Jis turės reikšmingos įtakos biologijos ir medicinos mokslams, padės geriau suprasti žmogaus fiziologiją, nustatyti, stebėti ir gydyti įvairias ligas. Tai bus pirmasis trimatis visų žmogaus ląstelių žemėlapis. Skaičiuojama, kad vidutiniškai žmogų sudaro apie 37,2 trilijono ląstelių.

„Projektas tęsis apie 10 metų. Tikimasi, kad jis sudarys tokį patį precedentą kaip ir žmogaus genomo nustatymas. Šis atlasas turėtų tapti atskaitos tašku“, – pasakoja dr. L. Mažutis. Jo teigimu, ateinančius kelerius metus bus labai populiaru girdėti apie žmogaus smegenų, kepenų, inkstų ar plaučių atlasus. Žmogaus ląstelių atlasas greičiausiai bus sudaromas iš atskirų organų žemėlapių, kurie vėliau bus sujungti į vieną sistemą.

Apie 200 mokslininkų grupių nustatys konkrečius organus sudarančias ląsteles, jų genomą, transkriptomą, o kai kuriais atvejais – ir epigenetiką, aktyvias bei neaktyvias genomo dalis, nes organizmui senstant įvyksta somatinės mutacijos – ląstelių genomas keičiasi.

Pasaulio tyrėjų grupės, dalyvaujančios projekte, naudos VU GMC mokslininko ir jo grupės sukurtą pavienių ląstelių barkodavimo ir sekoskaitos technologiją. Ji leidžia nustatyti pavienių ląstelių genų ekspresiją labai dideliu našumu ir panaudojant mažus reagentų kiekius.

Kuo detaliau žinosi audinių ir paties žmogaus sudedamąsias dalis, tuo tiksliau galėsi pasiūlyti naujus gydymo būdus, geriau suprasti, kaip atsiranda įvairios ligos.

„Jeigu nustatome visas ląsteles, tarkime, sudarančias kepenis, tuomet galime daug tiksliau įvertinti, kaip veiks vaistai, taip pat kaip vienas ar kitas vaistas bus metabolizuojamas. Jeigu nustatome visas ląsteles, kurios sudaro smegenis, gali paaiškėti, kad galbūt jose yra daug kitų ląstelių tipų, kurių iki šiol nežinojome ir kurie vaidina labai svarbų vaidmenį, pavyzdžiui, susidarant ilgalaikei atminčiai. Yra duomenų, kad smegenyse aptinkama imuninių ląstelių. Kuo detaliau žinosi audinių ir paties žmogaus sudedamąsias dalis, tuo tiksliau galėsi pasiūlyti naujus gydymo būdus, geriau suprasti, kaip atsiranda įvairios ligos – Alzheimeris, diabetas, jau nekalbant apie fundamentinius klausimus: kaip ląstelės, sudarančios žmogų, viena su kita bendrauja, kad galėtų palaikyti jo gyvybines funkcijas?“ – pasakojo L. Mažutis.

Pasak jo, žinodami ląstelių kiekį ir jų įvairovę galėsime daug geriau nuspėti, tarkime, ilgiausios žmogaus gyvenimo trukmės ribas iki atsirandant vėžiui. Sudarius visų žmogaus ląstelių žemėlapį galbūt bus pastebėtos dažniau mutuojančios ląstelės, tam tikri ląstelių, kurios apsaugo nuo vėžio susidarymo, tipai.

Įsitraukti į šį projektą dr. L. Mažutį pakvietė kolegos iš Harvardo ir Kolumbijos universitetų dėl VU GMC mokslininko grupės atliekamų pavienių ląstelių tyrimų panaudojant mikroskysčių technologijas, rašoma Vilniaus universiteto pranešime.

„Viena iš mano funkcijų šiame projekte yra užtikrinti, kad mūsų įvaldytos technologijos būtų tinkamai panaudotos pavienių ląstelių barkodavimui ir sekoskaitai atlikti, kad gauti duomenys būtų aukštos kokybės. Labiausiai tikėtina, kad mūsų komanda analizuos plaučių, imunines, odos ląsteles, įvairių kitų ląstelių tipus“, – apibendrino mokslininkas.

