Mokslas ir IT

2019.03.27 19:17

Prestižiniame institute dirbantis lietuvis: pili kibirą dažų, o po akimirkos į tave žiūri „Mona Lisa“

Žmogaus genomas be galo sudėtingas – jį sudaro apie 1,5 metro ilgio DNR grandinė, kuri ląstelėje turi sutilpti į 0,01 milimetro dydžio branduolį. Branduolyje DNR nesudaro chaotiško kūlio, bet ir nėra suvyniota į kamuolį kaip siūlas. Prestižinio Makso Planko instituto tyrėjai naudoja specialius dažus ir bando įminti šias ir kitas žmogaus organizmo paslaptis.

Su Nobelio premijos laureatu Stefanu Hellu dirbantis Gražvydas Lukinavičius tikina, kad darbas su geriausiais atveria naujų galimybių, bet ir reikalauja atsakomybės.  

– Kokia jūsų nuomonė apie populiarėjantį „open science“? Atvirus tyrimų duomenis, kurie iš karto viešinami?

– Laisvai prieinamo mokslo judėjimas (Open Science) prasidėjo dar praėjusio amžiaus pabaigoje ir išsiplėtė į mokslo rezultatų vertinimo, skelbimo ir analizės sistemą. Jos pagrindinis tikslas – užtikrinti, kad moksliniai rezultatai, gauti naudojant mokesčių mokėtojų pinigus, būtų nemokamai pasiekiami visuomenei. Tai yra savotiška priešprieša komerciniams mokslo žurnalams. Aš manau, kad tai puiki idėja, leidžianti greitai pateikti naujausius rezultatus mokslo bendruomenei ir visuomenei vertinti.

Atvira rezultatų vertinimo sistema leidžia ne tik įvertinti mokslininko darbą, bet ir pateikti pasiūlymus, ką galima patobulinti arba patikrinti papildomai. Tokios sistemos minusas, kad daugelis atviros prieigos žurnalų spausdina labai didelį kiekį informacijos ir tiesiog sunku ją visą deramai įvertinti. Šių žurnalų įtakos indeksas nėra didelis ir jiems sunku pritraukti straipsnius iš elitinių mokslinių grupių, kurios mieliau renkasi uždaresnius prestižinius žurnalus (Nature, Science ar Cell).

Tiesa, vis daugiau komercinių žurnalų siūlo galimybę publikuotą straipsnį padaryti laisvai prieinamą visuomenei už papildomą mokestį. Dar 2011 metais JAV buvo priimtas siūlymas, kad visi moksliniai tyrimai, atlikti naudojant mokesčių mokėtojų pinigus, būtų skelbiami laisvai prieinamoje spaudoje. Kiek vėliau panašus dokumentas priimtas ir Europos komisijos. Taigi „Open Science“ judėjimas vis labiau įsigali ir, manau, kad tai turėtų būti mokslinių rezultatų viešinimo standartas ateityje.

– Kaip vertinate žiniasklaidoje pasirodžiusius pranešimus apie genų redagavimą kovojant su ŽIV. „Crispr“ galimybės ir etiniai iššūkiai?

– Kol kas tokie žmogaus genomo pakeitimo atvejai yra pavieniai, todėl sunku įvertinti jų efektyvumą. CRISPR (clustered regularly interspaced short palindromic repeats) yra tik viena iš trijų technologijų, kuriomis naudojantis galima pakeisti organizmo genomą. Dar 2014 metais paskelbtas straipsnis, kuriame aprašomas cinko-pirštų nukleazių (zinc-finger nuclease, ZNF) pritaikymas ŽIV pacientams gydyti. Kiek vėliau, 2016 metais, pasirodė straipsniai, kuriuose kovai su šia liga pasitelkta į transkripcijos aktyvatorių-panašių elektoriaus nukleazių (Tanscription activator-like effector nucleases, TALEN) technologija. Manau, kad visais šiais atvejais siekta pademonstruoti minėtų metodikų galimybes ir sulaukti visuomenės dėmesio.

