Nereikia optogenetinių įrankių, kad pastebėtum šio mokslininko apdovanojimus, medalius ir prizus. Jų tiek daug, kad visus juos paminėti nebūtų prasmės. Kas yra optogenetika? Kaip šviesa padeda geriau suprasti smegenis? Ir ar prestižiniai apdovanojimai neslegia mokslininko pečių?
Peteris Hegemannas laikomas optogenetikos pradininku pasaulyje. Garsaus chemiko atradimai padėjo suprasti, kad šviesa galime veikti smegenų ląsteles. Vilniuje vykusios konferencijos „The COINS 2020“ metu vienas garsiausių pasaulio mokslininkų LRT.lt papasakojo apie pripažinimą, idėjų paieškas Okinavos saloje, mokymąsi iš gamtos ir tamsoje daugybe prasmių skendinčius smegenis.
Prof. P. Hegemanno studentas, tirdamas chlamydomonas genties dumblių šviesai jautrius mechanizmus, atrado rodopsino jonų kanalus, kurie, reaguodami į šviesą, praleidžia vandenilio, natrio, kalio ir kalcio jonus. Šie jonai skatina nervinį impulsą sklisti kitomis nervinėmis ląstelėmis. Rodopsino kanalo atradimas pradėtas taikyti 2005 m. Pastaroji data ir laikoma optogenetikos technologijos pradžia.
Optogenetika yra technologija, kai šviesa aktyvuoti baltymai leidžia kontroliuoti pasirinktas didelių tinklų ląsteles. Optogenetikos technologijos principas, kuriam reikalingi fotoreceptoriai, promotoriai, chromoforai ir atsakas iš ląstelių, atvėrė galimybes neuronus valdyti skirtingo bangos ilgio šviesomis. Tai leidžia tyrinėti smegenų funkcijas ir su jomis susijusias smegenų ligas.
– Daugybė prestižinių mokslo apdovanojimų, medaliai… Kaip jaučiatės vadinamas optogenetikos pradininku pasaulyje?
– Didžiuojuosi, kad mūsų tyrimai vis labiau pripažįstami, pagerbiami įvairiais apdovanojimais. Tyrimus ir atradimus garsina jų praktinio pritaikymo galimybės, bet manau šiuo atveju fundamentinės žinios, kurias mes gauname, yra daug svarbiau. Man įdomiausia dirbti tada, kai rezultatas yra nežinomas, jis iš esmės gali būti bet koks, pakeisti mūsų suvokimą.
Labai didžiuojuosi mano studentais, kurie dažnai padaro sunkiausią darbą. Įdomu stebėti, kaip atskiros mokslo sitys susijungia. Aš buvau „grynas“ chemikas, o dabar savo žinias pritaikau neuromoksluose.
– Kaip moksleiviui paaiškintumėte optogenetikos esmę?
– Sakyčiau beveik tą patį, ką sakau studentams paskaitų metu. Šviesa reikalinga tam, kad matytume. Šviesa gali veikti įvairias ląsteles, mes galime matyti, kaip kinta jų elgsena. Iš esmės mes norime, kad mokslininkai matytų daugiau. Tokia buvo mano šviesa aktyvuojamų joninių kanalų atradimo esmė.
– Optogenetika leidžia, panaudojus šviesą, „įjungti“ arba „išjungti“ tam tikras ląsteles. Kaip tai gali padėti medicinoje?
– Tokių ligų, kurias galėsime taip išgydyti, gal ir bus, bet esmė kitur. Optogenetika pirmiausia yra analizuoti leidžiantis įrankis, kuris padeda suprasti ligų veikimą. Čia svarbiausia – ne ligų gydymas, o geresnis jų progresavimo, atsiradimo suvokimas.
Jei galvosime apie žmogaus smegenis, jos skendi absoliučioje tamsoje. Jei nori apšviesti tam tikras ląsteles smegenyse, tai galime padaryti tik labai mažame regione, plote, pavyzdžiui, kvadratinio milimetro. Ląstelės, kurios atsakingos už ligas, dažniausiai paplinta po smegenis, jos nėra lokalios. Optogenetika yra naudingesnė tiriant kitokius organizmus. Žmogaus smegenys yra per didelės irper sudėtingos. Bet žinios, gautos tiriant paprastesnius organizmus, gali padėti norint suprasti ligų veikimo mechanizmus, o tai aktualu ir gydant žmones.
– Dar 2010 metais žurnalas „Nature“ paskelbė optogenetiką metų moksliniu metodu. Kiti žurnalai skelbė, kad tai dešimtmečio proveržis. Ką pavyko sužinoti per kitą dešimtmetį?
