Spaudos centras
Spaudos centras
Vilniaus universiteto Gyvybės mokslų centro (VU GMC) mokslininkų atliktas tyrimas sulaukė tarptautinio pripažinimo – jų publikacija pasirodė prestižiniame žurnale „ACS Sensors“, o tyrimo pagrindu sukurta iliustracija papuošė žurnalo viršelį. Mokslininkai sukūrė elektrocheminius biojutiklius, galinčius iš žmogaus seilių patikimai aptikti vieno nukleotido polimorfizmus (SNP) – smulkius, bet itin svarbius genetinius pokyčius, galinčius lemti individualius skirtumus tarp žmonių: polinkį į ligas, vaistų veiksmingumą ar jų šalutinį poveikį.
„Idėja kurti DNR jutiklius kilo iš domėjimosi dviem sritimis – fundamentiniais elektronų pernašos tyrimais tarp DNR ir paviršių ir jų pritaikymu realių mėginių genotipavimui“, – sako VU GMC Biochemijos instituto mokslininkas ir projekto vadovas dr. Dalius Ratautas. Įgyvendinant jo kartu su kolegomis inicijuotą projektą, finansuotą Lietuvos mokslo tarybos per mokslininkų inicijuotų projektų programą, sukurta technologija sudaro sąlygas genetinę analizę atlikti greitai, nebrangiai ir patogiai klinikinėje praktikoje. Pasak dr. D. Ratauto, tokių tyrimų svarbą rodo ir tai, kad tokias analizes rekomenduoja taikyti kardiologai, siekdami parinkti pacientams efektyviausią gydymą.
Tarptautiniuose moksluose nebeužtenka parodyti, kad jutiklis veikia tik paprastuose, specialiai tam paruoštuose tirpaluose. Norint pasiekti aukštą lygį, reikia jį išbandyti su tikrais mėginiais – panašiais į tuos, kurie bus naudojami praktikoje. Šiame tyrime mokslininkai dėmesį sutelkė į CYP2C19 geną, kuris lemia, kaip mūsų organizmas skaido tam tikrus vaistus. Buvo nagrinėti du šio geno variantai: įprastinis (angl.wild-type) ir toks, kuris veikia stipriau nei įprasta (CYP2C19*17). Kiekvienas žmogus turi šį geną ir pagal jį pagamintą fermentą – oksidazę CYP2C19.
„Atliekant tyrimą paaiškėjo, kad CYP2C19 geno analizė iš realių seilių mėginių nėra paprasta. Taikant specialų DNR tyrimuose naudojamą PGR metodą gauta DNR dažnai būna ilgesnė, nei pageidaujama, todėl reikalinga jutiklių optimizacija. Dvigrandė DNR struktūra taip pat apsunkina jos prisijungimą prie zondo, o pačiuose mėginiuose paprastai nėra pakankamai genetinės medžiagos, todėl ji turi būti papildomai padauginta“, – aiškina dr. D. Ratautas.
Šiems iššūkiams įveikti buvo pritaikytas kartu su VU GMC Biotechnologijos instituto mokslininkais sukurtas paprastas DNR paruošimo būdas: seilių mėginys padaugintas specialiu PGR metodu ir, neatliekant papildomo gryninimo, iškart pateikiamas elektrocheminiam jutikliui. Tokia sistema per maždaug 60 minučių gali patikimai nustatyti žmogaus genetinę informaciją ir atskirti, ar jis turi įprastą geną, mišrią geno formą (heterozigotą), ar du pakitusio geno variantus (homozigotą su SNP). „Mane džiugina, kad sujungėme skirtingas mokslines kompetencijas bendram tikslui – personalizuotos medicinos žingsneliui arčiau kasdienės praktikos“, – teigia VU GMC Biotechnologijos instituto mokslininkė dr. Miglė Tomkuvienė.
Pasak VU GMC Biochemijos instituto doktoranto, pirmojo straipsnio autoriaus Skomanto Serapino, tokie jutikliai itin svarbūs dėl jų praktinio pritaikomumo medicinoje. Farmakogenetiniai jutikliai padeda priimti su žmogaus sveikata susijusius sprendimus – paskirti tinkamiausius vaistus, optimizuoti jų dozes ar, esant poreikiui, pakeisti gydymo schemą. Kadangi kiekvienas žmogus yra skirtingas, farmakogenetiniai tyrimai leidžia šiuos skirtumus atskleisti ir į juos atsižvelgti.
Kalbėdamas apie sukurtą technologiją, jis pasakoja, kad jutiklis veikia naudodamas genetinę medžiagą, gautą iš amplifikuoto (padauginto) žmogaus seilių mėginio. Pastovioje temperatūroje matuojamas tikslinės DNR afiniškumas (giminiškumas molekuliniame lygmenyje) prieš žinomą DNR zondą. Šio afiniškumo pokyčiai lemia elektrocheminio signalo kitimus, kuriuos galima tiesiogiai užfiksuoti, todėl jutiklis geba patikimai atpažinti taškines mutacijas.
Vienas pagrindinių komandos tikslų buvo „demokratizuoti“ į taškines mutacijas orientuotą analizę – sukurti genetinį jutiklį, kuris būtų ne tik tikslus, bet ir kompaktiškas, nebrangus, lengvai naudojamas bei pritaikomas nešiojamose sistemose. Tokia technologija suteiktų pacientams ir gydytojams galimybę neinvaziškai, greitai ir patogiai gauti lengvai interpretuojamus rezultatus – svarbų žingsnį plačiau diegiant farmakogenetinius matavimus klinikoje.
Pereidami nuo modelinių tirpalų prie realių mėginių, mokslininkai susidūrė su keliais iššūkiais. Po PGR gautos DNR ilgis dažnai būna ne toks, kokio norima, todėl reikėjo optimizuoti jutiklius, kad jie veiktų ir su ilgesnėmis sekomis. Kita kliūtis – dvigrandė DNR struktūra, apsunkinanti hibridizacijos procesą. Be to, seilių mėginiuose paprastai nėra pakankamai DNR, todėl ją būtina amplifikuoti. Siekdama išspręsti šias problemas, komanda kartu su VU GMC Biotechnologijos instituto mokslininkais įdėjo daug pastangų, kad gautų kokybiškus, negrynintus amplifikuotos DNR mėginius, atspindinčius realias analizės sąlygas.
Publikacijos pasirodymas prestižiniame žurnale „ACS Sensors“ ir viršelio iliustracija, S. Serapino teigimu, yra reikšmingas tarptautinis jų tyrimo pripažinimas – ženklas, kad komanda juda tinkama kryptimi. Šis rezultatas jaunajam mokslininkui asmeniškai simbolinis, nes sutapo su doktorantūros studijų pabaiga. Už pasiektą sėkmę jis dėkingas visai komandai, kuri prisidėjo prie darbo ir palaikė.
