Šveicarijoje dirbanti lietuvių mokslininkė apie genų redagavimą: skamba baugiai, tačiau tai gali padėti gydyti genetines ligas

Patricija Kilminavičienė, LRT.lt
2020.08.07 05:30
Genų redagavimas

Gimus mokslininkų šeimoje, atrodo, kone vienintelis kelias – ir pačiam tapti mokslininku. Į Šveicariją išvykusi lietuvių mokslininkė Miglė Kazlauskienė užaugo fizikų šeimoje, todėl noras žvelgti į pasaulį su didesniu smalsumu buvo įskiepytas nuo mažumės. Tačiau, kitaip nei tėvai, ji pasuko biochemijos keliu ir dabar tyrinėja žmogaus RNR modifikaciją.

Mokslinį kelią M. Kazlauskienė pradėjo profesoriaus Virginijaus Šikšnio laboratorijoje – daug metų tyrinėjo CRISPR-Cas sistemas. Portalui LRT.lt ji daugiau papasakojo, kokios tai sistemos ir kaip jos gali būti pritaikomos gydant genetines – paveldimas žmonių ligas.

LRT.lt publikuoja interviu iš straipsnių ciklo „Mokslas be sienų“. Kiekvienos savaitės penktadienį pateiksime įdomiausius pokalbius su svetur išvykusiais Lietuvos mokslinininkais. Mokslininkai pasakos apie savo atliekamus tyrimus, patirtį užsienyje, karjeros kelio ir gyvenimo vingius.

– Nuo ko prasidėjo Jūsų mokslinis kelias? Kodėl pasirinkote biochemijos kryptį?

– Gal kad užaugau kelių fizikų mokslininkų šeimoje, mane nuo mažumės traukė suprasti, kaip veikia pasaulis, ir padėti tai suprasti kitiems. Mokykloje ilgai dvejojau, kokie mokslai traukia labiausiai: domino tiek istorija ir lingvistika, tiek matematika ir gamtos mokslai. Visais atvejais magėjo suprasti, kodėl kažkas – molekulės ar istorinės asmenybės – elgiasi vienaip ar kitaip. Galiausiai pasirinkau biochemiją veikiausiai dėl pažįstamų rekomendacijų, kad Vilniaus universitete yra itin stipri biochemijos programa.

– Kokie buvo didžiausi iššūkiai moksliniame kelyje tiek Lietuvoje, tiek išvykus į Šveicariją?

– Didžiausias iššūkis – gyventi atskirai nuo savo vyro podoktorantūrinės stažuotės metu, mat man išvykus į Šveicariją jis liko Lietuvoje. Ši problema ypač paaštrėjo pandemijos metu, kai sunkiau keliauti. Nors galimybė susipažinti su kitų šalių kultūromis ir pasisemti patirties iš geriausių pasaulio mokslininkų yra neįkainojama, deja, tai dažnai sunkiai suderinama su šeimos gerove. Esu labai dėkinga vyrui, kad taip palaiko mano karjerą ir mane, tačiau suprantu, kiek daug talentingų žmonių atsisako tokių perspektyvų dėl šeimos.

Genų redagavimas
Genų redagavimas / AP nuotr.

– Kas Jums, kaip mokslininkei, yra pasiekimas? Ką laikytumėte savo didžiausiu laimėjimu?

– Mokslininkai paprastai vertinami pagal formalius kriterijus – straipsnius prestižiniuose žurnaluose, gautą finansavimą ir kitus įvertinimus. Bent iki šiol man mokslinis gyvenimas labai sekėsi – bent keli straipsniai, kurių koautorė esu, sulaukė tiek geriausių mokslo žurnalų redaktorių dėmesio, tiek mokslo bendruomenės, esu gavusi tarptautines stipendijas (EMBO, HFSP) savo mokslinei veiklai vykdyti ir t. t.

Tačiau nė vienas toks formalus įvykis nė iš tolo nesuteikė tiek džiaugsmo, kiek po ilgų eksperimentų pagaliau rastas atsakymas kad ir į labai smulkų mokslinį klausimą, todėl, manau, kad tai yra tikrieji moksliniai pasiekimai. Taip pat malonūs asmeniniai laimėjimai yra stebėti, kaip tavo mokytas ar mokomas studentas savarankiškėja ir po truputį tampa mokslininku.

– Skaičiau, kad mokslo bendruomenėje esate žinoma CRISPR-Cas sistemų populiarintoja. Kokios tai sistemos?