Prie šio projekto taip pat prisijungs VU GMC Biotechnologijos instituto doktorantas Vaidotas Kiseliovas, dirbantis dr. L. Mažučio grupėje. Ateityje galbūt prisidės ir kiti jos mokslininkai.

Žmogaus ląstelių atlaso sudarymą daugiausia finansuoja organizacija „Chan Zuckerberg Initiative“. Ją įsteigė Facebook'o įkūrėjas Markas Zuckerbergas ir pediatrė dr. Priscilla Chan. Jie sieks, kad visi projekto duomenys būtų laisvai prieinami.

Vietoj mėgintuvėlių – lašeliai

Naujoji mikroskysčių technologija leidžia daug greičiau ir efektyviau atlikti milijonus biocheminių ir biologinių reakcijų mažuose vandens lašeliuose, stebėti ir analizuoti pavienes ląsteles, baltymus ar DNR molekules.

„Jei anksčiau vienai biocheminei ar biologinei reakcijai atlikti reikėjo vieno mėgintuvėlio, dabar viską perkėlėme į stiklo plokštelių ir silikono mikrogardeles. Taikant mikroskysčių technologiją per minutę galima pasigaminti tūkstančius mikroskopinių lašelių, kurių kiekvienas prilygsta atskiram mėgintuvėliui“, – pasakojo po studijų Harvarde grįžęs ir Vilniaus universiteto Biotechnologijos institute Mikrotechnologijų sektorių įkūręs L. Mažutis.

Naujoji technologija ne tik leistų išsamiau išanalizuoti, kaip panaudoti jau esamus vaistus, jų šalutinį poveikį, bet ir kurti naujus medikamentus.

Šiuos lašelius galima tiksliai padalyti į kelias dalis, papildyti naujais reagentais, rūšiuoti pagal jų viduje esančias medžiagas, tyrinėti atskiras ląsteles ir kt. Be to, technologija vienu metu leidžia analizuoti ne vieną, o tūkstančius ląstelių.

„Jei mėgintuvėlyje telpa dešimt mikrolitrų, lašelyje jų yra milijoną kartų mažiau. Reakcijas atliekant daug mažesniame tūryje galima padidinti jų jautrumą, sunaudojama mažiau reagentų ir sutrumpėja analizės laikas. Taigi tam pačiam tyrimui atlikti prireikia ir žymiai mažiau lėšų“, – technologijos privalumus vardijo mokslininkas.

Išplės diagnostikos galimybes

Toks tyrimas leidžia labai tiksliai nustatyti, kiek mėginyje yra vėžinių ląstelių ir kokia jų genetinė informacija. Pavyzdžiui, tai ypač praverčia diagnozuojant galimus vaisiaus apsigimimus.

„Motinos kraujyje esantis vaisiaus DNR kiekis yra toks nedidelis, kad jo gali net nepavykti užfiksuoti. Tačiau paėmus kraujo pavyzdį ir padalinus į milijoną smulkių dalių, kiekviena dalis galėtų turėti atskirą DNR molekulę. Jas visas suskaičiavus galima labai tiksliai pasakyti, kiek molekulių yra iš motinos, kiek iš vaisiaus DNR ir nustatyti jų mutacijas“, – aiškino biochemikas.

Tas pats principas galioja ir kalbant apie ankstyvą vėžinių ligų diagnostiką. Be to, mokslininkai bando ištirti ne tik vėžines ląsteles, bet ir jų specifines savybes. „Norime suprasti, kaip imuninė sistema reaguoja į vėžį – ar ji gali atpažinti vėžį ir jį sunaikinti“, – sakė L. Mažutis.

Padės efektyviau gydyti vėžį

Mikroskysčių technologija naudinga ne tik diagnozuojant ligas, bet ir siekiant skirti efektyvesnį gydymą. „Vėžį sunkiai pagydysi duodamas vieną tabletę. Pavyzdžiui, dešimt procentų vėžinių ląstelių jautrios vienam vaistui, dvidešimt procentų – kitam, o likę septyniasdešimt – trečiam. Taigi skiriant vieną vaistą dalis ląstelių yra paveikiamos, o dalis lieka atspari. Norint tai išsiaiškinti reikia kiekvieną ląstelę ištirti atskirai“, – aiškino mokslininkas.

