Dr. Gintautas Tamulaitis: kaip fiziką priviliojo gyvybės mokslai
„Moks­li­nia­me dar­be la­biau­siai džiu­gi­na su­vo­ki­mo mo­men­tas. Su­si­do­mė­jęs nau­ju ob­jek­tu, nau­ja prob­le­ma, pra­de­du rink­ti fak­tus, re­zul­ta­tus. Kiek­vie­ną is­to­ri­ją il­gai ne­šio­juo­si ir bran­di­nu min­ty­se. Vie­ną die­ną at­ski­ros de­ta­lės su­si­jun­gia į bend­rą vaiz­dą, vie­ną pa­veiks­lą. Tai la­bai sma­gu ir mo­ty­vuo­ja dirb­ti to­liau. Šį jaus­mą tur­būt pa­ti­ria vai­kai, įdė­da­mi pa­sku­ti­nę dė­lio­nės de­ta­lę“, – pa­ly­gi­na Vil­niaus uni­ver­si­te­to Gy­vy­bės moks­lų cen­tro (VU GMC) Bio­tech­no­lo­gi­jos ins­ti­tu­to moks­li­nin­kas dr. Gin­tau­tas Ta­mu­lai­tis.

Praėję metai jam buvo dosnūs mokslinių pasiekimų: dr. G. Tamulaitis pelnė Rektoriaus mokslo premiją, o mokslinį įdirbį vainikavo straipsnis žurnale „Science“.

– VU rektorius, sveikindamas jus tapus Rektoriaus mokslo premijos laureatu, pažymėjo, kad esate pavyzdys to, kaip fizikas gali dirbti Gyvybės mokslų centre. Gal galėtumėt pakomentuoti?

– Mano kelias į gyvybės mokslus nebuvo tiesus. Mokykloje domėjausi fizika, matematika, chemija, tad įstojau į VU Fizikos fakultetą. Čia dvejus metus studijavau fiziką. Tuo metu iš arčiau susipažinau su biofizikos programa. Laisvalaikiu pradėjau lankyti paskaitas su biofizikos studentais. Pajutau, kad mane traukia gyvybės mokslai. Po vienos biochemijos paskaitos prof. Jurgis Kadziauskas lyg juokais pasiūlė: „Kodėl gi tau nepradėjus rimtai studijuoti biochemijos?“ Užsikabinau už šios minties. Bakalauro ir magistrantūros studijas baigiau tuomečiame VU Chemijos fakultete. Vėliau gyvenimas vėl suvedė su fizikais. Kadangi disertacijoje taikiau biofizikinius metodus, dabartinis rektorius prof. Artūras Žukauskas priklausė disertacijos gynimo komitetui.

– Dirbate su restrikcijos endonukleazėmis, kurios kitaip dar vadinamos „molekulinėmis žirklėmis“, karpančiomis gyvųjų organizmų genetinės medžiagos DNR „siūlus“. Ką reikšmingo pavyko nuveikti, atrasti, išsiaiškinti?

– Beveik penkiolika metų tyrinėjau restrikcijos endonukleazes – „molekulines žirkles“. Jos mokslininkams yra labai patrauklus objektas. Gamta sukūrė taip, kad dažnai kiekvieną restrikcijos fermentą galima laikyti unikalia istorija. Savo disertacijoje išaiškinau keletą naujų šių fermentų veikimo mechanizmų. Pavyzdžiui, tam, kad EcoRII „molekulinės žirklės“ gebėtų perkirpti DNR „siūlą“ vienoje vietoje, turi vienu metu sąveikauti net su trim tokiais „siūlais“. Kitas fermentas Ecl18kI susirišdamas su savo kirpimo vieta iš dvigrandės DNR spiralės išsuka dvi nukleotidų bazes, taip pasidarydamas „patogesnę“ susirišti vietą.

Šiuo metu tyrinėju, galima sakyti, „antros kartos molekulines žirkles“ – CRISPR-Cas sistemas. Šios sistemos dažniausiai siejamos su Cas9 baltymu, kuris intensyviai naudojamas klaidingiems genams redaguoti. Dirbu su CRISPR-Cas10 sistema, kuri yra ne DNR, kaip Cas9, bet RNR „molekulinės žirklės“. Mūsų komandai per gana trumpą laiką pavyko išsiaiškinti šios sistemos veikimo principą. Šis biologinis kompleksas bakterijos ląstelėje dalyvauja sunaikinant virusą. Paaiškėjo, kad CRISPR-Cas10 sistema turi net tris aktyvumus. Virusui užpuolus bakteriją CRISPR-Cas10 ne tik sunaikina viruso DNR, bet ir sukarpo jau pradėtas sintetinti viruso molekules tarpininkes – RNR. Taip bakterija užsitikrina, kad sunaikino ne tik viruso „taisyklių“ rinkinį – DNR, bet ir visas nurašytas jo kopijas, kuriomis virusas galėtų pasigaminti savo baltymų, pragaištingų bakterijai. CRISPR-Cas10 taip pat sintetina tam tikras molekules, kurios bakterijos ląstelei signalizuoja, kad šios pralaimi kovą su virusu, tad atėjo metas altruistinei savižudybei. Šios mūsų atrastos signalinės molekulės gali padėti sunaikinti patogenines bakterijas, kurios žmogui sukelia sunkias ar net mirtinas ligas. Jeigu tokiose bakterijose imituotume viruso puolimą, jos pradėtų sintetinti signalines molekules ir susinaikintų. Šį atradimą kartu su kolegomis 2017 m. publikavome žurnale „Science“.

