Vsadili na žabinec a pokořili týmy z celého světa

Jedenadvacet mladých lidí uspělo s projektem, jak lépe pěstovat rostlinu okřehek a udělat z ní zdroj bílkovin pro hospodářská zvířata. Ve dvacetileté historii je to první vítězství česko-slovenského týmu ve světové soutěži iGEM. Vynikající úspěch si tým se svými přáteli a podporovateli připomněl v pátek 5. prosince v Mendelově skleníku.

Skupina s názvem iGEM Brno z Masarykovy univerzity a Vysokého učení technického v Brně se více než rok věnovala nejen tomu, jak lépe pěstovat vodní rostlinu okřehek či lidově žabinec. Je to nejmenší a nejrychleji rostoucí vodní rostlina na světě, která navíc toleruje mnohem vyšší koncentrace dusíku a fosforu než jiné rostliny. To vše se tým snažil využít a vylepšit tak, aby prozkoumal a ukázal cesty, jak může okřehek pomoci zemědělcům s krmením zvířat, ale i se snížením emisí dusíku.

Okřehek obsahuje stejné množství bílkovin jako sója, ale dokáže vyprodukovat až třikrát více biomasy na stejné ploše a ve stejném čase. Pěstování okřehku by však vyžadovalo zásadní změny v infrastruktuře farem, což pro zemědělce představuje riziko. Aby tedy měli důvod tuto rostlinu přijmout, je nutné dále zvýšit její produktivitu – udělat z ní plodinu. „Je to proces, který lidstvo důvěrně zná – všechny plodiny, které dnes běžně konzumujeme, prošly tisíci let šlechtění,“ vysvětlil jeden ze zakládajících členů týmu Miroslav Rosputinský.

Čekat tak dlouho na novou plodinu však není možné, tým se proto zaměřil na možnosti, jak tento proces urychlit. Jednak se pustil do hledání technického řešení, jak okřehek efektivněji pěstovat, ale především se zaměřil na možnosti genetické úpravy rostliny tak, aby vytvářela víc biomasy.

Nástroje pro výzkum

Původní cíl, geneticky modifikovat okřehek produkující víc biomasy, tým po konzultacích se světovými vědci nakonec přehodnotil. Podařilo se mu ale vytvořit soubor nástrojů, které výrazně zjednodušují práci s okřehkem dalším vědcům. A to jim ve světové soutěži vyneslo hlavní cenu.

Grand Prize získali v kategorii nejzkušenějších týmů, přestože mezi členy iGEM Brno nebyl jediný doktorand, a nechali za sebou soutěžící z nejlepších světových univerzit jako Oxford či Cambridge. Úspěch týmu podtrhl také zisk dalších tří speciálních ocenění: Best Agriculture Project, Best Plant Synthetic Biology a Best Presentation.

i

„Podařilo se nám dosáhnout výrazného pokroku v možnostech genetické modifikace okřehku. Na finále soutěže, které se konalo koncem října v Paříži, jsme představili nový transformační protokol, který zkracuje proces úprav genomu okřehku z dosavadních pěti měsíců na jeden měsíc. Pro tento pokrok jsme právě využívali nástroje syntetické biologie a podařilo se nám připravit dva plazmidy, tedy molekuly DNA přirozeně se vyskytující v bakteriích, z jejichž pomocí můžeme upravovat genom okřehku a měnit tak jeho vlastnosti,“ přiblížil výsledky práce týmu Rosputinský. Dodal ale, že v současnosti je úspěšnost genetické modifikace jen částečná, tedy že se mutace neprojeví u všech buněk upravované rostliny.

Týmu iGEM Brno se také podařilo vyvinout autonomní vertikální modulární kultivační systém ovládaný prostřednictvím mobilní aplikace. Mají i predikční model, který pomáhá designovat experimenty podle záměru výzkumníků. Vše, co se týmu podařilo vytvořit, může aktuálně posloužit především vědcům pro další výzkum okřehku a pokusy s ním.

