Dr. M. Tomkuvienė – apie mūsų DNR ir ką galime padaryti, kad genai veiktų harmoningai

Dr. M. Tomkuvienė šiemet paskelbta prestižinės „L‘Oréal-UNESCO“ jaunųjų talentų programos „Moterims moksle“ nugalėtoja. „L'Oréal“ remiamo projekto metu mokslininkė su komanda tyrinės vieną iš žmogaus baltymų, kuris užtildo reikiamus genus. Daugiau apie premiją ir ja įvertintą projektą, kitus dr. M. Tomkuvienės mokslinius tyrimus ir interesus pasikalbėjome jos darbo kabinete Vilniaus universiteto Gyvybės mokslų centre (VU GMC). Mokslininkė taip pat pasidalijo ilgaamžiškumo patarimais, kuriuos pati praktikuoja.

„Įprasta darbo diena man neegzistuoja. Bet mokslininko darbas tuo ir įdomus – kiekvieną dieną darome skirtingus dalykus [...] Manau, kiek darai – tiek ir spėji. Aš darau daug visko, bet man tos veiklos vyksta lėtai. Tyrimai juk yra ilgas procesas“, – pokalbį pradeda M. Tomkuvienė.

– Po mokyklos pasirinkote studijuoti molekulinę biologiją. Kodėl jus patraukė būtent šis mokslas? Ir ar tada jau žinojote, kad būsite mokslininke?

– Kai rinkausi, ką studijuoti, net negalvojau, kad būsiu mokslininkė. Tokia frazė mano galvoje neegzistavo… Rinkausi studijuoti sau įdomų dalyką – molekulinę biologiją. Mano pasirinkimui įtakos tikriausiai turėjo mokslininkai, kuriuos teko pažinti, kol dar buvau moksleivė.

Kartą į mokyklą atvažiavo profesoriai Eugenijus Arvydas Janulaitis ir Gervydas Dienys, nusišypsojo sėkmė susipažinti ir su prof. Sauliumi Klimašausku. Taip pat, jau būdami 12-tokai, su visa klase važiavome į VU Biotechnologijos institutą pabandyti atlikti eksperimentų su DNR. Tai, ką ir kaip mokslininkai pasakojo, man tikrai padėjo apsispręsti, ką rinktis studijuoti.

Kai sužinojau, kad yra molekulinės biologijos bakalauro programa, pajutau, kad tarsi lemputė užsidegė – taip, čia mano. Vėliau magistrantūrai rinkausi Genetikos programą, o doktorantūrai – Biochemijos. Sekdama tuo, kas man buvo įdomu, kokių žinių norėjau pasisemti.

Studijuojant įdomumas išliko, prasidėjo praktika laboratorijoje, po truputėlį įsitraukiau į mokslinius tyrimus. Taip ir likau (juokiasi).

– Pandemijos metu buvote viena iš daugiausiai matomų ir bendraujančių su žiniasklaida bei visuomene mokslininkių. Ar viduje pajutote didesnę prasmę komunikuoti?

– Papildomos prasmės man tai nepridėjo, nes vis vien žinau, kad mano pagrindinis darbas yra tylusis – vykdyti eksperimentus, tyrimus. Kitaip tariant, tai, ko visuomenė nemato metų metus. Kai tie tyrimai, dažniausiai apjungti su daugelio kitų mokslininkų rezultatais, atneša tiesioginę naudą, visi prisidėję mokslininkai nėra išvardijami. Naujais atradimais prisidėti prie žmonijos mokslinių žinių bagažo man yra svarbiausia. Per pandemiją visas pasaulis buvo kritinėje situacijoje, komunikuoti tiesiog reikėjo.

Mano vyras yra šaulys, jis man nuo 2014 m., kai Rusija užėmė Rytų Ukrainos dalį, sakydavo, kad jei bus kažkas – jis bus savanoris ir eis kovoti. Kai prasidėjo pandemija, supratau, kad bendravimas su visuomene yra mano savanorystės šaukimas. Tai savo darbą pandemijoje labiau mačiau kaip savanorystę kovoje su virusu.

– Kiek žinau, rašote populiariojo mokslo knygą apie RNR. Kokia tai knyga ir kada jau galėsime ją perskaityti?

– Taip, rašau ją ne viena – esame šeši autoriai. Pirminė idėja buvo mano, bet žinojau, kad viena tokios geros knygos neparašysiu, tai pasikviečiau kolegų.

