým školám podaří studenty a vědce z ciziny lákat podstatně víc než dosud, povede to nevyhnutelně k zlepšení prestiže a výsledků české vědy,“ dodává Lukeš.