Naujoji technologija ne tik leistų išsamiau išanalizuoti, kaip panaudoti jau esamus vaistus, jų šalutinį poveikį, bet ir kurti naujus medikamentus.

Didelį dėmesį L.Mažutis skiria ir sunkias ligas išgydyti padėsiančių antikūnų paieškai. „Mikroskysčių technologija padeda iš gausybės ląstelių surasti būtent tas, kurios gamina antikūnus. Prieš tam tikrą vėžinę ląstelę sukūrus antikūnus juos galima būtų naudoti kaip terapeutinius vaistus. Pavyzdžiui, dabar turime vienos Danijos įmonės užsakymą – surasti antikūnus prieš jų parinktą specifinį vėžio antigeną. Tai – viena labiausiai augančių ir pelningiausių farmacijos sričių“, – kalbėjo biochemikas.

Stokojama specifinių žinių

Nors mokslininkas su šia technologija dirba jau dešimt metų, pasaulinį susidomėjimą ji įgauna tik dabar. „Dar prieš penkerius metus tokio aktualumo nebuvo, galbūt technologija ir visai galėjo „neprasimušti“. Taigi kažkuria prasme man pasisekė, kad dirbu tokioje srityje, – sakė pašnekovas. – Šiais laikais nebėra darvinų, kurie vieni sukuria kažką tokio kaip evoliucijos modelį. Visos mokslininkų grupės, konkuruodamos ir atskirai kažką atrasdamos, pritaikydamos, kartu dirba dėl vieno tikslo.“

Tokios mikroskysčių laboratorijos kaip Lietuvoje – vos kelios Europoje. Todėl nenuostabu, kad dirbant tokioje unikalioje srityje stokojama kvalifikuotų specialistų. „Problemų kelia ne tik riboti finansiniai resursai, bet ir specifinių žinių vakuumas. Daugiausia tenka bendradarbiauti ir konsultuotis su užsienio kolegomis“, – pasakojo L. Mažutis.

Norisi jausti veiklos prasmingumą. Dabar šalyje korupcijos problemas bandoma išspręsti per biurokratiją – kuo daugiau draudimų, popierių, parašų... <...> Sistema verčia tapti sraigteliu.

Ūpą atmuša biurokratizmas

Biochemikas nesigaili grįžęs į gimtinę, bet neatmeta galimybės ir vėl išvažiuoti. Jo pastebėjimu, entuziazmas dirbti gimtinėje ypač slopsta atsimušus į įsišaknijusio biurokratizmo sieną.

„Norisi jausti veiklos prasmingumą. Dabar šalyje korupcijos problemas bandoma išspręsti per biurokratiją – kuo daugiau draudimų, popierių, parašų... Jei pusę darbo laiko turi skirti biurokratinėms procedūroms, nebelieka laiko kurti inovacijų, mokyti kitus, perduoti žinias. Sistema verčia tapti sraigteliu“, – kalbėjo prieš penkerius metus universitete pradėjęs dirbti vyras.

Pasak jo, dar viena bėda – nesama valstybės politikos, kaip pritraukti ir išsaugoti talentus. „Net pasaulinio pripažinimo sulaukusių profesionalų tinkamai neįvertiname. Pavyzdžiui, Nobelio premiją gauti kandidatavęs Virginijus Šikšnys. Buvo skirta daug dėmesio, paplota ir viskas tuo baigėsi. Toliau viskas paliekama savieigai. Situacija keičiasi labai iš lėto. Aišku, džiaugiuosi galėdamas dirbti naujose universiteto patalpose – Jungtiniame gyvybės mokslų centre“, – sakė L. Mažutis.

Tarp kita ko

Mokslininkas nominuotas 2016 m. Lietuvos mokslo premijai už darbų ciklą, kuriame pristatomi pavienių ląstelių ir molekulių tyrimai taikant mikroskysčių technologijas.

Mikroskysčių technologija susidomėjo pasaulyje žinomi mokslo centrai, tarptautinės korporacijos. Dr. L. Mažutis pakviestas dalyvauti tarptautiniame projekte „Žmogaus ląstelių atlasas“ (angl. Human Cells Atlas).