TEMA BROJA

M.R.

Biotehnologija / Manipulacije genima

Od preistorije do veštačke inteligencije

Biotehnologija je stara koliko i civilizacija. Istorija biotehnologije može se podeliti na tri vremenski nejednaka razdoblja: drevnu (od “zore civilazacije” do pre 1800. Godine ne), klasičnu (1800-1945) i modernu biotehnologiju (od 1945. do danas). U svom iscrpnom članku Vremenska skala biotehnologije dr Ljubiša Topisirović (Inovacioni centar Tehnološko-metalurškog fakulteta u Beogradu) većinu “biotehnoloških dostignuća” do kraja XVIII veka naziva prosto “otkrićima” ili “razvojem događaja”, zasnovanim na uobičajenim opažanjima u prirodi.

Već nakon pripitomljavanja prehrambenih kultura (pšenice, kukuruza) i domaćih životinja, ljudi su zapazili formiranje gruša (sirne mase u mleku), pravili sir pripremljen dodavanjem reneta (enzima koji se nalazi u želucu teladi). Kvasac je u drevnom Vavilonu korišćen za prizvodnju piva, a u Egiptu pre 4000 godina za pripremu i pečenje hleba. Vino je kao proizvod fermentacije pravljeno u Asiriji pre 3500 godina. Razne tehnike fermentacije bile su poznate staroj Kini… Asteci su u XIII veku koristili alge (Spirulina) za pravljenje kolača. Koliko je onih koji znaju da je mazga jedan od najstarijih primera ukrštanja životinja (potomak mužjaka magraca i kobile, ženke konja), radi prenosa tereta?

Između pojave reči biologija (1802) i biotehnologija (1919) ili, tačnije, masovne proizvodnje penicilina u mikrobima (1942) desio se niz otkrića koja su utirala put savremenoj ekspanziji biotehnologije. Zbog nedostatka prostora, navešćemo samo neka, kako iz klasične tako i savremene epohe. Engleski fizičar Edvard Džener (Jenner), “otac vakcinacije”, i Luj Paster (Louis Pasteur), rođen samo godinu pre nego je Džener preminuo, razvili su tokom niza decenija vakcinu protiv malih boginja i besnila; 1855. je otkrivena bakterija Escherichia coli 1855 (postaće glavni predmet istraživanja i razvoja sistema za dobijanje raznih proizvoda u biotehnologiji), Fridrih Mišer (Friedrich Miescher, saInstituta za biomedicinska istraživanja u Bazelu, opisao je 1868. nuklein, a  1870. u laboratoriji je proizveden prvi eksperimentalni hibrid kukuruza. Uzgajivači su ukrštanjem sorti pamuka dobile stotine hibrida s vrhunskim kvalitetom.

Nemački lekar Robert Koh (Koch) je 1876. doveo do ideje da su specifične bolesti uzrokovane određenim organizmima, od kojih je svaki imao specifičan oblik i funkciju, a 1881. opisao bakterije koje se formiraju na kriškama krompira. Kohov sunarodnik Valdajer-Harc (Heinrich von Waldeyer-Hartz) je 1888. uveo u naučnu literaturu termin hromozom, a dvadeset godina kasnije, 1909, Vilhelm Johansen (Johannsen) termin gen. Johansen je gen opisao kao nosioca nasleđa u živom svetu, utvrdivši da su geni povezani sa nasleđenim poremećajima. On je takođe skovao i termine genotip i fenotip.
A onda je Aleksandar Fleming 1928. otkrio “penicilin”, antibakterijski toksin, iz plesni Penicillium notatum, prvi antibiotik, koji će se koristiti protiv mnogih zaraznih bolesti. Fleming je tim povodom zabeležio: "Kad sam se probudio malo nakon zore 28. rujna 1928, sigurno nisam planirao da napravim revoluciju u medicini otkrivanjem prvog antibiotika na svijetu ili ubice bakterija." Godine 1940. tim istraživača sa Oksfordu pronašao je način da prečisti penicilin i učini ga stabilnim.

Dva ključna otkrića

Od nekoliko važnih otkrića posle Drugog svetskog rata, “dva se smatraju ključnim za početak ere povezivanja genetike i biotehnologije”, ističe dr Topisirović - otkriće strukture DNK  1953 (Watson i Crick) i tehnike rekombinantne DNK, 1973, od strane Koena (Stanley Cohen) i Bojera (Herbert Boyer), kojom je deo DNK izrezan iz plazmida bakterije E. coli i prenesen u DNK druge bakterije. Ova tehnika je popularno nazvana "genetičko inženjerstvo", koje je bilo osnova za razvoj nove naučne grane, molekularne biotehnologije. 
Američki naučnici Edvard Tatum i Jošua Lederberg otkrivaju da geni regulišu metabolizam proizvodnjom specifičnih enzima, za šta su 1958. godine podelili Nobelovu nagradu za fiziologiju i medicinu). Koen i Bojer  su 1974. razvili tehniku povezivanja fragmenata DNK različitih organizama, nazvanu rekombinantna DNK (rDNK). Rekombinantni humani insulin je prvi put proizveden 1978, a razvoj sintetičkog insulin izazvao je rast biotehnološke industrije. Naredne godine je prvi put sintetisan i humani hormon rasta.
Sedamdesetih i osmadesetih godina XX veka, razvoj biotehnologije postaje direktno povezan sa genetikom. Do 1980-ih, kaže dr Topisirović, biotehnologija je prerasla u obećavajuću realnu industriju. Vrhovni sud SAD je 1980, u procesu kompanije Diamond protiv indijsko-američkog mikrobiologa  A. Čakrabartija (Anandamohana Chakrabarty) odobrio princip patentiranja genetički modifikovanih oblika života. Naučnici sa Univerziteta u Ohaju, 1981, konstruišu prve transgene životinje prenosom gena s drugih životinja na miševe; iste godine su razvijeni prvi aparati za sintezu DNK i konstruisana prva genetički modifikovana biljka. Prva rekombinantna DNK vakcina za stoku napravljena je 1982, a Američke agencije za hranu i lekove (FDA) odobrava prvi biotehnološki lek, koji su razvili korporacija Genentech i Eli Lilly, humani insulin proizveden u genetički modifikovanim bakterijama. Usledili su novi lekovi bazirani na biotehnologijama. Dalje se sve odvija kao na pokretnoj traci.