Intenzivní měsíc před finále

Na projektu pracovali studující zhruba rok, před pařížským Grand Jamboree, kterého se zúčastnilo na pět tisíc lidí, je pak čekal asi nejintenzivnější měsíc. Museli se připravit na to, že budou svou práci prezentovat před porotci. Pět minut měli na představení projektu a dvacet minut pak odpovídali na otázky, které si hodnotitelé připravili na základě webové stránky, kterou tým k projektu připravil.

„Většina naší přípravy během října se soustředila právě na tuto fázi dotazování. Očekávali jsme, na co se mohou porotci ptát, připravovali jsme odpovědi, řešili jsme, kdo z týmu bude odpovídat na konkrétní typy otázek, a cvičili jsme se ve zdokonalování odpovědí,“ popsal Rosputinský s tím, že jejich mentoři jim umožnili setkání také s vědci a vedoucími výzkumných skupin na MU, kteří jim kladli dotazy a radili, jak vylepšit odpovědi i prezentaci.

Také vyučující byli vstřícní a umožnili studujícím například náhradní plnění cvičení a dalších povinností, aby se měl tým možnost plně soustředit na přípravu na finále.
To bylo několikadenní a brněnská skupina měla štěstí, že prezentaci před šestičlennou porotou si odbyla hned první den a navazovala na ni i dvoudenní prezentace na stánku. „Měli jsme tam náš kultivátor, který dovezli kolegové z VUT na místo autem. Ten lákal ke stánku hodně lidí,“ podotkl Rosputinský.

Po prezentaci všech projektů vyhlásili organizátoři týmy, které postoupily do finále. Po vyhlášení finalistů čekalo skupinu iGEM Brno ještě jedno kolo před porotou. „Zavolali nás do místnosti, kde sedělo 417 porotců, tedy naprostá většina všech hodnotitelů soutěže, a museli jsme deset minut opět odpovídat na dotazy, které si pro nás připravili. Dovedete si představit, jak moc nervózní člověk je, když stojí proti čtyřem stovkám lidí v zelených bundách, kterými se porotci odlišovali,“ nastínila závěr finále další členka týmu Klára Pěchoučková.

Vítězové Grand Prize

Soutěže iGEM neboli International Genetically Engineered Machine se letos účastnilo přes 400 týmů z více než 60 zemí světa. Většina z nich dosáhla na ocenění v podobě bronzové, stříbrné či zlaté medaile. Ty se totiž udělují za splnění konkrétních podmínek v průběhu práce na projektu. Například za vytvoření wiki stránky, odevzdání prezentace nebo za inženýrský úspěch.

Hlavní ceny se pak udělují tři, a to po jedné v kategorii pro středoškoláky, vysokoškolské studující a takzvané overgraduate, kam se řadí týmy, mezi jejichž členy jsou lidé starší 23 let. Česko-slovenský tým z Brna tak dosáhl v soutěži, kde jsou týmy z nejlepších světových univerzit, nejvyšší mety.

„Určitě nám všem dala účast v této soutěži obrovské množství zkušeností, které bychom jinde neměli šanci získat. Osahali jsme si vědu ze všech stran od nápadu přes plánovaní, shánění financí, vytváření kontaktů i její prezentaci. Okřehek bude určitě tématem několika závěrečných prací a vítězství v soutěži iGEM pak v životopisech určitě může pomoci otevřít dveře ke studiu na prestižních univerzitách nebo do špičkových výzkumných týmů,“ zdůraznila Pěchoučková.

I když většina členů vítězného týmu s projektem končí, někteří budou na jeho rozvoji pracovat dál. „Chtěli bychom zvýšit úspěšnost toho, do kolika buněk rostliny se propíše vložená genetická mutace. Aktuálně to zkoušíme pomocí změny vnějších podmínek při pěstování okřehku,“ dodal Rosputinský.