Lietuvos mokslininkai pasaulį nustebino unikaliu atradimu, padėsiančiu gydyti nepagydomas ligas

„Labai džiugu, tai - svarbus mano mokslinių tyrinėjimų šia tema įvertinimas. Reikšmingas pripažinimas, kad mūsų komandos pirmąkart pasaulyje moksliniais eksperimentais pagrįstos išvados apie fluorescuojančius klampos sensorių procesus yra unikalus mokslinis atradimas.“ – sako FTMC chemijos mokslų daktaras A. Vyšniauskas. – „Šios naujausios mūsų išvados apie fluorescuojančių klampos sensorių molekulėse vykstančius procesus - reikšmingas žingsnis į civilizacijos epidemijomis vadinamų ligų, pvz. Alzheimerio, diabeto gydymą.“

Straipsnio pavadinimas „Enhancing the Viscosity‐Sensitive Range of a BODIPY Molecular Rotor by Two Orders of Magnitude“, autoriai - mokslinis darbo vadovas dr. A Vyšniauskas kartu su kolegomis iš FTMC ir Vilniaus universiteto (VU). Pasaulio chemikų bendruomenės geriausių įvertinimų sulaukęs straipsnis yra pirmasis iš visų 16 dr. A. Vyšniausko mokslinių publikacijų, kur jis yra idėjos autorius ir mokslinio darbo vadovas.

Dr. A Vyšniausko tyrimų objektas – fluorescuojantys klampos sensoriai molekulėse. Susidomėjęs spektroskopija, šia tema jis užsienyje apsigynė mokslų daktaro disertaciją ir jau 7–erius metus tyrinėja klampos sensorių molekulėse procesus.

31-erių metų chemikas Dr. A Vyšniauskas magistro ir mokslų daktaro laipsnius įgijo Oksforde bei Imperatoriškajame Londono Koledže, bet dirbti sugrįžo į Lietuvą. Jau pustrečių metų A. Vyšniauskas džiaugiasi mokslines idėjas bei ieškojimus galėdamas realizuoti Fizinių ir technologijos mokslų centre. Anot jo, FTMC - viena geriausių vietų moksliniams tyrinėjimams, kūrybai bei jauniems žmonėms, norintiems pradėti įdomų mokslininko kelią. Be to, jis dėsto VU Chemijos fakultete, domisi politika, ilsisi žaisdamas stalo žaidimus ir sako, kad mokslininkui būtinas geras humoro jausmas.

Vasarai žengiant į rudenį kalbėjome su Aurimu apie tai, kuo svarbus pasauliui „Chemistry: A European Journal“ žurnale paskelbtas lietuvių mokslininkų atradimas; kokius iššūkius ir džiaugsmus savo darbe patiria mokslininkai; apie tamsiąsias šios profesijos puses ir kaip atlaikyti neviltį, lydinčią nepavykusius eksperimentus; bei apie prestižą būti mokslininku, kuris pirmasis atranda mokslo lobius.

– Kuo reikšmingas jūsų atradimas, paskelbtas „Chemistry: A European Journal“? Kokią mokslinę problemą tyrinėjote?

– Lietuviškai straipsnio tema skamba: „Bodipy tipo klampos sensoriaus jautrumo klampai diapazono padidinimas dvejomis eilėmis”. Paprasčiau kalbant, mūsų tyrimo objektas – fluorescuojantis klampos sensorius, priklausantis Bodipy molekulių klasei. Tyrinėjome konkretų, šiuo metu daugiausiai naudojamą klampos sensorių ir įrodėme, kad nežymiai pakeitus jo molekulinę struktūrą – labai smarkiai galima išplėsti to sensoriaus jautrumo klampai diapazoną.

Moksliniais terminais sakome, kad padidinome molekulės jautrumą klampai dvejomis eilėmis. Iki šiol buvo galima molekulės jautrumą klampai išmatuoti tik nuo 5 iki 1000 cP (cP - klampos matavimo vienetas). Mes praplėtėme diapazoną nuo 0,5 iki 50 000 cP. Pvz., vanduo yra 1 cP, glicerolis 1000 cP, medus – 10 000 cP. Įsivaizduokite termometrą, kuris matavo tik nuo +10 iki +20°C, o dabar matuoja skalėje nuo -10 iki +60°C. Tai labai ženklus jautrumo klampai diapazono padidinimas. Tai tikrai daug.