– Nesakyčiau, kad esu būtent šių sistemų populiarintoja, bet esant progai visada stengiuosi kuo platesnei publikai padėti suprasti pasaulį mokslininkų akimis. Lietuvoje dirbdama tyriau tam tikras CRISPR-Cas sistemas, todėl daugiau galėjau papasakoti apie jas.

CRISPR-Cas sistemos yra vienas iš būdų bakterijoms apsisaugoti nuo jas infekuojančių virusų – aptikusios atitinkamo viruso genetinę medžiagą ląstelėje, CRISPR-Cas sistemos ją sunaikina. Tik pradėję jas tirti mokslininkai pastebėjo, kad šios sistemos itin adaptyvios – jas turinčios bakterijos nuolat įgauna atsparumą virusams, su kuriais susiduria. Išsiaiškinus, kaip šis atsparumas įgaunamas ir kaip šios sistemos atskiria tam tikrų virusų genetinę medžiagą nuo pačios bakterijos genomo, buvo akivaizdu, kad šių sistemų pagrindu galima sukurti galingus ir lengvai programuojamus molekulinius įrankius.

Didžiausi pavojai kyla ne iš pačios technologijos, bet iš to, kiek mažai mes suprantame savo genomą.

Laboratorija/Asociatyvi nuotr.
Laboratorija/Asociatyvi nuotr. / Shutterstock nuotr.

– Kur tai gali būti panaudota? Kur mokslininkams jau pavyko pritaikyti šias sistemas?

– Turbūt geriausiai žinomas CRISPR-Cas sistemų naudojimas genomui redaguoti, genetinėms žmonių ligoms gydyti. Šios sistemos toliau aktyviai tyrinėjamos ir optimizuojamos, bet iki šiol gauti pirminiai rezultatai yra daug žadantys. CRISPR-Cas sistemos taip pat taikomos diagnostikai, ypač pasirinktiems virusams aptikti, tarp jų ir koronavirusui COVID-19 Amerikoje. Jau sukurtas greitesnis ir paprastesnis šios technologijos variantas, kuriam nebūtų reikalinga specializuota laboratorija, tačiau jis dar nėra patvirtintas plačiam naudojimui.

– Žmogaus genų redagavimas iš šalies skamba šiek tiek baugiai. Ar šia technologija galima padaryti žalos žmogui? Kokių pavojų Jūs įžvelgtumėte?

– Į tokius klausimus visada labai sunku atsakyti – mes, žmonės, esame pernelyg linkę į kraštutinumus. Negaliu sakyti, kad šia technologija visai negalima padaryti žalos, tačiau taip pat nenorėčiau būti neteisingai suprasta, kad ši technologija gali būti labai pavojinga. Viskas priklauso nuo to, kaip mes pasirinksime šią technologiją taikyti ir kiek nuodugniai leisime mokslininkams ją ištirti prieš bandydami ją taikyti plačiau.

Net ir su visomis dabartinės biologijos žiniomis genetinės medžiagos keitimas neįprastų stebuklų nesukurs.

Tiesą pasakius, manau, kad šiuo metu didžiausi pavojai kyla ne iš pačios technologijos, bet iš to, kiek mažai mes suprantame savo genomą. Taip, žmogaus genomo seka yra žinoma, tačiau didžiosios jos dalies prasmės mes vis dar nesuprantame. Laimei, mokslo bendruomenė supranta riziką ir yra įvedusi reikalingus reguliavimus, nemažai diskutuojama tiek techniniais, tiek bioetikos klausimais.

Laboratorija/Asociatyvi nuotr.
Laboratorija/Asociatyvi nuotr. / Shutterstock nuotr.

– Kokias baimes, susijusias su genų redagavimu, laikytumėte nepagrįstomis?

– Manau, visuomenė linkusi pervertinti, kiek paprastai ir efektyviai ši technologija gali veikti ir ypač kiek didelį pokytį galima sukelti redaguojant genus. Nors ji yra kur kas paprastesnė nei kitos, lanksčiam šios technologijos taikymui vis tiek reikia specialių medžiagų, įrangos ir – svarbiausia – labai specifinių ir išsamių žinių.

Bet net ir su visomis dabartinės biologijos žiniomis genetinės medžiagos keitimas neįprastų stebuklų nesukurs. Įmanoma pataisyti smulkias nustatytas genomo klaidas kai kurių genetinių ligų atveju ar perkelti kai kuriuos labai paprastus, individualius bruožus, tačiau bent kol kas niekas negali sukurti naujų funkcionalių savybių ar perkelti sudėtingesnių savybių iš vienų organizmų į kitus. Pavyzdžiui, galime sukurti fluorescuojančią varlę, nes tam užtenka vieno fluorescuojančio baltymo geno, tačiau negalime priversti varlės prabilti žmogaus balsu.