– Ar tikrai mūsų ateitis priklausys genų terapijai, genų inžinerijai?

– Pritaikyti įvairius fermentus „blogiems“ genams ištaisyti ir genetinėms ligoms gydyti – sena mokslininkų svajonė. Tam jie jau anksčiau yra bandę naudoti įvairius gamtinius ar laboratorijoje sukurtus fermentus. CRISPR-Cas – naujausia ir kartu daugiausia vilčių teikianti technologija. Pamatysim, kaip jai seksis.

Prieš 40 metų atradus DNR „žirkles“ – restrikcijos fermentus, genų inžinerija tapo rutinine procedūra, leidžiančia manipuliuoti DNR sekomis visose mokslinėse laboratorijose ir biotechnologijos pramonėje.

– Kas jus labiausiai motyvuoja ir džiugina moksliniame darbe?

– Moksliniame darbe labiausiai džiugina suvokimo momentas. Susidomėjęs nauju objektu, nauja problema, pradedu rinkti faktus, rezultatus. Kiekvieną istoriją ilgai nešiojuosi ir brandinu mintyse. Vieną dieną atskiros detalės susijungia į bendrą vaizdą, vieną paveikslą. Tai labai smagu ir motyvuoja dirbti toliau. Šį jausmą turbūt patiria vaikai, įdėdami paskutinę dėlionės detalę.

– Ar bendradarbiaujate su kitų šalių mokslininkais? Kokių bendrų rezultatų pavyko pasiekti?

– Matyt, kitaip neįmanoma. Juk mokslas neturi sienų. Tyrinėdamas restrikcijos endonukleazes bendradarbiavau su Lenkijos, Vokietijos, Didžiosios Britanijos, JAV mokslininkais.

Šiuo metu su kolegomis iš Lenkijos ir Vokietijos bandome pritaikyti CRISPR-Cas10 „molekulines žirkles“ RNR „siūlams“ karpyti gyvuose organizmuose (žmogaus vėžinėse ląstelėse, zebrinėje danijoje). Su tyrėjų grupe iš Leipcigo universiteto, taikydami pavienių molekulių metodus, bandome suprasti CRISPR-Cas10 veikimo mechanizmo detales.

2008 m. buvote pripažintas geriausios fizinių, technologijos ir biomedicinos mokslų srities disertacijos autoriumi, su kolegomis pelnėte 2014 m. Lietuvos mokslo premiją, o pernai jūsų įdirbį vainikavo straipsnis žurnale „Science“, parengtas su VU GMC Biotechnologijos instituto mokslininkais, ir Rektoriaus mokslo premija. Kiek tokie ir panašūs įvertinimai svarbūs mokslininkui?

Žinoma, jie labai malonūs ir motyvuoja dirbti. Natūralu, kad kai sekasi, norisi dirbti toliau (šypsosi). Kiekvienam mokslininkui svarbus jo darbo įvertinimas.

– Ar visada svajojote būti mokslininku? Kaip nutiko, kad pasirinkote šį kelią? Gal kas nors tam turėjo įtakos?

– Mokykloje visos mintys sukosi apie gamtos mokslus. Lankiau fizikos, chemijos būrelius. Šiaulių universitete baigiau neakivaizdinę fizikos mokyklą „Fotonas“. Gyvenimo kelio pasirinkimui daugiausia įtakos turėjo dėdės, KTU profesoriaus Sigito Tamulevičiaus pavyzdys. Dažnas vasaras praleisdavau jo šeimoje. Matydavau šūsnis straipsnių, girdėdavau diskusijas su kolegomis, stebėdavau naktinius pasiruošimus, išvykas į konferencijas. Mokslininko darbas man atrodė kūrybiškas ir įdomus.

– Kas jus, kaip jaunąjį mokslininką, džiugina labiausiai, kas kelia nerimą? Kaip apskritai vertinate jaunojo mokslininko padėtį Lietuvoje?

– Džiugina tai, kad Lietuvoje yra nemažai tarptautinio lygio mokslininkų. Tai, kad pagaliau tiek Vilniuje, tiek Kaune sukurti stiprūs mokslo centrai. Jie turi potencialo skatinti jaunus žmones pasirinkti gamtos mokslus, o mokslininkus – savo tyrimus atlikti Lietuvoje, galbūt net susigrąžinti dalį emigravusių mokslininkų ar pritraukti studentus iš kaimyninių šalių. Visa tai – lūkesčiai. Nerimą kelia tai, ar pavyks juos įgyvendinti.

Jauniesiems mokslininkams mūsų šalyje nėra lengva. Kai jaunas žmogus studijuoja doktorantūroje, gauna stipendiją, valstybės lengvatas, paramą dalyvauti mokslinėse konferencijose. Tik apgynęs disertaciją tampa jaunuoju mokslininku, jo finansinė padėtis neretai pasidaro nepavydėtina. Jaunasis mokslininkas gali turėti mokslinį polėkį, bet juk reikia išlaikyti save ar šeimą. Mokslinius tyrimus galima atlikti tik gavus konkursinį finansavimą. Deja, konkursai Lietuvoje skelbiami nereguliariai.