– Kaip pavyko pasiekti tokių puikių pasaulio mokslininkus nustebinusių rezultatų?

– Pakeitėme eterio atomų grupę molekulėje į nitro grupės atomus. Rezultatas – atradome naują klampos sensorių su labai plačiu jautrumo klampai diapazonu. Be to, mes ne tik atradome naują molekulę, bet paaiškinome, kodėl būtent įdėjus nitro atomų grupę taip išsiplečia klampos diapazonas.

Klampos sensorių problematika ta, kad tiksliai nebuvo žinoma, kaip susintetinti naujus, kaip pakeisti molekulės struktūra, kad ji būtų jautri klampai. Mūsų žinios padės ateityje mokslininkams tobulinti kitus fluorescuojančius klampos sensorius.

Būtina žinoti, kodėl tai įvyksta. Mūsų komanda to pasiekė. Aš sugalvojau kaip reikėtų keisti molekulės struktūrą, kolegos susintetino ir – valio, suveikė (šypsosi). Rezultatai padės ir kitiems mokslininkams kurti naujus klampos sensorius, nes neužtenka „aklai“ sintetinti molekules ir tikėtis sėkmės, kad jos bus jautresnės klampai. Tai nelabai efektyvu.

– Kaip paprasčiau paaiškintumėte fluorescuojančio klampos sensoriaus veikimo principą?

– Paprastai kalbant, apšvietus fluorescuojančią molekulę, ji iššviečia šviesą atgal į išorę. Klampos sensoriai sužadinti dar ir sukasi. Kuo greičiau sukasi, tuo trumpiau jie šviečia. Didesnė aplinkos klampa stabdo molekulės sukimąsi, to pasekoje klampos sensorius šviečia ilgiau.

Ant žurnalo viršelio yra būtent šio proceso vizualizacija: dailininkas Gintaras Jacunskas pagal mūsų paaiškinimus pavaizdavo šviesos sužadintą, besisukantį klampos sensorių. Mūsų atradimo dėka, pakeitus vienus atomus kitais, naujoji molekulė gali išmatuoti labai aukštą aplinkos klampą, ko negalėjo senosios molekulės.

– Minėjote, kad kiekvienas mokslininkas tikisi, kad jo darbo rezultatai bus naudingi visuomenei, vienaip ar kitaip pagerins žmonių gyvenimą. Kuo svarbus šis jūsų atradimas visuomenei, kaip šie rezultatai apie ląstelėse vykstančius procesus padės įveikti įvairias nepagydomas ligas?

– Jei ląstelėje gali išmatuoti klampą kuo didesniu diapazonu – žinai, kaip greitai įvairios molekulės ląstelės viduje gali judėti. Naudojantis klampos sensoriais, galima sužinoti, kokie procesai vyksta itin mažuose organizmuose, gyvose ląstelėse įvairių ligų metu.

Medikai galės gauti žymiai daugiau informacijos, kaip vyksta procesai įvairių ligų (pvz., Alzheimerio, diabeto) atvejais. Sergant Alzheimeriu, ląstelėje daug baltymų molekulių sušoka į gumulą, susidaro baltymų agregatai ir galiausiai neuronas miršta, o atmintis – nyksta. Naudojant klampos sensorius, galima nustatyti, kaip keičiasi judėjimas ląstelės viduje būtent baltymų agregacijos metu. Taip pat – sergant diabetu, pavienių ląstelių tyrimų rezultatai parodė, jog tuomet tam tikros ląstelės membranos klampa tampa nenormaliai aukšta. Dėl to receptoriai nebegeba perduoti signalų, sutrinka ląstelėje įprasti procesai.