Gana keistai skamba ir baimės, kad jeigu valgysime daržoves ar grūdus, kurių genetinė medžiaga yra vienaip ar kitaip pakeista, atsitiks kažkas blogo. DNR, kurią suvalgome, yra suskaidoma virškinimo sistemoje nepriklausomai nuo jos sekos. Tiesa ta, kad augalinių kultūrų genetinei medžiagai žmonės įtaką daro nuo pat tada, kai atsirado žemdirbystė. Ilgus tūkstantmečius žmonės atrinkinėjo tuos augalų variantus, kurie pasižymėjo norimomis savybėmis, pvz., didesniais vaisiais, pakantumu atšiaurioms žiemoms, ir taip darė įtaką jų natūraliai evoliucijai.

Miglė Kazlauskienė
Miglė Kazlauskienė / E. Kurausko nuotr.

Modernesniais laikais sėklos buvo paveikiamos tam tikrais chemikalais arba ultravioletine spinduliuote siekiant sukelti atsitiktines genomo mutacijas – ir vėlgi norimas savybes turintys augalai būdavo atsirenkami. Dėl šių procesų šiuo metu turime šiandien įprastus maistinius augalus. Be žmogaus įsikišimo jie tokie neegzistuotų.

Tiesa ta, kad augalinių kultūrų genetinei medžiagai žmonės įtaką daro nuo pat tada, kai atsirado žemdirbystė.

Labai keista ir liūdna, kad Europos Sąjunga leidžia modifikuoti augalus cheminiu būdu, kai gaunamas visiškai atsitiktinis rezultatas, tačiau draudžia maistinę produkciją keisti tikslingai. Savaime suprantama, ir tikslingai gauti produktai turėtų būti patikrinami prieš paleidžiant į rinką.

– Kokias ateities perspektyvas įžvelgiate šioje srityje?

– Manau, turime labai daug erdvės tobulėti – tiek optimizuoti pačią technologiją, tiek toliau tirti, kaip veikia mūsų organizmai ir kaip tiksliai viskas sustyguota mūsų genomuose, kad galėtume kurti pagrįstus genomo redagavimo planus, tiek geriau visuomenei paaiškinti, kokių turime galimybių bei rizikų.

Laboratorija/Asociatyvi nuotr.
Laboratorija/Asociatyvi nuotr. / Shutterstock nuotr.

– Prie kokių mokslinių tyrimų dirbate šiuo metu?

– Šiuo metu tiriu tam tikrą žmogaus RNR modifikaciją. Genomo informacija ląstelėse yra nuskaitoma RNR pavidalu, o pagal ją gaminami baltymai – pagrindiniai ląstelių darbininkai. Ląstelės gali modifikuoti tą RNR ir taip reguliuoti įvairius savo procesus. Yra žinoma, kad ši modifikacija sutrikusi kai kurių psichinių ligų atveju, pavyzdžiui, šizofrenijos. Aš bandau išsiaiškinti, kaip ląstelės atlieka šią modifikaciją, – tai žinodami galėtume geriau suprasti, kas atsitinka minėtų psichinių ligų atveju, ir, tikiuosi, gauti idėjų, kaip būtų galima jas gydyti ar jų išvengti.

Pagrindinis mūsų darbas – spėlioti, kaip viskas funkcionuoja, ir bandyti tai patikrinti, įrodyti.

– Koks pats svarbiausias klausimas, į kurį norėtumėte žūtbūt atsakyti?

– Nelaikau vieno mokslinio klausimo ar problemos kur kas svarbesniu už visus kitus. Yra tiek daug dar žmonijos neatsakytų klausimų – tiek smulkių, pavyzdžiui, kaip tam tikras mūsų baltymas atpažįsta savo taikinį ląstelėje, tiek stambesnių, pavyzdžiui, ką daro mūsų smegenų ląstelės, kad susiformuoja ir yra po to sukeliami prisiminimai, kokiais tiksliai būdais koduojama informacija mūsų genomuose. Taigi negalėčiau atsirinkti.

– Apie ką dažniausiai diskutuojate su kitais mokslininkais?