Paskutinis žiniasklaidoje nuskambėjęs Kinijos atvejis, kai prof. He Jiankui modifikavo žmogaus embrionus, ypatingas tuo, kad genai pakeisti dar nesergantiems ir net negimusiems individams. Tai buvo nelabai vykęs eksperimentas, nes taikyta technologija nėra iki galo ištirta ir gali turėti pašalinių poveikių, kuriuos sunku numatyti. Kinijos mokslų akademija pasmerkė šį bandymą ir skyrė baudą profesoriui

Skirtingai nei kituose vykdytuose eksperimentuose, šio eksperimento rezultatas – gimę vaikai, galintys modifikuotą genomą perduoti savo palikuoniams ir užtikrinti jų atsparumą ŽIV. Tai ir sukelia didžiausią etikos problemą, nes laikui bėgant dalis žmonių gali tiesiog išmirti nuo AIDS dėl to, kad jų genomai nebuvo modifikuoti įvedant papildomą mutaciją. O išmokus gerai redaguoti genomą, galima sukurti ir visą superžmonių rasę.

–Kokios ląstelės jūsų veiklos lauke šiandien? Ko siekiate?

– Mano tyrimai yra susiję su fluorescuojančių žymenų kūrimu, kurie leistų nuspalvinti įvairias ląstelės struktūras. Mano grupė nėra prisirišusi prie konkrečių ląstelių tipo, kaip tik atvirkščiai – stengiamės  pritaikyti keletą žymėjimo technologijų kuo didesniam organizmų ir ląstelių skaičiui. Mes koncentruojamės į gyvų ląstelių dažymą ir vizualizaciją mikroskopais. Dauguma šiuo metu komerciškai prieinamų fluorescuojančių dažiklių nėra tinkami gyvoms ląstelėms tirti, todėl mes stengiamės rasti ar sukurti tokius žymenis, kurie leistų stebėti dinamiškus procesus gyvuose organizmuose.

Mano grupė yra įkurta Nanobiofotonikos departamente, kuriam vadovauja prof. Stefan Hell. Jis 2014 m. buvo apdovanotas Nobelio premija už superskiriamosios gebos mikroskopijos metodų sukūrimą, todėl mes naudojamės puikia galimybe taikyti šią technologiją. Šiuo metu kuriame unikalią sistemą genetinės informacijos saugyklai, chromatinui, žymėti. Tikimės ją pritaikyti diagnozuojant ligas. Didžiausias iššūkis yra sukurti žymenis, kurie nebūtų toksiški ir leistų ilgą laiką stebėti vykstančius procesus.

– Mokslinę karjerą toliau tęsiate užsienyje? Ar lengvai pavyksta gauti finansavimą? Kaip vertintumėte mintį, kad šiandien mokslininkų padėtis Lietuvoje geresnė, dėl to, kad jie turi darbo vietą iki „gyvos galvos“?

– Taip, kol kas savo mokslinę karjerą tęsiu Vokietijoje. Kelias nebuvo lengvas, bet praėjusiais metais gavau labai palankias sąlygas savo darbams vykdyti Makso Planko draugijos Biofizikinės chemijos institute Getingene. Kol kas finansų stoka negaliu skųstis, nes Makso Planko draugija skiria finansavimą kiekvienam naujai priimtam tyrėjui. Be to, dar galima pateikti paraiškas į kitas mokslinių tyrimų finansavimo agentūras ir taip dar labiau pagerinti savo grupės finansinę padėtį.

Tai didžiausias kontrastas, palyginti su Lietuva, kur tokio finansavimo nėra, ir galimybės suburti naują grupę ir pradėti vystyti naujas tyrimų kryptis yra labai neaiškios. Reiktų paminėti, kad Lietuvoje vieta iki „gyvos galvos“ dažniausiai reiškia tik algą, o lėšų tyrimams vis tiek reikia ieškoti teikiant paraiškas fondams ir mokslo tarybai.

Vyksta periodinės mokslo darbuotojų atestacijos, kurių metu gali keistis mokslininko statusas, o tai suteikia truputėlį dinamikos Lietuvos mokslo sistemai. Tokia padėtis leidžia tyrėjams siekti ambicingų tikslų ilgalaikėje perspektyvoje ir tai galėtų sukurti siekiamą mokslo proveržį Lietuvoje. Tiesa, egzistuoja ir kita medalio pusė – garantuotos pajamos ir statusas įveda stagnacijos faktorių, kuris veikia priešingai. Reiktų siekti pusiausvyros tarp pastovių ir laikinų pozicijų kiekio.