Geras, patikimas klampos sensorius leistų išmatuoti ląstelės klampą ir padėtų medikams sužinoti, kaip kinta ląstelė progresuojant diabetui. Kuo daugiau apie ligą žinai – tuo greičiau sugalvosi, kaip ją įveikti. O mūsų atrastos žinios padės tobulinti klampos sensorius, kad jie būtų jautresni ir efektyvesni. Tai tik keli paprasti pavyzdžiai, kiek naudingas žmonėms šis mūsų tyrimas.

– Supažindinkite: kas buvo jūsų šio darbo komanda - mokslininkai, su kuriais kartu pirmą kartą pasaulyje pasiekėte tokių rezultatų?

– Straipsnyje paminėti visi, padėję įgyvendinti mano mokslines idėjas. Bendradarbiai iš VU: dr. Stepas Toliautas ir prof. Juozas Šulskus atliko teorinius skaičiavimus, dr. Jelena Dodonova ir prof. Sigitas Tumkevičius - klampos sensorių junginių sintezę. Audrius Žvirblis, Artūras Polita - mano studentai, kurie padėjo atliki matavimus, taip pat FTMC dr. Andrius Devižis ir magistrantas Ignas Čiplys. Mes visi šią garbę ir dalinamės. Vienas žmogus nepadarytų tokio atradimo, nes reikia sugebėti gerai atlikti labai skirtingus dalykus. Tai įmanoma tik teoriškai. Pvz., aš nesugebėčiau susintetinti molekulių, kurių reikia eksperimentams, tai ne mano sritis. Mokslininkui be galo svarbu turėti savo bendradarbių komandą, nes tai išplečia galimybes, ką gali padaryti ir ko pasiekti.

Vienas mokslininkas retai „uždirba” laurus, būtina komanda. Žinoma, gali mokytis daryti viską vidutiniškai ir pasiekti vidutiniškų rezultatu. Arba gali rasti kolegų, kitų mokslininkų, labai gerai atliekančių tą, ko nemoki pats. Ir – laimėti. Tai vadinama žinių sklaida.

Taip, mes pirmieji pasaulyje, kurie padidino šį klampos sensoriaus jautrumą tokiu būdu. Ir tuo didžiuojamės. Jei mokslininkas nori, kad darbas patektų į tarptautinio lygio mokslinį žurnalą, būtinai ten turi būti kažkas naujo. Kita vertus, mokslininko darbo esmė ir prasmė - pasiekti, išmatuoti, ištirti naujus dalykus, sužinoti naujus procesus. Vis tiek turi būti pirmas pasaulyje, kuris padarė kažką ypatingo, kaip ir yra šiame straipsnyje.

Tai tikrai geras jausmas, puikus ilgo ir kruopštaus mokslininko darbo įvertinimas, nes šiam straipsniui eksperimentus pradėjau daryti prieš du metus. O didžiausias iššūkis buvo paaiškinti, kodėl tiek išsiplečia tas klampos diapazonas, čia daugiausia pagelbėjo dr. Stepas Toliautas.

– Chemija susidomėjote dar mokykloje, vėliau pasirinkote tyrinėti spektroskopiją, jautrius šviesai klampos sensorius. Kodėl apskritai nusprendėte tapti mokslininku?

– Man visuomet gerai sekėsi mokytis. O ir mano mąstymas – „tiksliuko“: patinka gilintis į problemą, ieškoti priežasčių, kaip vyksta įvairūs procesai. Tad mokslininku tapau labai natūraliai: Rokiškyje, mokykloje chemiją dėstė puiki mokytoja. Jos dėka susidomėjau chemija, puikiai sekėsi olimpiadose. Jeigu tokia baisiai gera būtų buvusi fizikos mokytoja – gal būčiau fizikas (šypsosi). Bet tikrai traukė fizika, chemija, gamtos ir tikslieji mokslai.

Įstojau į VU mokytis chemijos, vėliau – į Oksfordą, kur vėl sekėsi mokytis ir buvau pirmaujantis. Vėliau – doktorantūra Imperatoriškajame Londono koledže, ten taip pat sekėsi. Taip, darbo reikėjo įdėti nemažai, bet pripažįstu, kad turiu ir gabumų, turiu potraukį moksliniams tyrinėjimams.

