Molekula DNA je známá jako nositelka genetické informace a většina z nás si ji představí jako dvoušroubovici. Často se s pojmem DNA setkáváme v detektivkách, kde se o DNA mluví ve spojitosti se stopou či důkazem k usvědčení pachatele.
DNA se nachází v jádru buňky a patří mezi tzv. nukleové kyseliny. Tyto látky toho ale dokážou ještě mnohem víc než nést geny a usvědčit pachatele. Velmi nečekaným a pozoruhodným zjištěním bylo, že nukleové kyseliny mohou fungovat jako katalyzátory, tedy urychlovat chemické reakce. Tento objev uskutečnila skupina Thomase Cecha v 80. letech minulého století v USA. Krátce na to byla vyvinuta metoda, tzv. in vitro selekce, která umožňuje nalezení molekul DNA či RNA, které katalyzují požadovanou chemickou reakci.
In vitro selekce je vlastně zrychlená umělá evoluce ve zkumavce. Můžeme si ji představit tak, že přes síto přesíváme ohromné množství molekul a hledáme pouze ty s vhodnou funkcí. Na první pohled to působí jednoduše, ale v typické in vitro selekci se začíná s obrovským množstvím různých molekul DNA. Slovy je jich deset na šestnáctou (deset milionů miliard) a v nich se hledá pouze několik vhodných molekul. A právě ve schopnosti odlišit aktivní molekuly, které mohou katalyzovat – urychlit danou reakci, od těch neaktivních spočívá neuvěřitelná síla in vitro selekce.
Projekt přináší nový způsob uvažování o DNA. DNA v tomto projektu není brána jako nositelka genetické informace, ale jako organická sloučenina schopná katalyzovat chemické reakce. Metodou in vitro selekce jsem izoloval krátké katalyticky aktivní molekuly DNA (deoxyribozymy), které vytváří světelné fluorescenční a barevné signály. Takto pečlivě vybrané molekuly DNA jsem pojmenoval Aurora, ta produkuje purpurové záření (fluorescenci), a Apollon, který svítí žlutou barvou.
Klíčovým úspěchem byl vývoj senzoru na bázi těchto DNA, který produkuje fluorescenční signál výhradně v přítomnosti konkrétního a aktivního enzymu z viru SARS-CoV-2. Jedná se o endoribonukleázu Nsp15. Tento senzor byl použit při vysokokapacitním testování pro nalezení vhodných inhibitorů této endoribonukleázy Nsp15. Touto metodou odhalené inhibitory by mohly posloužit jako základ pro vývoj nových antivirových terapeutik. Spolehlivé a robustní testy jsou jedním ze základních kamenů pro objevování nových léčiv ve farmacii.
Výsledky práce prokázaly, že katalyticky aktivní molekuly DNA jsou vhodné pro vývoj vysokokapacitních testů. Aurora a Apollon tak můžou najít uplatnění jak v základním výzkumu k nalezení nových léčiv, tak mohou posloužit jako základ pro vývoj nové generace testů pro rychlou a levnou diagnostiku některých virových onemocnění.