Dvojité geny pro silnější přírodní léky

Léčivé rostliny jsou přírodní lékárny plné užitečných chemických látek. Ty dokážou účinně bojovat proti bakteriím, virům, zánětům, nebo dokonce rakovině. Co když ale potřebujeme těchto cenných látek víc, než rostlina přirozeně vyrobí?

Problém: skvělé léky, kterých je málo

O léčivé a aromatické rostliny je dnes na trhu obrovský zájem.

• Lidé i průmysl se snaží omezit syntetické léky a chemikálie, protože znečišťují životní prostředí a přispívají ke vzniku nebezpečných bakterií odolných vůči lékům.
• Poptávka roste neuvěřitelným tempem. Podle odhadů by světový obchod s léčivými rostlinami mohl do roku 2050 přesáhnout hodnotu 5 bilionů dolarů.
• Rostliny ale tvoří léčivé látky jen ve velmi malém množství, a to na pokrytí spotřeby nestačí.

Výzkum: zdvojené recepty z laboratoře

Čeští vědci se zahraničními kolegy zkoumají metodu zvanou syntetická polyploidizace.

• Provádí se většinou ve sterilním prostředí laboratoře (takzvaně in vitro).
• Běžná rostlina má v buňkách obvykle dvě sady chromozomů, je takzvaně diploidní.
• Vědci použijí speciální látky (například kolchicin nebo oryzalin), které zastaví buněčné dělení.
• Chromozomy se v buňce zdvojí, ale buňka se už nerozdělí. Rostlině tak zůstanou čtyři sady chromozomů a stane se tetraploidní.

Výsledek: nastupují superbylinky

U mnoha druhů přineslo zdvojení výrazné úspěchy:

• Tymián obecný: výtěžek léčivých silic se zvýšil o 41 % a rostlina měla mnohem silnější účinky proti bakteriím a zánětům. Stála za tím mimo jiné vyšší koncentrace účinné látky thymolu.
• Pelyněk roční: vyrábí artemisinin, klíčový lék proti malárii. Po zdvojení chromozomů vzrostl jeho obsah v rostlině z 39 % na 56 %.
• Tis červený: laboratorně upravené buňky vyrobily 10,8krát víc látek zvaných taxany, které se využívají při léčbě rakoviny.
• Konopí: množství léčivých terpenů stouplo o 71,5 % a množství známého CBD (kanabidiolu) o 8,9 %.

Vědci ale upozorňují, že metoda není bez chyby. Například u rostliny Gynostemma pentaphyllum měla obyčejná (diploidní) verze vyšší obsah některých léčivých látek (flavonoidů) než rostlina se zdvojenými chromozomy.

Jak to funguje: továrna na enzymy

Představ si gen v buňce jako kuchařský recept na výrobu léčivé látky.

• Když se chromozomy v laboratoři zdvojí, rostlina získá stejný recept dvakrát (odborně se tomu říká amplifikace genů).
• Buňka si pak může „najmout“ víc kuchařů, tedy vyrobit víc enzymů, které podle receptu pracují.
• Víc pracujících enzymů znamená větší výrobu léčivých látek.

Rostlina navíc může „probudit“ i dříve utlumené geny (dereprese) a začít vyrábět úplně nové látky, které běžně nevytváří. Ty se pak v lidském těle lépe vážou na cílové bílkoviny a silněji bojují s nemocemi, například se záněty nebo bakteriemi.

Proč je to důležité? (Jedno zdraví)

Tento výzkum je ukázkou moderního přístupu Jedno zdraví (One Health):

• Udržitelné zemědělství: stačí pěstovat méně rostlin a získat z nich víc užitečných látek, a tím šetřit půdu a zdroje.
• Odolná příroda: rostliny se zdvojenými chromozomy bývají odolnější vůči stresu (suchu, chorobám) a lépe zvládají měnící se klima.
• Zdraví lidí: získáme silnější a bezpečnější přírodní léky, které mohou nahradit chemické přípravky a zpomalit šíření bakterií, na které už nezabírají antibiotika.

Slovníček

• Polyploidizace: laboratorní metoda, při které se v buňce uměle znásobí počet sad chromozomů (například ze 2 na 4).
• In vitro: latinsky „ve skle“. Výzkum nebo pěstování probíhá v kontrolovaném prostředí laboratoře.
• Chromozom: struktura v jádře buňky, která nese DNA a geny s „recepty“ na to, jak má rostlina růst a co má vyrábět.
• Silice (esenciální oleje): silně vonící látky, které rostliny tvoří. Často mají výrazné léčivé účinky.

Zdroj

Gupta, N., Bhattacharya, S., Dutta, A., Fernández Cusimamani, E., Milella, L. a Leuner, O. (2024): In Vitro Synthetic Polyploidization in Medicinal and Aromatic Plants for Enhanced Phytochemical Efficacy: A Mini-Review. Agronomy 14, 1830.

Článek vznikl pro vzdělávací pexeso VĚDXESO (ČZU FAPPZ), verze textu 1.0 z roku 2025. Nápověda na kartě: Zdvojením chromozomů (dvojité geny) v laboratoři můžeme rostlinám přidat „recepty“ na výrobu mnohem většího množství léčivých látek (například mentolu v mátě).