Za savremenu biotehnologiju važna je izjava FDA iz 1993, da genetički modifikovana (GM) hrana "nije sama po sebi opasna" i ne zahteva posebnu regulaciju. Na klinikama u borbi protiv raka počinju da se koriste: genska terapija, modulacija imunološkog sistema i rekombinantno proizvedena antitela; razvijena je prva vakcina za hepatitis A (1995); otkriven je gen povezan sa izazivanjem Parkinsonove bolesti. Irski naučnik Vilmut (Ian Wilmut) je 1996. uspešno klonirao odraslu ovcu i nazvao je Dolly (nedavno je morala da bude uspavana).
Američki bitehnolog i biznismen dr Kreg Venter (Craig Venter) je 2010. uspešno pokazao da se sintetički genom može samostalno umnožavati i najavio završetak
konstrukcije "sintetičkog života" presađivanjem sintetisanog genoma sposobnog za samoreplikaciju u transformisanoj bakterijskoj ćeliji.

Korigovanje gena

Za modernu biotehnologiju značajna je 2013, kada su dva istraživačka tima najavila brzu i preciznu novu metodu CRISPR za korekciju izabranog dela sekvence genoma. “Takozvani CRISPR je poreklom iz bakterija koje ga koriste kao odbrambeni sistem od virusa”, kaže Topisirović. 
Već 2015.  naučnici su postigli brojna otkrića koristeći CRISPR tehnologiju za korigovanje gena. Istraživači u Kini su objavili podatke o korigovanju sekvence DNK humanog embriona, dok su na Harvarda ubacili gene davno izumrlog vunastog mamuta u žive ćelije slona u laboratoriji i saopštili da koriste CRISPR za potencijalno modifikovanje svinjskih organa za transplantaciju u čoveka i modifikaciju komaraca kako bi se iskorenila malarija.

Godina 2015. bila je baš bogata otkrićima: otkriven je novi antibiotik, teixobactin, prvi u gotovo 30 godina koji bi mogao otvoriti put “novoj generaciji antibiotika za borbu protiv rastuće rezistancije bakterija”; istraživači sa Stanforda su otkrili metodu koja bi mogla naterati ćelije leukemije da se pretvore u bezopasne imunološke ćelije, makrofage; koristeći ćelije ljudi donatora, lekari su prvi put izgradili skup glasnih žica (ćelije su tako korigovane da formiraju tkivo koje oponaša vibrirajuće glasne žice u grkljanu koji stvaraju zvukove ljudskog glasa). Valja pomenuti i da je tim genetičara završio izradu najopsežnije karte humanog epigenoma, kao rezultat gotovo desetogodišnjeg istraživanja. Tim je uspeo da mapira više od sto vrsta ćelija čoveka, što će pomoći istraživačima da bolje razumeju kompleksne veze između DNK i bolesti.

Naučnici 2017. konstruišu pirinač otporan na bolesti bez umanjenja prinosa, a istraživači sa Salgrenske akademije (deo Univerziteta u Geteborgu) dobili su tkivo hrskavice ispisivanjem matičnih ćelija pomoću 3D-bioprintera.
Ove, 2023. godine, rumunski premijer Nikolae Čuka je postavio asistenta veštačke inteligencije za svog, kako je rekao, “novog počasnog savetnika” sa zadatkom da analizira društvene mreže i informiše vladu u realnom vremenu o predlozima i željama Rumuna. AI bot savetnik nazvan Jon je, po rečima svog šefa, “prvi vladin savetnik koji koristi veštačku inteligenciju” i proizvod je rumunskih istraživača.
Da li je ovo samo početak operacije transhumanizma, u čijoj osnovi je ideja da se, prema rečima jednog sociologa, poveća uloga mašine u odnosu na čoveka”, da se čovek “praktično priključi na mašinu”?
-Danas se biotehnologija koristi u velikom broju oblasti, ističe Lj. Topisirović, uključujući poljoprivredu, bioremedijaciju i forenziku, gde je DNK hibridizacija uobičajena praksa. Industrija i medicina podjednako koriste tehnike PCR (engl. polymerase chain reaction), imunoaseje i rekombinantnu DNK, i poentira:
- Genetička manipulacija bila je primarni razlog što se biologija sada smatra naukom budućnosti, a biotehnologija jednom od vodećih industrija.

M.R.

Kompletni tekstove sa slikama i prilozima potražite u magazinu
"PLANETA" - štampano izdanje ili u ON LINE prodaji Elektronskog izdanja
"Novinarnica"