Rašome apie RNR, nes RNR, kaip molekulė, iki pandemijos praktiškai nebuvo minima ir aptarinėjama. Pandemijos metu buvo kalbama ir apie RNR vakcinas, ir apie RNR virusus. Bendravau su žurnalistais, kurie vis prašydavo per dvi minutes papasakoti, kas yra RNR, kaip veikia PGR testai. Aš to mokiausi galbūt 6 metus, o man staiga reikėjo išmokti papasakoti per porą minučių (juokiasi).

Aišku, knyga interviu su žurnalistais nepakeis, bet noriu, kad visuomenė geriau suprastų. Tai rašome apie RNR molekulę, ką ji veikia žmogaus ir kitų gyvūnų organizmuose, apie virusus, apie testus virusams nustatyti ir apie genų žirkles, nes mūsų centre dirba ir garsioji profesoriaus Virginijaus Šikšnio komanda. Pasirodo, tų žirklių viduje yra ir RNR gabaliukas.

Knyga jau parašyta, dabar ją redaguojame. Laukiame gražių iliustracijų. Tikiuosi, kad artimu metu ją jau bus galima ir įsigyti.

– Šiandien kalbamės itin svarbia proga – buvote apdovanota prestižine „L'Oréal“ premija „Moterims moksle“. Ši premija skiriama metams vykdyti konkrečiam tyrimui. Papasakokite daugiau apie savo tyrimą, kuris buvo įvertintas?

– Prof. S. Klimašausko vadovaujamas skyrius, kuriame aš dirbu, VU GMC Biotechnologijos institute, tiria DNR modifikacijas – tai yra vienas iš kertinių epigenetikos akmenų. Tiriame baltymus, kurie modifikuoja DNR: pažymi kai kuriuos genus ląstelėse, kad jie veiktų, kai kuriuos – kad „užtiltų“. Kai ląstelės diferencijuojasi, kiekvienoje žmogaus ląstelėje, kurių yra keliasdešimt trilijonų, yra tas pats genomas.

Žmogus ir kiti gyvūnai bei augalai, vystosi iš pirminės ląstelės, kurioje yra visas genomas. Ląstelės dalijasi, visos turi tą patį genomą, bet, pavyzdžiui, žmogus galiausiai turi skirtingus organus.

Tai pasiekiama epigenetinių procesų metu. Kai kurie genai, kurie, pavyzdžiui, širdies ląstelėms yra nereikalingi, yra užtildomi. Vienas iš to užtildymo mechanizmų yra DNR modifikacijos. O jas atlieka specialūs mūsų naudojami baltymai. „L'Oréal“ remiamo projekto metu išsamiai tirsime vieną iš žmogaus baltymų, kuris, ląstelėms diferencijuojantis, ir užtildo reikiamus genus.

Šiuo metu bendradarbiaujame su VU ligoninės Santaros klinikų genetikais. Genetikai tiria pacientus, kuriems yra sutrikusi genų veikla, makrolygiu. O mes bandome išsiaiškinti, kaip viskas vyksta molekulių lygmenyje, kaip sutriko genų reguliacija.

Tikiuosi, kad ir toliau karjeroje tai bus viena mano pagrindinių temų. Tų epigenetinių reguliatorių, tų baltymų ląstelėje yra ne vienas. Taigi dabar ištirsime vieną, o vėliau pereisime prie kitų. O žinomų reguliatorių tinklas plečiasi ir plečiasi.

– Ar nutuokėte, kad šiemet premija bus skirta būtent jums?

– Iš tikrųjų, vilties turėjau, nes po pandemijos mano CV buvo užpildyti visi punktai, kurie premijai gauti yra svarbu. Be to, sulaukiau palaikymo iš kolegų – ypač pasakymų, kad tikčiau. Taigi galvojau, kad visai įmanoma, bet vis tiek… tas skambutis, kuriuo pranešė apie laimėjimą, tikrai buvo labai emociškai stiprus.

– Kaip manote, kuo dar premija yra svarbi? Be to, kad įgalina moteris mokslininkes atlikti savo tyrimus?

– Premijos laureatės ne tik gauna paramą tyrimams, bet ir labai didelę paramą viešinti savo atradimus ir idėjas. Rodyti pavyzdį jaunajai kartai, ką reiškia būti mokslininku. Pakviesti nebijoti tiksliųjų mokslų ir prisijungti prie tyrimų.

Grįšiu prie bendravimo su moksleiviais, atiduosiu duoklę. Kaip man kažkada parodė, kokia įdomi mokslinių tyrimų sritis, taip ir aš bendrausiu su moksleiviais. Viena iš premijos sąlygų yra komunikuoti su mokyklomis. Gal netgi nuvažiuosiu į mokyklas papasakoti apie savo tyrimus ir mokslininko karjerą.