– Dažniausiai, ko gero, apie kasdienes technines problemas. Biocheminiuose tyrimuose stengiamės suprasti, kaip veikia plika akimi nematomos molekulės, ir tam naudojame įvairius metodus, kuriuos ne visada lengva atlikti ar interpretuoti gautus rezultatus. Daug diskutuojame ir apie savo tyrimų objektus – keliame įvairias hipotezes, kaip galėtų gamtoje vykti vieni ar kiti dalykai. Tai pagrindinis mūsų darbas – spėlioti, kaip viskas funkcionuoja, ir bandyti tai patikrinti, įrodyti. Be abejo, nemažai šnekamės ir ne moksliniais klausimais.

Nors medijų suformuotas mokslininko stereotipas pasižymi aukštu intelektu ir prastomis socialinėmis savybėmis, iš tikrųjų mokėti bendrauti yra itin svarbu šiuolaikiniam mokslininkui.

– Kokios, Jūsų nuomone, yra svarbiausios asmeninės savybės, kurias turi turėti mokslininkas?

– Ko gero, pirmiausia paminėčiau emocinę stiprybę. Labai daug kasdienių eksperimentų būna nesėkmingi ir reikia mokėti tikėti savimi, kad anksčiau ar vėliau pasiseks, rasi teisingą atsakymą. Su tuo susijusios ir tokios svarbios savybės kaip smalsumas, kūrybiškumas – jos padeda neprarasti motyvacijos ir ieškoti originalių problemos sprendimų. Nors medijų suformuotas mokslininko stereotipas pasižymi aukštu intelektu ir prastomis socialinėmis savybėmis, iš tikrųjų mokėti bendrauti yra itin svarbu šiuolaikiniam mokslininkui. Visi moksliniai darbai vykdomi daugiau ar mažiau grupėmis, o ne pavieniui, be to, kiek tavo rezultatai padės kitiems mokslininkams, taip pat priklauso nuo to, kaip sugebėsi juos viešinti.

– Kokį ryšį palaikote su Lietuvos mokslininkais?

– Bent kartais susirašome su buvusiais kolegomis, prie progos stengiuosi juos aplankyti. Be to, žinome, kad bet kada galime kreiptis vieni į kitus pagalbos. Jei išeina, stengiuosi grįžti ir į kai kuriuos renginius, pavyzdžiui, VU Gyvybės mokslų centro studentų ir darbuotojų iniciatyva kas dvejus metus rengiama konferencija „Vita Scientia“, sutraukianti daug užsienyje dirbančių lietuvių biomokslininkų.

Manau, atsižvelgiant į esamas darbo sąlygas, Lietuvos mokslo situacija yra daug geresnė, nei galėtume tikėtis.

– Ar planuojate grįžti į Lietuvą, ar vis dėlto vilioja mintis pasilikti užsienyje?

– Šiuo metu neatmetu nei galimybių grįžti namo, į Lietuvą, nei likti užsienyje. Kai kuriose užsienio vietose, tarp jų ir Ciuriche, yra kur kas palankesnės sąlygos moksliniams tyrimams nei Lietuvoje. Tačiau būtų kur kas smagiau prisidėti prie Lietuvos mokslo progreso. Dėl to labai džiugu matyti tokius pavyzdžius kaip dr. Urtės Neniškytės.

Genų redagavimas/Asociatyvi nuotr.
Genų redagavimas/Asociatyvi nuotr. / AP nuotr.

– Kaip vertinate Lietuvos mokslo situaciją, palyginti su Šveicarijos?

– Šveicarija nepalyginimai daugiau investuoja į mokslą nei Lietuva. Kalbu ne tik apie mokslininkų atlyginimus ir nacionalinių mokslinių projektų biudžetus – Šveicarija yra nemažai investavusi ir į infrastruktūrą, sukūrusi daugybę stiprių mokslo centrų. Viskas kaip užburtame rate: dėl gerų darbo sąlygų į Šveicariją noriai atvyksta dirbti daug stiprių mokslininkų, o dėl aukšto lygio laboratorijų gausos kuriasi nemažai patogios pagalbinės infrastruktūros, todėl kai kuriuos tyrimus atlikti darosi lengviau ir Šveicarijos patrauklumas mokslininkams tik didėja. Šveicariškoje laboratorijoje gana įprasta, kad beveik visi kolektyvo nariai yra atvažiavę iš skirtingų valstybių.

Lietuvoje yra nepalyginamai mažiau finansiškai stiprių laboratorijų, todėl negali atsirasti tokio didelio mokslinių paslaugų tinklo ir dėl mokslo sąlygų Lietuva nė iš tolo nėra tokia populiari tarp užsieniečių. Kita vertus, manau, kad, atsižvelgiant į esamas darbo sąlygas, Lietuvos mokslo situacija yra daug geresnė, nei galėtume tikėtis.