Studijuodamas supratau, kad man patinka spektroskopija. Šis mokslas, nagrinėjantis sąveiką su šviesa, yra tarsi tiltas tarp pasaulio, kurį matai, ir kvantinės fizikos. Tas mane žavi, nes turi molekulę, švieti į ją šviesa ir ji elgiasi taip, kaip ir pranašautų kvantinės fizikos teorija.

Tad pradžioje sugalvojau būti chemiku, tuomet supratau, kad man patinka kažkas tarp fizikos ir chemijos, iš to liko spektroskopija. O kai galvojau, kokią su spektroskopiją susijusią doktorantūros temą rinktis, Imperatoriškajame Londono koledže radau gerą laboratoriją, kuriai vadovavo puikių rezultatų pasiekusi mokslininkė. Ji tyrinėjo fluorescuojančius klampos sensorius ir tapo mano doktorantūros vadove. Taip aš patekau į šią šaką, iki šiol mano tyrinėjimų objektas - fluorescuojančios molekulės, kurios yra jautrios klampai.

– Kuo patrauklus jums mokslininko kelias? Kiek svarbu, kad jūsų tyrinėjimai būtų naudingi ir realiai pritaikomi kitose srityse?

– Visų pirma, mokslininkui turi būtinai patikti jo veikla. Taip, būčiau labai patenkintas, jei mano darbai bent kiek pagerintų žmonių gyvenimus. Bet realybėje – iš 1000 mokslininkų, kurie visą gyvenimą tyrinėja, gilinasi, ieško, tik vienas padarys kokį atradimą, kuris bus iš tiesų naudingas žmonijai. Tokia statistika.

Man mokslas – tarsi lobio paieškos. Daugiausia padaroma atradimų, kurie po truputį plečia žmonijos žinias, kol galų gale atsiranda mokslininkas, iš tų mažų pasiekimų padarantis reikšmingą atradimą. Tai įvyksta retai. Turi patikti pats procesas, nes jei galvosi vien apie tikslą, ir visą gyvenimą „statysi“ tik ant sėkmingo mokslinio rezultato, nieko nebus. Turi patikti pats procesas, pats ieškojimas. Jei malonumas tik tas, kad gal kažkada kažką grandiozinio atrasiu, – daugiau šansų, kad to nebus.

– Baigęs mokslus Oksfordo universitete ir Imperatoriškajame Londono koledže grįžote į Lietuvą ir pradėjote dirbti FTMC. Sakote, kad čia – tinkamiausia erdvė mokslininkų kūrybai, ieškojimams ir tobulėjimui. Kodėl?

– Doktorantūrą baigėme vienu metu su žmona, ji taip pat mokėsi užsienyje. Ateitį matėme Lietuvoje, tai buvo tinkamas momentas sugrįžti. Dirbti FTMC pasirinkau ieškodamas mokslinių grupių, kurios gilintųsi į man rūpimas temas, ir laboratorijos, kurioje būtų ne tik moksliniams tyrinėjimams reikiama infrastruktūra, bet ir palanki mokslui aplinka.

Taip atradau FTMC Molekulinių darinių fizikos skyrių, kuriam tuomet vadovavo prof. Leonas Valkūnas. Manau, kad svarbiausia jaunam mokslininkui dirbti geroje mokslininkų grupėje. FTMC Molekulinių darinių fizikos skyrius – vienas lyderiaujančių Lietuvoje. Pagal mokslinius rezultatus prilygstame geriausioms tarptautinio lygio laboratorijoms, mūsų darbai žymiai aukščiau nacionalinio lygio. Tai esminis atsakymas, kodėl aš esu FTMC.

Taip pat mokslininkui labai svarbu laboratorinė įranga. Čia yra viskas, ko reikia mano darbui. Visada galiu naudotis kolegų laboratorijomis, sulaukti jų pagalbos. Pozityvūs kolegos, palaikanti ir skatinanti kurti aplinka – labai svarbu ne tik jaunam mokslininkui.