– Su jau minėtu prof. S. Klimašausku ir kolegomis atlikote tyrimą, ir atradote taip vadinamą „dizainerio nukleosomą“. Kas yra ši nukleosoma ir kodėl sugalvojote tokį pavadinimą?

– Toks skambus pavadinimas yra dėmesiui patraukti (juokiasi). Iš tikrųjų, tai buvo biotechnologinis projektas, nes prof. S. Klimašausko komanda daug metų tyrinėja nenatūralias genų modifikacijas. Taigi su „L'Oréal“ premija tyrinėsime natūralias genų modifikacijas, o „dizainerio nukleosoma“ yra nenatūrali. Ji leidžia su DNR atlikti įvairias manipuliacijas, kokias norime atlikti biotechnologiniams tikslams – tai yra, kurti molekulinius įrankius, kurie suteikia daugiau galimybių įvairiais aspektais tirti DNR tiek mums, tiek kitiems pasaulio mokslininkams. Po dar nuodugnesnių tyrimų, tokie molekuliniai įrankiai ateityje gali būti pritaikyti ir medicinos diagnostikos ar terapijos srityse.

Nustatėme, kad viena iš tų sintetinių modifikacijų lemia labai stiprų nukleosomų susisukimą. Nukleosomos – ant baltymų ritės apsivyniojusi DNR. Kaip siūlus susukame į ritę, taip labai panašiai mūsų DNR molekulė susukta ląstelėje ant specialių baltymų.

Mūsų DNR – labai ilga. Kiekvienoje ląstelėje – apie du metrus. Jei ji būtų tiesiog palaida, susipainiotų ir gal net nesutilptų į ląstelės branduolį (kuriame ir yra DNR). Todėl ląstelėse mūsų DNR yra susukama.

Mūsų sukurta sintetinė modifikacija lemia tai, kad modifikuota DNR labai stipriai susisuka. Žodį „dizaineris“ panaudojome todėl, kad tą susukimą galime uždėti ant kokios tik norime DNR.

– O ką lemia tas susisukimas?

– Natūraliai ląstelėse jis, visų pirma, supakuoja DNR molekulę, kaip ir minėjau. Taip pat susukimas reguliuoja genų veiklą. Pavyzdžiui, širdies ląstelėse nereikia smegenims reikalingų genų, tai tie genai labai stipriai susukami ir tarsi nukišami į kampą. Tokia yra natūrali kompozicija. O ten, kur mes uždedame savo modifikacijas, DNR labai smarkiai susisuka sintetiniu būdu. Taigi mes nusprendžiame, kur išsidėstys nukleosomos, mes esame tie dizaineriai.

– Kadangi tai – fundamentiniai tyrimai, juos reikės vykdyti ir toliau, kol kada nors ateityje bus pritaikyti praktikoje. Ar toliau tyrinėjate jūs, ar estafetę jau perdavėte kolegoms mokslininkams pasaulyje?

– Toliau intensyviai tyrinėjame ir patys. Dabar bandome dar preciziškiau reguliuoti tą susisukimą, sužinoti, ką jis dar gali duoti biotechnologine prasme. Kitaip tariant, kokius genų veiklos aspektus galime pasirinktinai reguliuoti, kai taip susukame nukleosomas. Patį pirminį atradimą esame išpublikavę visiškai viešai, prieinamai viso pasaulio mokslininkams. Galbūt kas nors turės idėjų, kaip kitaip tai galima panaudoti.

– Jau šiek tiek paminėjote epigenetiką – vieną iš savo mokslinių interesų. Žinau, kad domitės ir ilgaamžiškumo tema. Tai gal galite papasakoti, kas bendro tarp epigenetikos ir ilgaamžiškumo?

– Epigenetika reguliuoja genų veiklą. Jei mūsų visi genai veikia taip, kaip reikia, viskas suderinta harmoningai, esame sveiki ir jauni. Senstant organizmui, genų veiklos reguliacija išsiderina. Ląstelės pradeda blogai atlikti savo funkcijas, kartais net įsijungia nereikalingi genai. Tai genetiniu lygmeniu ilgainiui išbalansuoja organizmą. Jei didelė dalis organo ląstelių veikia blogai, tada ir organas blogai veikia. O jei visame organizme tas išsiderinimas vyksta – senstame.