– Mano laboratorijai pritaikymas nėra svarbus. Tiriame fotoreceptorius, atradome daug naujų fotoreceptorių. Šiuo metu optogenetikos įrankių galimybes suprantame daug geriau nei prieš dešimtmetį. Mūsų žinios padeda kitiems mokslininkams būti tikslesniems aktyvuojant ar slopinant skirtingų tipų ląsteles.
– Kokie pagrindiniai optogenetikos trūkumai?
– Tai, kad smegenys yra tamsoje. Todėl šviesa aktyvuoti didesnę smegenų dalį yra sudėtinga. Manau, kad jauni tyrėjai turi ieškoti visai kitokio požiūrio, naujų idėjų, kaip šią problemą išspręsti. Pavyzdžiui, galbūt tikslinga naudoti ne regimąją šviesą, o kitokius spindulius. Ultragarsas, magnetizmas – visa tai gali duoti rezultatą. Reikia naujų technologijų, kurios leistų keisti baltymus, DNR smegenyse.
Kodėl sakau, kad tai turi daryti jaunieji mokslininkai? Nes jie dažniausiai linkę labiau rizikuoti. Jie turi daugiau laiko, nori įrodyti, kad gali dirbti savarankiškai. To reikia didesniam progresui pasiekti. Šiuo metu optogenetikoje analizuojama tik individualias aminorūgštis, tai per siaura sritis.
– Kaip tai pasiekti?
– Manau, kad labai gerai yra atsakymų ieškoti gamtoje. Galbūt atsakymus galima rasti Okinavos saloje, o ne mikrobiologijos laboratorijoje. Jauni mokslininkai dažnai užsižaidžia darydami tą patį, ką daro didelės mokslininkų grupės. Reikia plėsti akiratį, ieškoti naujų sprendimų.
– Kaip manote, ar daug šiuo metu žinome apie žmogaus smegenis? Astrofizikai teigia, kad jiems pavyko suprasti apie 4 proc. visatos?
– Nemanau, kad galima pasakyti konkretų skaičių. Visgi nemanau, kad žinome daugiau kaip 4 proc. Turime suprasti, kai daugumos smegenų tyrimų tikslai yra per ambicingi. Šiuo metu mes nežinome, kaip progresuoja pagrindinės neurodegeneracinės ligos. Tokia realybė. Dauguma atradimų buvo padaryti atsitiktinai kažką pastebėjus, o ne sistemingai ieškant konkrečių dalykų. Labai daug nežinome apie pagrindinius smegenų gebėjimus.
Įdomu ir tai, kad daugybė inovacijų mus pasiekia iš kitų sričių, o ne neuromokslininkų. Pavyzdžiui, Virginijus Šikšnys yra mikrobiologas, o ne neuromokslininkas, bet jo atradimai keičia suvokimą ir apie smegenų veiklą.
Be to, mano nuomone, progresas kol kas pasiekiamas, tiriant paprastesnius organizmus, o ne tiesiogiai žmogaus smegenis. Tirdami mažesnius organizmus, galime geriau suprasti tuos veikimo principus, kurie yra panašūs ir į žmogaus smegenų. Jei iki galo nesuprantame jų, kaip galime suprasti žmogaus smegenis.
Dar daugiau, matau didelę prarąją tarp psichologijos ir neuromokslų. Turime ją mažinti. Tam gali prireikti dešimtmečių.
– Kokia jūsų nuomonė apie žmogaus genų redagavimą? Genetinės informacijos, kuri gali byloti apie padidintą riziką susirgti tam tikromis ligomis, žinojimą? Matote bioetinių problemų?
Yra teigiamų ir neigiamų dalykų. Dalis žmonių norės sekvenuoti smegenis. Turiu kolegų, kurie tai padarė. Bet kas iš to? Visi žinome, kad rūkymas kenkia, bet yra daugybė rūkančių žmonių. Man greičiausiai prieš 30 metų medikai būtų pasakę, kad mano mokslininko karjera nesusiklostys dėl atminties problemų. Bet tai tik prognozės. Aš dėl jų per daug nesijaudinčiau.
Žinoma, yra atvejų, pavyzdžiui, pdidintos rizikos susirgti krūties ar kaiušidžių vėžių, kai ta informacija gali būti aktuali.
Kodėl aš turėčiau galvoti apie Alzheimerio ligą, jei nėra vaistų nuo jos? Jei informacija gali užkirsti kelią ligoms, tada reikia ka pasinaudoti, bet kitu atveju... kodėl aš turėčiau tai žinoti?