Svarbus ir pastovumas, kurio nėra Vakarų pasaulyje. Anglijoje mokslininkui, ypač jaunam, sudėtinga gauti pastovaus darbo laboratorijoje. Ten vyksta nuožmi konkurencija, sukelianti daug nereikalingo streso. FTMC galiu dirbti ramiai, nes turiu nuolatinį darbą ir žinau, jog esu vertinamas.

Taip pat kasdien džiugina FTMC erdvios, gražios, tinkama įranga aprūpintos darbo patalpos. Londono imperatoriškajame koledže stumdėmės devyniese mažame kambarėlyje.

– Rugsėjį FTMC vyksta papildomas priėmimas į doktorantūros studijas, jūs taip pat ieškote studento. Kodėl jaunam žmogui FTMC - tinkamiausia vieta pradėti mokslininko kelią?

– Taip, ieškau jauno žmogaus, kuriam įdomi fluorescuojančių klampos sensorių tematika. Iki rugsėjo 10 d. FTMC dar priima į doktorantūros studijas magistro laipsnį arba jį atitinkančią kvalifikaciją turinčius asmenis, kuriuos žavi fizikos, chemijos mokslai. Kviečiu visus drąsiau rinktis mokslininko kelią būtent FTMC dėl kelių esminių dalykų. Jei planuoji būti mokslininku, doktorantūra yra šio kelio pradžia. Jei abejoji, ar po doktorantūros norėsi dirbti mokslinį darbą - vis tiek studijuok FTMC, nes čia išmoksi daugybės reikalingų dalykų, įgūdžių, kurie praverčia visur: išmoksti analizuoti, kantriai ir kruopščiai dirbti, spręsti problemas. Tie ketveri doktorantūros studijų metai visais atžvilgiais yra vertybė. Be to, šiuo metu doktorantų stipendija yra apytiksliai lygi vidutinei algai. Labai svarbu žinoti, kad doktorantūros studijos tiems, kam įdomus mokslas – tai puiki galimybė realizuoti visas savo mintis ir idėjas bei visuomenėje didėjančią pagarbą mokslininkams. Mūsų profesija laikoma prestižine, ne kiekvienam pasiekiama aukštuma. Na, o gerą FTMC įrangą ir palankią aplinką jau minėjau: mokslininkui čia dirbti gera.

– Kodėl manote, kad mokslininkui svarbu turėti ir „kitą gyvenimą”, neužsidaryti mokslo pasaulyje? Kas jums yra atgaiva po darbo laboratorijose?

– Dirbu daug, bet stengiuosi išlaikyti pusiausvyrą tarp darbo ir laisvalaikio. Manau, kad nėra gerai, jei gyvenime mokslininkas turi tik savo eksperimentinę veiklą. Būna periodų, kai kelis mėnesius daryti eksperimentai neduoda jokio rezultato. Dirbi, o neturi ko parodyti. Ir, jei neturi kitų dominančių užsiėmimų, kur gali pasiekti kitokių laimėjimų, mokslininkai dažnai puola į depresiją, nes į nesėkmingus tyrimus sudėjo visą savo energiją. Čia yra tamsioji mokslininko darbo pusė, apie kurią mažai kalbama. Todėl reikia turėti gerą humoro jausmą ir – išlaikyti balansą.

Dirbu tiek, kad liktų laiko gyvenimui. Laisvalaikiu žiūriu filmus, žaidžiu šachmatais, kitus stalo žaidimus. Prasidėjus įvykiams Kryme, susidomėjau užsienio politika, supratau, kaip svarbu gilintis į pasaulio įvykius, kurie, kaip rodo pasauliniai karai, gali nulemti ir Lietuvos likimą, mūsų gyvenimus. Galbūt politika traukia, nes truputį panaši į mokslą: kažkas vyksta, stebi rezultatus, giliniesi ir ieškai priežasčių. Strategavimas man yra ir proto poilsis. Matyt, mano galva sukurta būtent tokiems darbams.