Išsiderinimas vyksta bėgant laikui, jis priklauso ir nuo aplinkos poveikių – atsiranda taip  vadinami „epigenetiniai randai“. Tai reiškia, kad dėl aplinkos poveikio pažeidžiama DNR, o toje vietoje epigenetiniai žymenys jau galbūt nebeatsistato. Pavyzdžiui, UV spinduliai gali pažeisti DNR mūsų ląstelėse. Dėl to gali susidaryti mutacijos – DNR kodo pakitimai.

Laimė, turime specialių baltymų, kurie mūsų DNR „prižiūri“ ir taiso pasitaikančias pažaidas. Jiems tai sekasi neblogai, dažniausiai DNR klaidų nepaliekama. Vis dėlto, įvykus pažaidai ir toje vietoje dirbant DNR taisymo aparatui, pašalinama epigenetinė informacija (kaip šalutinis darbų efektas tam, kad aparatas galėtų pasiekti pažeistą DNR vietą), kuri po to gali nebeatsistatyti tokia, kokia buvo.

Labai panašu į įprastinius randus – gilios žaizdos vietoje oda atsistato, bet jau ne tokia, kokia buvo.

Kai tokių epigenetinių pakitimų prisikaupia daug, ląstelių veiklos reguliacija sutrinka ir tai yra mūsų senėjimo proceso molekulinis mechanizmas.

– Ilgaamžiškumas dabar yra viena iš populiaresnių temų tiek visuomenėje, tiek moksle. Kaip manote, ar įmanoma sustabdyti ar net „išgydyti“ senėjimą? Turint minty, kad daug tos srities mokslininkų senėjimą laiko liga. O ligas, anksčiau ar vėliau, sugalvojame, kaip išgydyti.

– Manau, kad šiuolaikinės mokslo žinios jau leidžia kelti tokias hipotezes, kad senėjimą galbūt jau galime pristabdyti. Nenoriu sakyti visiškai sustabdyti, nes gal yra kažkokių aspektų, kurių dar nežinome. Bet tikrai tiriami būdai, kaip pristabdyti senėjimą.

Jau žinome molekulinius mechanizmus. Kai detaliai pažįstame mechanizmą, galime sugalvoti intervencijas, kurios jį stabdytų. Jau vyksta nuostabūs tyrimai, o kai jie baigsis, bus, pavyzdžiui, siūloma iRNR technologiją pritaikyti terapijai senėjimo procesams sustabdyti. Šiuo atveju, iRNR molekulės ląstelei paduotų tokius baltymus, kurie ją atjaunintų ir sutvarkytų sutrikusią genų reguliaciją.

Tyrimai vis dar vyksta, bet jau yra daug žadančių rezultatų tyrimuose su pelėmis ir beždžionėmis. Laukiu, kada bus klinikiniai tyrimai.

– O ką pati darote, kad išlaikytumėte kuo harmoningesnę genų veiklą ir kuo ilgiau išlaikyti kuo geresnę sveikatą?

– Manoma, kad, laikantis sveikos gyvensenos, tai žmogui gali duoti maždaug 15 metų. Tai nėra papildomi metai – tiesiog, saugodami savo organizmą, nugyvename tiek, kiek mums skirta. Jei žalojame organizmą, kalbu ne tik apie rūkymą ar alkoholio gėrimą, bet ir netinkamą mitybą, mažą fizinį aktyvumą, tai iš mūsų atima tuos 15 metų, kuriuos turime, sakykime, užprogramuotus mūsų genuose.

Rūpindamiesi savimi, tų metų galime tiesiog neprarasti. O vėliau, naudodami naujas mokslo ir medicinos sukurtas terapijas, gyvenimą pratęsime galbūt dar ilgiau.

Pati laikausi pagrindinių taisyklių, kad išsaugočiau tuos savo 15 metų, kurie man priklauso (juokiasi). Labai stebiu miego režimą, miegu 6–8 val., nenaudoju žadintuvo. Gal kai kam tai būna netikėta, bet labai stengiuosi, kad užsibaigtų visi reikalingi miego ciklai, įvyktų smegenų atsistatymo ir išsivalymo procesai.

Stengiuosi valgyti daug daržovių. Nors ir ne mano sritis, bet bendrauju su įvairių sričių mokslininkais ir konferencijoje išgirdau tokį patarimą iš mikrobiomą tiriančios mokslininkės, kad per savaitę reikia paraugti bent 30 skirtingų augalų. Vasarą tai būna smagus žaidimas, nors žiemą bus sunku. Taip pat fizinis aktyvumas ir bent 7 tūkst. žingsnių per dieną. Manau, tai yra baziniai dalykai. Drastiškų eksperimentų su savo kūnu nedarau.

– Ačiū už naudingus patarimus ir įdomius atsakymus!

– Ačiū jums.