– Kiek suprantu, siekiate kuo geriau atvaizduoti ląstelių struktūrą (chromatiną, centrosomą, citoskeletą, lizosomas ir mitochondrijas). Kokių naujų žinių tai suteikia, ką pavyksta sužinoti?

–Žmogaus genomas be galo sudėtingas – jį sudaro apie 1,5 metro ilgio DNR grandinė, kuri ląstelėje turi sutilpti į 0,01 milimetro dydžio branduolį! Branduolyje DNR nesudaro chaotiško kūlio, bet ir  yra suvyniota į kamuolį kaip siūlas.

Dėl sąveikos su RNR ir baltymų molekulėmis DNR supakuojama į organizuotas struktūras. Tai labai svarbu kiekvienos ląstelės funkcionavimui. Dėl netolygaus ir tikslingo DNR supakavimo aktyvūs genai atsiduria lengvai prieinamose kilpose, o konkrečiu momentu ar tam tikro audinio ląstelėje nenaudojami („nutildyti“) genai paslepiami kompaktiškesnėse struktūrose. Šis sudėtingas DNR, baltymų ir RNR kompleksas vadinamas chromatinu.

Mes norime suprasti, kaip keičiasi branduolio struktūra, dalinantis ląstelėms ir vystantis organizmui. Šiuo metu tokie procesai dažniausiai tiriami jau nebegyvose, fiksuotose ląstelėse. Pagrindinis mano mokslinės grupės siekis yra sukurti universalią chromatino žymėjimo sistemą, kuri leistų gyvai stebėti sudėtingus procesus vykstančius ląstelės branduolyje. Šiuo metu intensyviai dirbame kurdami fluorescuojančius žymenis, tinkančius gyvoms ląstelėms. Svarbu, kad šie žymenys dažytų norimus chromatino komponentus ir nekenktų ląstelės funkcijoms. Visiškai neseniai sukūrėme naują DNR žymenį, kuris yra mažiai toksiškas ir leidžia panaudoti superskiriamosios gebos mikroskopiją ląstelės branduolio struktūrai stebėti. Šis atradimas publikuotas prestižiniame žurnale RSC Chemical Science.

Beje, pirmas straipsnio autorius lietuvis, Jonas Bucevičius, anksčiau dirbęs VU Chemijos katedroje. Panašius žymenis mes kuriame ne tik žmogaus genomo, bet ir kitų ląstelės struktūrų (centrosomoms, citoskeletui, lizosomoms ir mitochondrijoms) stebėti.

– Kuriate specialius dažus (žymenis). Gal galite pabandyti kuo paprasčiau paaiškinti, kas tai ir kaip jie veikia?

– Paprastai tariant, mūsų grupė yra dažytojai, tik mes kuriame dažus ne sienoms ar pastatams dažyti, o ląstelės struktūroms vizualizuoti mikroskopija. Reikia padaryti taip, kad dažai patys surastų jiems skirtas vietas sudėtingame ląstelės struktūrų labirinte. Realiame gyvenime tai atrodytų taip: ant sienos išpili kibirą sumaišytų dažų, o, jiems nutekėjus, į tave žvelgia „Mona Lisa“.

– Kas sunkiausia vykdant mokslinę veiklą prestižiniame institute? Ko labiausiai pasiilgstate dirbdamas užsienyje?

– Sunkiausia yra užtikrinti aukštus mokslinės veiklos standartus. Tai reiškia, kad kiekvieną gautą rezultatą būtina patikrinti daugybę kartų įvairiais aspektais. Pavyzdžiui, naujai sukurtas dažas tikrinamas ne tik mūsų laboratorijoje, bet ir kaimyninėse ar bendradarbiaujančioje laboratorijose. Todėl mūsų publikuoti rezultatai gali būti atkartoti kitų mokslinių grupių. Kaip ir kiekvienas žmogus labiausiai pasiilgstu tėvynės ir tėvų, tačiau šiuo metu turiu puikią galimybę bendrauti lietuviškai, nes mano grupę sudaro net 4 lietuviai.